高中生物科学思维素养的内涵与培养策略

曾伟东

随着课程改革的不断深入，新课程标准对生物学科提出了新的教学要求。学生的科学思维方式对提高学习生物能力具有决定性作用，科学思维素养的培养可以增强学生主动探究问题的能力，强化知识的科学性和严谨性。因此，教师应将生物科学思维融入教学之中，开展多样化的生物思维培训，从而提高学生的综合思维素养能力。

一、高中生物科学思维素养内涵概况

科学思维是指尊重科学事实和证据的思考习惯及能力，它要求学生具备严谨务实的求知态度，能运用科学思维认识和解决生活实际问题。科学思维必须符合认知规律，遵循科学有效的逻辑规律，要正确呈现客观事物及其规律，并正确地将逻辑规律运用到推理的活动中，从中不断取得合理正确的结果。科学思想具备一定的客观性、准确性、可验证性及可预见性。高中生物的科学思维是运用理性意识、批判性意识和创造性意识来面对生物知识，它可以帮助学生正确理解和解释生物学，科学有效地处理生物问题。

二、高中生物科学思维素养培养的价值

1. 运用科学思维激发学生解决问题的能力

生物教材内容一般侧重于生物学的发展过程和历史，学生在探索生物学科的历程中对每一个生物事件都有着深刻的认识。老师通过将生物学的科学思维传授给学生，使他们了解更多的生物现象和学到与人体健康相关的知识，对提高学生的理性思维素养有一定的积极作用。此外，科学思维素养的培养还可以检验学生运用科学方法研究和解决生活问题的能力。在课堂上，老师为学生提出生物学问题，学生在思考的过程中，认知能力和理性思维会达到一定的水平，在他们解决日常问题时，便能感受到科学思维的重要价值和理性思维的魅力。

2. 运用科学思维培养学生的理性表达能力

科学思维可以引导学生正确的思维发展，使他们积极地接受教师传授的知识，不断探索新知识。当学生通过自己的努力探索他们想理解的问题时，他们会不断思考问题的根源以及思考解决方法。在这个过程中，学生构建起适合自己的知识体系，在回答问题的表达能力上也会做到更加理性和清晰。

三、培养学生科学思维素养面临的困难

（一）生物课程课时较少

教师没有太多时间来系统地培养学生的科学思维素养。据调查，在高中，每个班级在每周只安排2-3节生物课，生物课的教学时间与其他科目相比相对较少，生物学科本身的教学任务也比较多，在完成基本教学任务之后就很少有课堂的时间来开展科学思维训练，只能采取偶尔或者利用课外时间来实现思维训练，导致学生很少参与到此项技能的训练，科学思维教学的效果也并不是很理想。

（二）学生对生物的重视程度不够

经调查发现，很多家长和学生对生物学科的重视程度不够。由于大量的主科的作业以及考试要占用大部分的时间，生物的学习被安排在次要的位置，在学习和训练上的时间相对较少，也很少有学生愿意将课外时间用于生物学研究。有的学生甚至认为，要想在生物学上拿高分，只要将生物书本背诵就可以，没有考虑到科学的思维素养的提高。

（三）老师的教学能力和水平不足

很多生物教师的专业教学能力和水平远远不足，在提高学生的科学思维能力上没有具体的方法和策略。只有很少的教师认识到新课程标准对培养学生科学思维文化的重要意义，但由于教学经验不足，对教材的掌握不够深入，无法有效地实施科学思维教学。还有的生物教师对“科学思维素养”的认识不够深刻。总之，受各种现实条件的限制，他们不能将科学思维渗透到日常的生物教学中。

