指向科学思维品质培养的高中生物实验教学研究

摘要：科学思维品质是高中生物实验教学中培养学生核心素养的关键。随着新课程改革的深入，素质教育、核心素养的概念逐渐被提出，目的是让学生通过高中生物实验学习来提升学习水平和探究能力，以便更加直观地了解学生的技能与素养情况。指向科学思维品质培养的高中生物实验教学对于促进学生的个性发展具有重要的意义，通过严谨的实验教学让学生掌握生物理论知识和实验知识，探究指向科学思维品质培养的高中生物实验教学策略。

关键词：高中生物；科学思维品质；实验教学

科学思维品质能够让学生针对学习内容，综合性地提出问题，然后观察、比较和抽象概括问题，这是提升学科核心素养的关键标志。在高中生物教学中，加强对科学思维品质和思维方法的培养，能够让学生全面掌握高中生物的知识。思维品质属于人的思维特征，体现不同人物不同个性和特点，体现人的创造性、灵活性和批判性等。因此在高中生物学实验教学中需要将实验数据作为依据，帮助学生构建科学概念，让学生认识科学的本质，让高中生物实验教学成为培养学生核心素养的主阵地。

1生物学科学思维品质

生物学科学思维品质需要根据人脑思维特点，利用某种反映客观事物的方式来体现客观事物的本性和规律，在整个实验教学过程中，需要将人类特有的生活经历作为中介，从解决问题的角度来反映人类的心理活动过程。从广义角度来解释科学思维品质，就需要通过既定的意识实现对自然界各种物质的全面反映，总的来说分为内容、方法和质量3个部分。现阶段关于科学思维的概念存在不同的说法，一种是将“科学”归纳为形容词，利用其来修饰目的和方向较强的思维品质。另一种则是对“科学思维”进行阐述，强调科学思维是在各项具体的实践活动中所体现出的思维活动过程，即科学思维是人的大脑在各项研究活动过程中，对普遍存在于具体事物中的规律进行概括和总结的过程，反映了事物表象背后的科学规律［1］。

2指向科学思维品质培养的高中生物实验教学策略2.1通过问题分析培养科学思维品质

在高中生物实验教学中要想实现学生的科学思维品质培养，就要重视对生物问题的分析，锻炼学生的思维能力［2］。比如在关于探究酵母菌细胞呼吸的方式有关实验教学中，针对实验中体现出来的有氧装置和无氧装置对石灰水均出现浑浊的现象展开分析，两种装置中，有氧装置发生浑浊的时间要明显早于无氧装置，而且其发生浑浊的程度较深，对于这个问题需要展开分析。在现实的实验课程教学中，多数教师都侧重于得出实验结论，忽视了对实验过程的观察和实验中存在的问题分析，对于实验背后的原因分析更是非常欠缺。而在培养学生科学思维品质的背景下，要想培养学生的核心素养，就需要在教学中分析实验中存在的问题，此时教师需要积极引导学生观察实验中存在的各种现象，最终得出实验的结论。同时也可以引导学生勇敢探究实验现象背后所蕴含的科学本质。在此次研究的实验中，教师能够针对存在的实验现象分析实验背后存在的原因：（1） 需要分析酵母菌在氧气充足的条件下为何繁殖快，一段时间后有氧装置中存在的酵母菌会明显增加；（2） 存在酵母菌在氧气充足情况下代谢和葡萄糖消耗较快的情况。要想有效地对这些问题的原因进行分析，就需要加强对存在问题的分析，让学生针对存在的实验现象展开讨论，通过借助血细胞计数板实现对酵母菌的计数，然后让学生针对葡萄糖耗氧量高的问题想出对策，在整个过程中，教师可以给予学生指导，告知学生如何科学有效地测定葡萄糖的浓度？学生能够利用血糖监测仪监测有氧装置和无氧装置中酵母菌所分解的葡萄糖，然后计算出两种酵母菌不同呼吸方式下的呼吸频率，分析得出酵母菌有氧呼吸过程中产生的CO，然后分析无氧呼吸多的原因。在新课程标准中对于学生的实验教学情况提出建议，在高中生物实验中，对于实验结果的分析十分关键，只有充分分析实验结果产生的原因，方可深刻探究出实验结果的数据，了解科学知识的本质，方可实现对学生科学思维品质的培养。

