优化设计生物课堂教学活动提升学生的生物学科思维能力

【摘要】生物学科作为自然科学中重要的一环，旨在引导学生深入了解生命的奥秘、探索生物世界的规律，培养学生的科学素养和思维能力。如何优化设计生物课堂教学活动，激发学生的学习热情，提升其生物学科思维能力成为当前生物教育改革的关键之一。本研究旨在探讨如何通过优化设计生物课堂教学活动，有效提升学生的生物学科思维能力。

【关键词】生物课堂" 教学活动" 学生" 思维能力" 提升策略

【中图分类号】G633.91 " 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2024）11-0094-03

生物学作为一门科学课程，涉及广泛的知识领域和概念，对学生的思维能力提出了较高的要求。然而，在传统的生物课堂教学中，过于注重知识的灌输和记忆，忽视了学生思维能力的培养。面对这样的问题，我们迫切需要优化设计生物课堂教学活动，以提升学生的生物学科思维能力。

一、提升学生生物学科思维能力的意义

第一，发展深层次的理解。传统的生物课堂教学往往侧重于知识点的传授和记忆，缺乏对学生深层次理解的培养。通过优化设计教学活动，可以引导学生主动思考、提出问题、寻求答案，以及建立概念和模型等，从而发展出对生物学知识更深入的理解。第二，培养创新和批判思维。优化设计的生物课堂教学活动注重启发性教学和探究式学习，激发学生的好奇心和探索欲望。通过给予学生自主性和探索空间，鼓励他们尝试新的方法和策略解决问题，培养学生的创新思维和批判思维能力。第三，提高实践操作能力。生物学科注重实验和研究的实践操作。通过优化设计教学活动，可以增加学生进行实验操作的机会，并引导他们进行观察、记录、分析和推理。这种实践操作能力的培养可以激发学生对科学研究的兴趣，同时提高他们在实验设计和数据处理方面的能力。

二、提升学生生物学科思维能力存在的问题

（一）知识点过多，重视记忆而非理解

由于生物学科知识繁杂且涉及广泛，教师在短时间内往往只能注重知识点的传授和记忆，而缺乏对学生深层次理解和批判性思维能力的培养。这种教学模式容易使学生陷入死记硬背的状态，而在实际应用中缺乏灵活运用和创新思维。过度注重知识点的传授也导致学生对生物学科整体框架的理解不够系统和完整，影响其对生物学概念之间的联系和相互作用的把握。

（二）缺乏启发式教学和探究学习

缺乏启发式教学和探究学习会导致生物课堂缺乏足够的互动和实践机会，学生只是被动接受知识，缺乏主动参与和思辨的机会。这种教学模式下，学生的思维往往停留在表面理解和记忆层面，缺乏深入思考和独立解决问题的能力。缺乏启发式教学和探究学习也降低学生的学习兴趣和动机，影响他们对生物学科的长期学习积极性。如果持续使用传统的讲授式教学，学生的创造力和解决问题的能力也难以得到有效培养，无法满足现代社会对综合素养和创新能力的需求。

（三）学生动手能力不足

由于实验条件受限、设备不足或者课程安排紧张等因素，学生往往缺乏充分的机会参与实践操作，如实验设计、数据采集和分析等。这种情况下，学生只停留在理论知识层面，缺乏实际动手操作的经验。由于缺乏实践操作的锻炼，学生的实验技能、观察能力和数据处理能力相对欠缺，影响其对生物学概念的理解和运用。缺乏实践操作也影响学生的学习体验和兴趣，降低他们对生物学科的热情。

三、优化设计生物课堂教学活动的有效策略

（一）创设情境实现深度思维的探究学习

在启发性教学中，教师可以通过优化设计、信息化处理等手段创设特定的教学情境来引导学生思考。例如，在减数分裂的教学内容中，自由组合因为图形复杂，学生难以凭借想象进行推导，教学效果大打折扣，作为知识难点难以逾越。