四、高中生物科学思维素养的培养策略

（一）运用多媒体技术培养学生的科学思维素养

随着社会的不断进步，手机、电脑、投影仪等多样化媒体设备的出现，为教师的个性化教学提供了更多机会和方法。老师也可在生物教学过程中，利用多媒体，让学生看到与教学有关的视频和动画等，并利用直观的、可视化的实践教学构建相应的生物学模式。例如，在講授《遗传学与进化》一课时，由于基因突变的概念比较抽象，无法用实验来演练，此时教师就可以让学生在互联网搜索相关基因突变视频，学生在收集和观看基因突变的视频过程中，可以了解更多的关于基因工程的知识，丰富教材以外的生物知识，从而有效培养他们的科学思维。又比如，在讲授《细胞的生命历程》一课时，细胞的有丝分裂很难在现实中观察，将相关的动画在课堂上展示给学生，让他们详细了解细胞有丝分裂的原理和过程，了解细胞分裂的连续性和有序性的逻辑联系，形成对细胞有丝分裂的理性思维。

（二）利用生物科学史培养学生的科学思维

生物科学的历史经历从无知到启蒙再到科研改造，实现生物学进展的质变与量变。这一进展历程，是生物学家以及整个人类社会不断质疑生物学现象并达成认知的必然成果，而这些质疑也终将促进生物学的有效进展。整个生命科学的发展史中，如细胞学说的形成过程、光合作用的探索过程、生长素的发现过程等，都承载了生物学家的艰苦思索与科研工作。每项试验的成功不但依靠科研人员的细心考察，更依靠在试验过程中认真的态度和科学的试验方法。这种科研方式是介绍生命科学必不可少的基础知识，如假说推理、同类推理、同位素标记和对照性试验等，是人类科学思维文化的整体反映。而利用生物科学史培养的学生思维主要有三种方法。

首先，教师要向学生讲解生物科学史思想，让学生清楚地了解科学家是怎样进行研究生物学和实验的，从而为学生研究生物学奠定基础。学生清晰的生物学思维方式的形成是提高课堂生物学教学效果的有效保证。

其次，向学生演示生物科学史实验。对于生物科学中无法实现的生物实验，教师可以利用多媒体播放生物实验的过程，在播放过程中，教师要尊重学生的个性发展，让学生根据实验过程自己对其讲解。

最后，让学生进行生物科学史思考。老师完成生物课知识的讲授后，应该让学生自己思考，思考生物学习过程中各种知识的原理和方法，对教材内容提出问题和质疑，思考其新的解决思路和改进方法，让学生能够利用已有的生物学习经验，结合生物教学内容，设计更完整的生物知识体系结构，让生物的学习变得简单化。

（三）利用实验思维训练培养学生的科学思维

教师要实现个性化教学，首先要对生物学科的特点有透彻地了解。作为自然科学的一部分，生物学的主要目的是解释生命活动和正确地改造自然社会。考虑到生物学科涵盖的方面比较广泛，教师在向学生传授生物学知识之外，还应制定相应的实验教学方法，使学生在实验中培养科学思维。

首先，利用探索性实验方法培养学生的思考能力和创新能力。教师可以通过教材的实验与现实生活相结合，让学生运用创造性思维解决问题。教师要将实验教学中的验证性实验替换为探索性实验，让学生进行自主实验，并从实验中发现问题和解决问题，这样可以在很大程度上提高学生的科学思维水平。例如，教师引导学生做酵母菌探索细胞呼吸的实验，让学习体会现实生活中的酿酒原理，思考酿酒的过程并提出相关问题。

其次，利用近年高考考试题训练学生的思维能力。教师把高考题中的生物知识部分作为案例来讲解，让学生根据实验现象说明产生现象的原因，说明实验操作方法，并对实验进行构思，以培养学生的解题思路能和逻辑推理能力。此外，教师将历年的高考试题进行整合采编，使试题更加全面、完整、更贴近教学研究，鼓励学生大胆质疑，对现象积极思考，从而培养他们解决实际问题的能力。

