高中生科学思维能力培养策略研究

占国忠

摘 要：生物是高中阶段的重要学科，是一门具有理性特点的学科。在高中生物学习中，概念知识是重要的教学内容，在概念学习中，需要学生了解知识的产生过程，再结合思考和深入加工，形成新知识，实现对生物知识更深层的理解。在生物学习过程中，需要学生进行推理判断、归纳和分析，培养学生思维能力以及灵活解决生物问题的能力，提高课堂教学效果。因此，在高中生物教学中，教师应重视对学生科学思维能力的培养，进一步提升学生的核心素养。本文分析了高中生物教学中，学生科学思维能力培养方面存在的问题，相应地提出了培养策略，希望能够提升学生科学思维能力培养的成效以及高中生物学科教学质量。

关键词：高中生物;科学思维能力;问题;培养策略

在高中生物教学中，培养学生科学思维能力，有利于学生主动学习，探究新的知识内容。高中生物教学在传授学科知识基础上，教师应引导学生进行自主探究，深入理解新知识。在学生探索过程中，教师应引导学生发现问题，让学生自主思考和探究，寻找合适的学习方式。在高中生物教学中，培养学生科学思维能力，完善学生知识结构，能够提高学生的知识应用能力。在实际的生物教学中，教师采取多样化教学方式，有助于加强学生科学思维能力培养，实现生物课堂教学目标。

一、高中生物教学在学生科学思维能力培养方面存在的问题

（一）传统教学观念的影响

在高中生物教学中，教师作为指导者，在学生科学思维能力培养方面有着重要的作用。随着教育观念的不断革新，要求教师革新教学观念，但是，在实际的教学中，不少教师并没有贯彻落实新的教学方式，课堂教学模式较为陈旧，仍采取灌输式教学模式，学生处于被动学习状态，采取死记硬背的方式记忆知识。为了取得好的考试成绩，教师采取题海战术的方式，使学生的思维较为狭窄，不利于学生科学思维能力的培养。同时，生物学科是一门注重实验的学科，但是，在具体教学中，学生参与实践的机会较少，教师为了提高学生考试成绩，一味地灌输理论知识，学生知识应用的能力不足。同时，枯燥的课堂学习氛围使得学生学习兴趣下降，影响学生的科学思维能力培养效果。在课堂上，师生之间的互动不足，教师不能及时地发现教学中的不足，使针对学生科学思维能力的培养达不到预期效果。

（二）学生思维水平存在差异

高中生的科学思维能力有着一定的差异，为了培养学生的科学思维能力，教师需要充分结合学生的思维水平，优化课堂教学活动。在以往的教学模式下，学生缺乏动手动脑的习惯，探究能力得不到提升，使得学生逐渐丧失学习兴趣。作为高中生物教师，需要考虑每个学生的学习能力，加强对学生思维能力的培养[1]。

二、高中生物教学中培养学生科学思维能力的有效策略

（一）有效设计课堂问题，培养学生科学思维能力

高中生物课堂中，教师需要注重问题的设计和引导，借助问题，引导学生思考和探究，活跃学生思维能力。借助问题情境创设，鼓励学生自主学习和探索，激发学生认知冲突，引导学生在原有认知基础上，深入分析生物问题，加强学生创造思维锻炼。在具体的问题设计时，教师可以结合学生思维水平的“最近发展区”，设计针对性问题，鼓励学生分析和解决问题。同时，教师应当借助有效的课堂问题，调动学生积极性，引导学生自主探究和交流，培养学生的思维品质。例如，新人教版高中必修2“基因在染色体上”的教学中，根据教材中的果蝇杂交实验活动，组织学生开展课堂讨论活动，结合学生掌握的知识，设计层次性的问题：在实验过程中，遵循什么样的定律？在果蝇显隐性状判断中，应当根据什么样的杂交组合做出判断？其中有着怎样的理由？相对于孟德尔的豌豆杂交实验，摩尔根的果蝇杂交实验有着怎样的不同，两个实验的相同点是什么？对果蝇的白眼性状的遗传应该如何解释？在这些问题设计时，教师需要考虑学生学习需求，让学生自主思考，开展课堂探究活动，内化课堂知识内容。高中生物教学活动中，教师通过问题引导学生，体现学生的课堂主体地位，锻炼了学生的发散思维，提高了学生归纳和概括能力，实现了学生创造思维的培养。