2.2通过改进实验方法培养科学思维品质

在高中生物实验教学中能够通过改进实验方法来培养学生的思维品质。要想改进实验方法，教师就应该引导学生对实验过程、内容进行反思，善于发现实验中的异常或是问题，并进行积极的优化，以增强学生的思维活力。（1） 教师可以创设真实的问题情境，通过问题情境的创设，引发学生提升学习兴趣［3］。以“植物细胞的吸水和失水”实验为例，教师给学生展示一段生活中的视频：在市场上买一个新鲜的黄瓜，然后将黄瓜切成薄厚均匀的圆片，加入适量的盐，搅拌均匀，静置一段时间后，可以发现黄瓜片发蔫，盘子底部有大量的水渗出，这是什么原理？学生们能够通过相互讨论，详细的分析出细胞失水的问题，此时教师可以借助学生的内心疑问，指导学生从细胞失水与吸水方面进行思考，探讨盘子底部水的来源。（2） 教师可以积极鼓励学生大胆地提出内心存在的疑问，营造活跃、主动、大胆的课堂氛围。学生提问时最好提出有价值的问题，对于一些低层次的问题，教师要鼓励学生自主进行思考，让学生和教师进行合作探究。（3） 教师应该为学生创设符合生活实际的情境，让学生根据提出的问题进行深度思考，激发学生的生物思维，增强学生对于生物知识的认知。比如在“植物细胞的吸水和失水”相关实验探究中，教师要带领学生对实验所需的材料进行提前准备，进行实验材料的分析，提问学生洋葱鳞片叶外表皮可以利用何种植物代替实验材料，从而激发学生的发散思维，促进学生思维的发展。在实践体验过程中，教师可以引导学生对实验的情况进行假想猜测，然后促进实验的设计和实施，对实验中的问题进行分析归纳和总结。只有将生活实际现象和存在的问题联系起来，才能证明学生的猜想假设，整个实验过程中，教师可以鼓励学生证明自己的猜想和假设，引导学生充分补充自己的质疑，对知识进行概括、归纳和总结。（4） 在确定好实验研究方向后，教师可以鼓励学生创新，激发学生的创造性思维。然后教师引导学生开展各项生物实验活动，观察实验记录，整理和分析数据，得出实验结论，让学生在实验探究中，培养推理思维。在实验数据搜集过程中，学生应该依据实验过程详细地进行数据记录，帮助学生形成科学严谨的实验意识。同时，教师引导学生进行实验数据的分析与归纳，通过总结归纳实验中的原始数据，实现对教学中问题的处理和转换，及时发现量之间的关系，合理进行实验结果的表达，激发学生的科学思维。（5） 在实验结束后的表达与交流阶段，教师可以组织小组成员全面展开交流和实验情况的分享，积极培养学生的批判性思维，让学生在实验的交流互动中实现生物科学思维的碰撞与升华，这也是高中生物教学中十分关键的部分。只有教师营造创设一种轻松的教学氛围，方可鼓励学生提出自己对于实验情况的见解，然后让学生感受到交流合作的魅力，激发学生的生物学习兴趣，促进学生对生物思维的深刻认识。