（四）采用参与式教学方法培养学生的科学思维

1. 加强师生之间的和谐关系，有效实施参与式教学

培养师生情感，实现情感交流是学生主动学习的推动力。在参与式教育中，师生平等，学生对老师的喜爱会无形中增加他们对课堂的精神投入。在教学过程中，生物教师首先要学会关心学生学习和生活，在学生面临问题时，用和蔼的态度给学生讲解问题产生的原因，并给予正确的解答。对于一些生物知识的讲解，教师可以采用游戏或者活动的方式，让学生积极参与到实践和讨论中，在活动和游戏中，师生的关系更为密切，教师更能获得学生的信任和认可，在互动中教师更能发挥参与式教学的优势，对提高学生科学思维素养的效果会更加有效。例如：为了拉近师生距离，可以设计一个小游戏，教师提前准备好许多小植株，让学生分成小组，每组在三分钟内观察讨论一盆植株，要详细地观察外形、根茎以及纹理等;过三分钟后，每个小组选出一个人来讲述观察的内容，通过各个小组的回答，教师再进行补充，形成严谨的生物语言，教学生合理的生物思考。在这个过程中，学生在和谐的教学氛围中学习，对提升教学效果非常有效。

2. 重视习题讲解过程，组建系统性知识框架

学生在解答生物习题过程中，是否能高效且准确地整理出题干信息，并给出符合逻辑的条理性答案，对于提高学生生物学习能力和成绩至关重要。在新授课中，学生只是一味地接受新知识的灌输，知识点零散繁杂，不利于知识的消化吸收。但是在习题讲解过程中，学生会在习题解答和老师的讲解中，将所学知识进行归纳整合，构建系统的知识框架，这是培养和提升学生科学思维的重要途径。因此，教师要重视生物相关习题的讲解，一方面，按照知识系统的逻辑顺序进行引导，简单题目重点强调概念辨析;难度大的题目则重教学生解题思路和方法，通过这样的方式来帮助学生对所学知识进行二次吸收，同时还能够做到对没有掌握的知识进行查缺补漏;另一方面，对同一知识点的不同题型作横向比较，不同题型可以培养学生不同类型的科学思维，锻炼学生的比较分析能力。此外，在讲解难题和复杂题目时，教师要与学生一起解題，亲近学生、了解学生，并对不同层次水平的学生采用不同的方式讲解，做到因材施教。最后，适时开展学生自命题活动，让学生做出题人，比如以小组为单位，针对某一知识点进行自主命题或者改编，再与其他小组进行交换解题。在这一过程中可以培养学生的小组合作意识和创新性思维，进而达到提升学生科学思维素养的目的。

3. 情境悬念调动积极性

教师可以创造有趣或现实的生活情境，以增强学生的代入感和学习热情。例如：教师可以设计一个TTP情境实验，用刺激青蛙的坐骨神经的照片组做成一个教学情境来介绍神经的传递知识。这样的情境会引起学生的兴趣和注意，在情境教学中，教师要设置几个关键性的问题来制造悬念，让学生带着问题进行思考和观察，这将更有利于他们主动参与学习。

4. 让学生参与到奖惩机制之中

每个学生都想获得老师的表扬。在生物教学中，教师可以建立一个评价奖惩机制，引导学生在日常学习中积极主动、保持好的学习习惯，评价机制的建立在生物学习中起着重要作用。同时，老师也需要注意，不要把学生知识的熟练水平来当作奖励机制高低的主要指标，而是要把学生的总体学习水准、理性实践能力以及科研思维能力当作最主要的评判标准，在奖励机制的促进下，学生才能逐步提升生物学科的各项技能。

总结：

生物学是一门与生活息息相关的学科，在高中生物教学中积极培养学生的科学思维素养是培养综合性人才的关键。科学思维素养的提高，有利于学生构建科学的思维体系，全面地认识和理解生物概念和原理，从科学合理的思维角度去看待科学实验中的问题。对于思维培养科学思想与学科的有机结合，对提高学生的综合能力具有极其重要的作用。然而，科学思维素养的培养不是一蹴而就的，教师应在长期的教学过程中逐步提高学生的思维能力。