在制作课件时，首先设计讨论一对同源染色体的一次减数分裂能产生的胚子种类，当利用PPT中的动画设计将一对同源染色体分别移动到均等分裂的初级精母细胞和不均等分裂的初级卵母细胞中时，学生的眼神惊奇而兴奋，因为简单，学生看着小动画很快说出一对同源染色体产生的精子与卵子种类数。

其次，讨论两对同源染色体在一次减数分裂中能产生的胚子种类，课件制作时以一对同源染色体为基础，利用小动画给初级精母和次级精母细胞各自添加另一对同源染色体，学生观察和分析，再说出各自所产生的精子和卵细胞种类。

最后，设计讨论多次减数分裂的配子种类，先从一对同源染色体开始，在课件上随着小动画将一对同源染色体徐徐旋转，学生的兴趣一下子就被激活了，一对同源染色体多次减数分裂的配子种类也顺利归纳出来。然后升级到两对同源染色体的多次减数分裂，我将两对同源染色体分别旋转，并提出问题：“两对同源染色体都转动对精子的种类有无影响？”学生回答：“无影响。”“两对同源染色体都转动对卵子的种类有无影响？”学生回答：“有影响。”继续问道：“两对同源染色体中只有一对转动对精子的种类有无影响？”学生回答：“有影响。”然后展示小动画，学生说出产生的精子种类。教师接着提问：“两对同源染色体中只有一对转动对卵子的种类有无影响？”学生回答：“有影响。”然后展示小动画，学生说出产生的卵子种类。通过旋转的小动画学生看清了染色体的自由组合，较以往的教学大大改善，再辅以随堂训练，虽然也有问题，仅仅是有些学生画图时细节遗忘疏漏，但是已经不涉及核心，再进一步纠正改善实现知识的闭环。

（二）设计教学活动训练学生不同的思维方法

培养学生思维能力，不仅要创设良好的思维情境，还应指导掌握科学的思维方法，在生物教学中，通过组织学生对现象材料进行分析、综合、比较、抽象、概括以形成结论，构建模型，做出合理解释，帮助学生掌握丰富思维方法，提升思维能力。

（1）归纳与概括

归纳是根据个别事物具有某种属性而推论某类事物具有该属性，从个别事物中概括出一般结论的一种逻辑思维方法。归纳法能从经验事实中找出普遍性的规律和原理，扩大和获得新知识。例如，在“减数分裂”的学习中，先安排学生观察一对同源染色体的减数分裂，总结其产生的配子种类，再尝试引导学生绘制两对同源染色的减数分裂简图，从中总结出所产配子种类，进而推导多对同源染色体的结果，学生在阶段性的学习中通过针对特定问题的连续探究，从中找出规律，实现由具体到抽象的思维转变。

（2）比较与联系

比较是在分析和综合的基础上确定这一事物与另一事物的相同点和不同点的方法。它可以帮助学生更好地掌握生物的本质特点和相互联系。同时，事物之间总是普遍联系的，具有一定的相似性，通过比较与联系可以实现知识的条理化、系统化，为有序地学习生物创造条件。例如，在“细胞呼吸”一节中，通过比较有氧呼吸与无氧呼吸的差异，使学生明确两者在物质变化、能量变化及代谢场所之间的差别，同时又通过氧化、分解及放能的相似性将两者联系起来，使学生认识到两者都是氧化分解释放能量的过程。

（3）分析与综合

分析是把整体分解成若干部分，把复杂的事物分解为简单的要素来认识、学习的一种思维方法。综合是在分析学习的基础上把整体的各个部分联系成有机整体来认识学习的一种思维方法。例如，在“有氧呼吸”的教学中，引导学生书写三个阶段的反应式，先分析有氧呼吸各阶段的变化，包括物质的分解转化、能量的释放、场所的分工以及各阶段的化学反应实质，再将其综合在一起，形成总的反应式，认识到有氧呼吸分解三次、释放三次、氧化三次，水到渠成地形成有氧呼吸的特点是彻底氧化分解、释放大量能量的过程。细胞的结构和功能、生物的新陈代谢、生态系统的结构功能等内容的学习都离不开分析和综合。