2.3通过经典实验案例分析培养科学思维品质

在高中生物实验教学中加强对经典实验案例的分析，能够实现对学生的科学思维品质培养，因为在新课程标准的教材中存在一些经典的实验案例能够激发学生的探究动机，培养学生科学思维品质［4］。比如可以在“肺炎双球菌转化实验”的经典案例分析中培养学生的思维品质。在该实验开展中，将加热杀死的S细菌与R细菌混合注入小鼠体内，然后在“生长素发现实验”中将胚芽鞘尖端的琼脂块放到胚芽鞘尖端的幼苗顶端；在“促胰液素的发现实验”中充分进行小肠粘膜与稀盐酸的混合后，将其注入狗的静脉中。再如可以在“光合作用探究实验”中利用同位素标记法进行实验，实验过程中需要充分地利用光合作用的原理进行原子转移途径的设计，这些经典的实验案例融合了科学家的创造性思维，其在生物学发展中都发挥了显著的作用。通过经典实验案例分析进行科学思维品质的培养，能够激发学生的生物学习兴趣，在生物实验中逐渐发现一些问题，然后科学地解决。如果说对案例的有效分析能够反映科学的思维品质，那么解决问题的过程就可以将科学家的科学思维体现出来。基于此就可以在高中生物教学中，合理地汇编生物学知识的学习顺序，优化实验过程，在实验活动开展中创设新思路，创新教学的方法，让学生能够深刻地体现生物学知识的发展过程，在每1节课程中都能够对所学的知识提出疑问，然后通过科学思维解决疑问，激发学生科学思维的发展。

2.4通过创新思维培养科学思维品质

在高中生物实验教学中，要想实现对学生的科学思维品质培养，就要激发学生的创新思维。现阶段许多版本的高中生物教材中对于生物实验知识的排版都没有及时更新，因此无法有效地激发学生的学习兴趣，无法对高中生物知识的学习发挥有效的激发作用，只能在理论知识教学中起到简单的指导作用，这对于学生的科学思维品质培养其实是非常不利的。基于此，就需要高中生物教师在实际的教学活动中，加强对生物知识教学方法的更新，加强教学内容的创新，然后使死板的教材知识变得更加生动有趣，激发学生对于生物知识学习的兴趣，培养学生的核心素养。比如在《酶的作用》有关内容探究中，教师应该促进学生的发散性思维培养，全面思考为何需要根据教材所设定的内容展开生物实验，在教材生物实验中为何在给出既定的实验材料下进行实验，实验材料是否可以进行替换？再比如将鸡肝、鱼肝等实验材料作为实验材料，出来的实验结果是怎样的？如果将这些实验材料替换为其他的材料，进行实验材料和实验方式的创新，是否可以得出同样的实验结果等。只有在生物实验中教师带领学生开展创新性教学，尝试进行不同种类的实验活动，方可进一步实现高中生物实验知识的进一步拓展，使学科知识不再局限在教材中，提升学生的品质。在生物实验教学过程中，教师应该加强对整体实验活动的合理规划，让学生在既定实验内开展实验，优化实验成果，实现促进学生科学思维品质发展的目的。在实验教学中，教师扮演的是引导者的身份，只有让学生能够真正的发挥主导者的作用，积极开展有关实验，积极进行有关实验数据的分享，方可得出让学生和教师都满意的实验成果，从而体现学生的实验主观能动性，明确实验思路，更好地拓展思维，提升学生高中生物知识的自主学习能力，在创新中拓宽视野，提高对生物知识的进一步认知，提升学生的核心素养。

3结语

科学思维品质是高中生物实验学习中十分重要的品质。因为在生物实验中普遍存在“重验证、轻探究”的现象，对于生物实验数据的分析不深刻，缺乏理性分析和质疑精神。所以科学思维品质的培养能够让学生学会质疑，学会创新，学会对这些异常的实验结果进行分析，优化现阶段高中生物教育改革存在的薄弱环节。这就要求教师在高中生物教学中，不仅要让学生掌握扎实的生物知识，还应鼓励学生发现学习中的问题，培养学生质疑能力，培养学生的思维品质，这就需要在高中生物实验教学环节的设计中，充分地考虑生物学科的特点，重视对质疑和科学思维教学目标的设计，积极转变传统的教学观念，促进高中学生核心素养的培养。

参考文献：

［1］丰蓉，何苗，娄志义，等. 高中生物学探究性实验教学中批判性思维的培养策略［J］. 生物学周刊，2022，31（31）：2830.

［2］万文阳. 基于科学思维培养的高中生物学探究性实验教学实践研究［D］. 阜阳：阜阳师范大学，2022.

［3］赵玥，张燕. 科学思维在高中生物学实验教学中的进阶培养——以“还原糖的测定”为例［J］. 生物学教学，2021，46（5）：4648.

［4］杨社成. 对高中生物创新实验教学的几点思考［J］. 基础教育论坛，2019（18）：7172.