高中生物教学中培养学生科学思维的策略研究

刘影

摘要： 《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》明确指出，高中生物教学要培养科学思维、生命观念、科学探究等核心素养。其中，科学思维的培养对高中生生物知识的掌握和关键能力的提高有很大帮助，不仅能够激发学生的生物学习兴趣，而且可以提高他们对生物知识的理解效率，幫助他们从本质上把握生物学的核心理论。所以，在新课改背景下，高中生物教师不仅要重视学生科学思维的培养，而且应该深入研究生物学课程标准，立足于课堂实践，设计有效问题创设学习情境，借助信息技术手段，最终让学生形成良好的科学思维习惯，掌握基本的学科思维方法，从而形成生物学科核心素养。本文从高中生物教学中培养学生科学思维的价值出发，分析了当前高中生物教学中培养学生科学思维存在的问题，并提出了相应的教学策略，以期为高中生物教学提供一定参考。

关键词： 新课标  高中生物  科学思维  培养  教学策略

一、高中生物学科学思维概述

（一）高中生物学科学思维内涵

随着新课标的实施、新高考推进以及新教材的投入使用，作为综合性较高的高中生物学在教学实践中应当关注学生核心素养的养成，其中的科学思维就属于生物学核心素养的重要组成部分，要求学生在学习过程中能够尊重事实和证据，养成严谨务实的学习态度，通过比较、分析、归纳、推理等方式，达到分析问题、解决问题的目的。科学思维从认知方式上应更关注抽象思维，从形式上应该更加关注逻辑思维与推理，从形成生命观念上应该更加关注模型与建模，并培养学生的批判性思维与创造性思维。高中生物教学不仅要传授学生基本的生物知识，还应该培养学生良好的思维方式。高中生物教学中培养学生科学思维的主要目的是引导学生形成良好的科学思维习惯，掌握正确的科学方法，提高学习效率。

（二）高中生物学科学思维教学价值

在核心素养背景下，高中生物教师要让学生积极地参与学习，从而更好地促进学生的全面发展。高中生物学教学过程中渗透科学思维，则能让学生们体会到学习生物学的快乐，从而产生比较浓厚的学习兴趣。例如，在教学“生命活动的主要承担者——蛋白质”时，我们就可以让学生提前预习，要求他们搜集自己所知道的、生活中的关于蛋白质的知识，然后在笔记本上分类，形成基本的知识框架图，这样与生活结合的科学思维训练，就能更好地激发他们对生物学的学习热情。

同时，作为科学思维重要组成部分的逻辑思维，是人类大脑进行思维活动所特有的一种高级思维形式，它具有整体性、逻辑性和演绎性等特点。在高中生物学教学中，对学生进行逻辑推理的训练，既能让学生在学习生物学知识的过程中掌握生物学研究所具备的普遍规律和普遍方法，也能够让学生总结、归纳出解决问题的思路，从而更好地在生物学的学习中运用科学思维方法。

另外，随着新高考的不断推进，普通高中与大学的衔接越来越受到重视，某种程度上说，高中教学是为学生进入高等院校打基础，生物学科也不例外。相应地，高中生进入大学之后所进行的深层次内容的学习，对科学思维的要求更高。所以，在高中阶段的生物教学中，对学生科学思维的培养，其实是为他们未来的学习奠定基础。

二、当前高中生物教学中科学思维培养现状

在新课标、新教材、新高考的大背景下，教师要改变以往的教学模式和教学方法，采用多种教学方式来培养学生的核心素养。可以说，只有教师重视科学思维的培养，才能提高生物教学质量，也才能让学生形成良好的科学思维习惯。但是，实际教学却存在着很多问题。比如，部分教师虽然在课堂上教授了生物学知识和技能，但是没有注重引导学生对生物学知识进行深入探究和思考，具体表现在以下三个方面。

（一）教师意识

高中生学习生物课程需要具备一定的思维能力，但是在当前的高中生物教学中，大多数教师对于培养学生科学思维的重视程度不够。而且部分教师认为学习是学生自己的事情，与教师的教学没有特别的关系。在此教育理念的影响下，部分教师对科学思维培养没有给予足够重视，认为生物课程不用太在意学生科学思维的培养。同时，高中生物的学习内容有着严密性与科学性，仅仅依靠死记硬背难以形成核心素养。但是，当前高中生物教师大多数依旧以传统的讲授法、题海战术进行教学，学生的探究意识显得比较薄弱，更不要说科学思维能力的提升了。

（二）策略指导

目前，部分高中生物教师自身的科学思维能力较差，没有从根本上认识到培养学生科学思维的重要性，只是在教学过程中将生物知识作为教学内容，忽视对促进学生科学思维形成的学习策略的指导。例如，在讲授“细胞结构”的知识时，老师仅仅用信息化手段给学生呈现细胞结构的原理图，并将细胞结构示意图上的各部分名称展示给学生，然后结合文字和图片向学生介绍细胞的基本组成部分以及细胞内各部分之间的相互关系。学生虽然了解到每个部分都有自己独特的功能和作用，但是其中蕴含的科学思维方法，老师并没有对学生进行细心的指导。

（三）学生参与

在高中生物教学中，生物实验是培养学生科学思维的重要途径之一。但是，因为传统教学理念、教学方式以及学生认知水平等因素的影响，大多数高中生在生物实验中的参与性都不高，他们对生物实验没有浓厚的兴趣，很多学生认为生物实验比较枯燥、烦琐且没有什么用处。而且不少学生在做生物实验的时候缺乏主动性和积极性，主要表现为观察不仔细、操作不规范、思考不深入等。再加上教师没有进行有效引导，导致学生不能进行有效的探索和实践。最终，这就对学生感知实验过程、分析实验结果和评价实验效果产生诸多不利影响，限制了他们科学思维的发展。