（二）借助生物模型构建，深入了解知识过程

借助模型构建开展教学，是一种过程式教学活动。教师通过构建生物模型，引导学生掌握有效的学习方式，感受知识的形成过程，帮助学生构建知识体系。在教学过程中，教师利用生物模型，引导学生对生物学知识进行总结，是培养学生科学思维能力的重要方式。在高中生物教学中，涉及的模型比较多，通过将抽象知识形象化展示，加强了学生思维训练。同时，教师需要结合课堂教学目标，选择合适的生物模型，引导学生尝试构建模型，体会模型构建过程，加深对生物知识的理解。例如，在真核细胞的三维结构模型中，教材中并没有明确指定材料，为学生的自由发挥提供了机会和空间。教师在完成细胞器和细胞核知识讲解后，将学生划分成若干小组，让学生制作动物和植物的细胞模型，提醒学生制作过程中需要注意的事项。如动物细胞和植物细胞的差异，细胞器和细胞核有着不同的比例等。在高中生物课堂活动中，教师通过引导学生构建生物模型，调动了学生的学习积极性，使学生主动参与课堂活动，并借助小组合作活动，让学生体会生物学习乐趣，加深了学生对细胞结构知识的掌握。同时，在教学中，通过让学生体会知识生成过程，培养了学生创造思维，实现了科学思维能力培养目标[2]。

（三）引导学生批判质疑，培养学生的科学思维能力

随着科学技术的发展，生物学研究也在不断深入，对于生命的认知也在不断更新。在高中生物教学中，教师需要更新科学概念和丰富的教学内容，让学生认识到科学在不断地发展和更新，同时引导学生对论断持有批判和质疑态度，進一步培养学生批判性思维，使学生逐渐养成质疑精神。在实际的课堂活动中，教师应当结合课堂内容，构建情境，引导学生融入情境，了解生物学家的探索历程，培养学生的科学思维能力。例如，在人教版高中生物必修二“DNA的结构”的教学中，通过让学生复习DNA的基本组成单位，让学生阅读教材内容，对威尔金斯和富兰克林拍出的DNA衍射图谱进行总结，引导学生思考图谱是从DNA的哪个方向拍摄的？通过这样的问题引起学生质疑，为学生批判思维培养做好准备。之后，教师向学生展示沃森、克里克提出的DNA结构模型，设计问题：如果DNA位于外侧，是否可以实现碱基互补配对原则，无法产生遗传信息的稳定遗传？教师通过讲解沃森、克里克的研究过程，让学生根据掌握的知识内容，对模型进行质疑，探究科学本质。最后，教师引导学生根据DNA结构的研究，进行自主构建，通过这样的方式，鼓励学生质疑，推翻前人的理论，构建DNA结构模型，培养学生批判性思维。在课堂教学中，教师做好问题设计，鼓励学生质疑，鼓励学生思考和探究，实现学生科学思维能力的培养[3]。

（四）结合生物概念教學，培养学生的归纳总结能力

在高中生物教学中，概念知识是构建生命观念，培养学生科学思维能力的基础，因此，教师在教学中，结合概念知识内容，引导学生了解概念知识之间的关系，逐渐完善知识结构。作为生物教师，需要结合生物学内容，鼓励学生归纳概念知识，深化概念知识理解。教师通过概念知识教学，能够培养学生生物思维，锻炼学生概念总结能力，启发学生科学思维能力。例如，人教版高中生物必修一“组成细胞的分子”的教学中，教师在讲解蛋白质是生成生命活动的主要承担者的相关知识时，针对氨基酸的概念知识内容，根据教材中对氨基酸结构特点的介绍，引导学生通过思考和讨论，对几种氨基酸的结构进行对比，对其共同点进行归纳，总结氨基酸的结构。借助这样的活动，让学生感受氨基酸概念形成的过程，加深对概念知识理解。之后，教师结合问题：蛋白质的功能与结构有着怎样的联系？让学生讨论和探究。在课堂教学活动中，教师向学生展示氨基酸形成血红蛋白的图形，引导学生思考整个过程，借助直观图形，探究问题本质，加深了学生对生物概念知识的理解，帮助学生掌握了氨基酸的序列、结构等内容。通过这样的方式，加深了学生对生物概念知识的理解。在高中生物课堂中，归纳和总结是概念构建的重要思维方式，开展有效的课堂学习，能够引导学生构建完善的知识体系，提高学生归纳总结能力，实现学生科学思维能力培养。

（五）利用社会性科学议题，培养学生的科学思维能力

随着科学技术的发展，引起一系列的社会性问题，很多的社会性议题和生物学科有着密切关系，如转基因、传染病以及生物战争等。社会性议题有着争议性的特点，在课堂教学中，教师让学生讨论和生物学科相关的社会性议题，引导学生思考和判断，积极地参与社会事务，培养了学生的社会责任和担当。例如，在人教版高中生物必修二中，针对基因相关知识，教师可以引入转基因生物与食品安全的社会性议题，组织学生开展课堂辩论活动，在活动开始时，让学生提出自己的观点。如，借助转基因技术，解决粮食安全问题，转基因食物能够食用或者转基因食物安全性问题较大，食用时应当谨慎。根据两种不同的观点，教师应当鼓励学生深入分析，做出相应的评估，同时要结合自身的基础知识，寻找相关的资料，为自身的观点提供论据。如，转基因食品中，只有少数类别的食品使得少数人群出现过敏等问题，同时，科学家对人民生命安全有很强的责任感，对转基因食品做出安全评价后，才会在市场上推广。或者对对方的观点提出相应的质疑：安全性的检验可能会因为技术不到位，使得检测不全，转基因食品安全问题存在滞后性，科学家难以在短期内做出绝对的安全保障。其他学生也可以说出自己的观点：转基因食品能够给生活带来便利，如提高营养品质，但是，也可能会出现安全问题，如合成有毒蛋白的潜在威胁，因此，转基因食品食用应当谨慎。不同的学生有着不同的观点，论据也有着各自的特色，让学生结合论据表达自身的观点。通过这样的辩论活动，引导学生分析、评估和质疑，实现科学思维能力培养[4]。