三、高中生物教学中培养学生科学思维的教学策略

（一）深入分析教材内容，培养学生的分析思维

对于高中生科学思维的培养，教师不仅要从思想上高度重视起来，还要引导学生在生物学习过程中以理性的思维解决遇到的问题。同时，新人教版高中生物教材的内容编排、插图、练习等，都十分注重学生能力的培养。教师应该充分挖掘教材中对于科学思维训练的相关内容，设计适合学生的教学环节，用好教材，用活教材，让学生在学到知识的同时，形成科学的发现问题、思考问题、解决问题的思维素养。另外，高中生物学中有很多的知识点是需要学生记忆的。为帮助学生牢固记忆所学知识点，老师在生物教学中要运用不同的教学方式，以此来训练学生的科学思维能力。

例如，人教版（2019年）必修2“DNA的结构”，内容主要讲述DNA分子的结构及其发现史，而DNA分子的双螺旋结构比较抽象，会造成与遗传内容的衔接困难，给教师的后续教学带来困扰。所以，在教学过程中，教师应注重培养学生的观察能力，分析和解决问题以及协同配合的能力，以加深学生对该结构的感性认识和理解。具体来说，首先，让学生依据已经学过的DNA分子的知识，依次构建脱氧核苷酸模型、一条脱氧核糖核酸单链模型。然后，让学生阅读教材中的3个小资料，介绍沃森和克里克构建该结构的研究历程，并让学生尝试构建DNA分子双链的平面模型，再分组讨论总结DNA分子结构的特点。最后，利用信息技术手段多角度展示DNA分子模型的动画，以加深学生对DNA分子结构特点的理解，进而构建出DNA分子双螺旋结构立体模型，锻炼学生的分析能力。

（二）设计驱动性问题，提高学生的归纳思维

新课标指出，在高中生物教学中，教师应该努力培养学生的科学思维，比如归纳与概括、演绎与推理等，而这些思维方法并不是学生能够在短期内形成的，需要我们持之以恒地对学生进行培养，问题教学法作为非常重要的教学方法，就成为比较理想的途径。当然，驱动性问题的设置不是凭空想象的，要有根有据，既可以来自学生的知识经验，也可以是日常生活中的现象，更可以是生产实践活动中的实验、图片、视频等。

例如，在复习“血糖调节”内容时，教师可根据学生已知的现象“体检时空腹查血糖”设计问题：同学们，为什么测血糖要空腹？人进食之后血糖会如何变化？以此问题激发学生的探究兴趣，而后再出示人进食之后血糖变化的曲线图。紧接着，可以继续提问：我们吃饭之后，血糖为何先升后降？下降之后，又为何会回升？最后是如何维持稳定的？由此总结出血糖平衡的调节机理，进而完善概念的建构，提升学生的归纳思维能力。

（三）依托信息技术手段，激活学生的推理思维

在教育数字化背景下，信息技术手段能够有效创造良好的学习氛围，进而激发他们的学习兴趣。同时，高中生物学中有很多抽象、难以理解的概念、事物，我们可以通过制作、展示模型，将事物的特征、结构和功能以简化的形式呈现出来，帮助学生激活推理能力，更好地理解事物的本质和内涵。此时，信息技术手段就可以合理加以运用。

仍以人教版（2019年）必修2“DNA的结构”为例，教师可利用数字化技术，播放与 DNA双螺旋结构、生物进化、细胞分裂等相关的视频，将 DNA双螺旋结构模式图呈现给学生，并对其进行详细的说明，让学生初步熟悉模式图。然后，呈现问题让学生思考：“DNA分子中两条链是如何结合在一起的？”以此激活学生的推理思维。又如，人教版（2019年）必修2“基因突变和基因重组”中，选用镰刀型细胞贫血症的实例，从现象开始，引导学生理解基因突变的根本原因，又从多个角度分析基因突变的影响因素，进而分析基因突变的特点及意义。教师可以借助bilibili网站上的学习视频，让他们通过视频了解基因突变的原理、类型，特别是其中的原理，教材并没有直观地展现给学生，而视频中的内容能够形象地让学生理解推理的过程，以此让他们积极参与课堂教学活动，从而有效激活学生的科学思维。

（四）创设真实学习情境，发展学生的证据思维

新高考更加注重问题情境的创设，而创设问题情境的关键在于真实，要能够达到课程标准所要求的水平，要与学生的身心发展特点相一致，激发他们积极思考和探究。例如，人教版（2019年）必修2“自然选择对种群基因频率变化的影响”，其中要构建的重要概念是“适应是自然选择的结果”。概念的构建需要学生通过观察、寻找和分析证据、逻辑推理得出结论。在导入之后，笔者展示适应相对性的图片视频、资料，创设真实的學习情境，随后让学生根据资料思考相关问题，引导学生通过信息的提取与分析，发展基于生物学事实和证据的思维能力，解释适应性和多样性是自然选择的结果。

四、结语

综上所述，在新课标、新教材、新高考的背景下，科学思维作为高中生物学科核心素养的重要组成部分，应该得到广大教师的重视。在高中生物教学中，教师要通过对课标的研究，对教材内容的挖掘，设计合适的学习环节，借助信息技术手段，创设真实的学习情境，注意知识的整合与迁移，指导学生进行知识联系与扩展，使其能够将所学的知识应用于实际，最终促进学生科学思维的形成，培养他们的生物核心素养。

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责任编辑：黄大灿