（六）开展合作探究学习活动，培养学生的创造思维

在新课程标准下，创造性思维是一种高级的思维。引导学生进行独特和有意义的思维活动，能够促使学生独立思考和探索问题，采取新的思想方法解决问题，创新了课堂学习方式，培养了学生的科学思维能力。合作探究教学是以小组学习作为基础的教学方式，借助小组合作探究，引导学生主动发现问题，并结合问题进行思考和探究。在整个合作学习和探究活动中，教师让学生自主发现问题，根据问题设计解决方案，锻炼了学生问题思考和解决能力，实现了学生创造思维的培养。例如，在人教版高中生物选择性必修二“种群数量的变化”的教学中，教师需要对课堂重难点进行分析，优化课堂活动设计。在课堂导入时，教师应创设相应的情境：2008年北京奥运会，在全国都为之高兴的时候，青岛却遇到了难题，因为马上要进行帆船比赛的水面被浒苔占满。这样的现象是怎么发生的？应该怎样去解决呢？结合这样的实际问题，将学生划分相应的小组，开展小组合作探究活动。教师则需要强调描述、解释和预测种群数量的变化，构建相应的模型。在教学活动中，教师将学生划分成两个小组，提供相应的资料，引导学生完成探究活动。

资料一：在营养和空间充足的情况下，某种细菌以20min/代的速度快速繁殖，提供产生后代的数量。

结合资料设计问题：n代细菌数量的计算公式是什么？细菌种群的增长曲线是怎样的？此种细菌的种群数量变化有着什么样的特征？

资料二：在高斯实验中，高斯在0.5mL的培养液中，放了五个大草履虫，每过24小时进行一次数量统计，附带统计的结果。

结合资料设计问题：草履虫种群的增长曲线是怎样的？增长曲线有着什么样的特点？

通过这样的两个资料，引导学生开展思考和讨论活动，掌握种群的增长数量曲线。通过这样的合作探究活动，加深对种群的数量特征理解，掌握构建种群增长模型的方法，将新旧知识联系在一起，完善学生生物知识结构[5]。

（七）结合生物实验过程，培养学生的演绎推理能力

在高中生物教学中，实验是重要的教学内容，开展生物实验主要是探究生命运动本质和规律，通过实验活动，锻炼学生实验能力，为学生科学思维能力的培养奠定基础。因此，在实际的高中生物教学中，教师需要对实验内容进行分析，根据实验环节和过程，引导学生自主思考和探究，对实验现象进行推理，逐渐培养学生的推理能力。教师借助探究性实验活动，强化了学生的学习能力，引导学生对实验过程和结论进行质疑，并且提出相应的假说，设计相应的实验方案，进一步提升了学生科学思维能力品质。例如，新人教版高中必修2“基因在染色体上”的教学时，教师根据教学内容介绍了萨顿假说以及摩尔根的果蝇杂交实验，结合生物学史内容，鼓励学生对实验进行分析，开展思考讨论活动。之后，教师让学生根据之前的假说，完成实验活动设计，对摩尔根的解释做出验证，同时，教师可以利用演绎法引导学生进行探究，加深了学生对实验重要性的认识，实现了对学生科学思维能力的训练。

结束语

在高中生物教学中，通过培养学生的科学思维能力，能够帮助学生深入地理解生物知识，完善学生的生物知识结构，进一步培养了学生的生物科学素养。但是，对学生科学思维能力的培养是一个长期过程，作为高中生物教师，应当采取多样化教学方式，逐渐培养学生的科学思维能力，进一步提升高中生物课程的教学成效。

参考文献

[1]陈丝燕.浅谈高中生物教学中学生科学思维的培养[J].记者观察，2018（33）：68.

[2]柳絮.高中生物课堂培养学生科学思维的教学实践[J].学周刊，2020（13）：2.

[3]卢爱芳.高中生物教学中科学思维能力的培养策略研究[J].进展：教学与科研，2022（3）：2.

[4]谢丹红.谈高中生物教学中科学思维的培养[J].数理化解题研究，2022（9）：136-138.

[5]马燕.核心素养视域下高中生物科学思维培养策略[J].新课程研究，2021（33）：2.