（4）对立统一

对立统一规律是自然界、人类社会和思维的普遍规律，是人们观察问题、提出问题、分析问题和解决问题的根本方法。客观事物内部包含着既互相联系、互相依赖，又互相对立、互相排斥的两个方面，矛盾双方的对立统一是事物发展的根本原因。例如，在学习“光合作用”时，光反应为暗反应提供ATP、NADPH，反过来暗反应为光反应提供ADP、NADP+，光照突然增强时，光反应突然加快，但是暗反应这一瞬间没有增加，于是一刹那中两者互为对立，但是随着时间拉长，暗反应会随之增强，于是使得后续变化中光反应得以提高，整个光合作用增强，于是较长时间内两者互为统一。高中生物新课程中，矛盾的对立统一关系主要集中在遗传、变异、进化、稳态、生态等模块中。

（三）实验探究能力培养

高中生物是一门实验性很强的学科，实验过程中不仅要求学生动手操作，还要求学生观察、记录、分析、探索，所以实验课也是锻炼学生思维的重要渠道。学生在实验过程中，会出现一些课本标准之外的实验现象，教师可以指导学生拓展思维，提高学生认知水平。例如，学生做叶绿体观察实验时，所用材料为菠菜叶，需要撕取下表皮做临时装片，结果有些学生做出的片子漆黑一片，原来是撕取的下表皮带着厚厚的叶肉细胞，帮助学生找出原因后，学生后续的材料就有意识地去选择一些透明材料，效果自然就好了许多。

在学生完成基本实验环节，教师还可以进行创设性改进，以培养学生的创新性思维能力。例如，验证三大营养物质的实验中，学生做完了苹果、花生、豆浆的实验后，启发学生验证苹果中有无蛋白质，蛋清中有无脂肪，以及豆浆中有无还原糖的实验，学生兴趣大增，纷纷选择不同实验命题，分享各自实验结果，最终认识到苹果中不光有还原糖还有蛋白质，豆浆中既有蛋白质也有少量脂肪，花生中不光有脂肪也有蛋白质，甚至还有一定量的还原糖，突破了课本所给的成分定式，形成对生物材料完整的认知。

（四）培养深层次的理解能力

强调理解而非简单记忆可以帮助学生真正掌握和应用生物学的核心概念和原理，培养他们的思辨、分析和创新能力。教师可以选择生动有趣的案例，将生物学的概念和原理应用于实际生活中，激发学生的兴趣和好奇心。通过案例教学，学生能够从具体问题入手，理解生物学知识的实际运用，并在解决问题的过程中加深对知识的理解和记忆。教师还可以通过引导学生发现问题、讨论疑惑和解决困惑的方式，培养学生深层次的理解。教师不仅要传授知识，更要引导学生探索和思考，激发他们的自主学习和批判性思维。通过提出开放性问题，引导学生分析探讨，可以帮助学生建立知识之间的联系，促进他们对生物学概念的深刻理解。图表、模型和实际案例等辅助工具也是促进学生深层次理解的重要手段。教师可以利用图表和模型向学生展示生物学现象，帮助他们从视觉化的角度理解抽象的概念和规律。通过观察和分析图表、模型，学生可以更直观地理解生物学现象的发生和变化规律，加深对知识的认识和理解。实际案例也是促进学生深层次理解的有效途径。教师可以结合真实的生物学案例，引导学生进行问题分析和解决，让他们将所学知识应用于实际情境中。通过实际案例的讨论与分析，学生可以更深入地了解生物学原理和概念的实际应用，培养他们解决实际问题的能力。

四、结语

综上，通过优化设计生物课堂教学活动，我们可以提升学生的生物学科思维能力，培养他们的批判性思维、创造力和解决问题的能力。引入启发性教学和探究学习，激发学生的兴趣和好奇心，培养他们的自主学习和实践操作能力。通过多样化的教学活动，引导学生强化思维过程和能力，全面提升深度学习的比例，强调理解而非简单记忆，利用案例、图表、模型和实际案例等工具辅助教学，帮助学生实现思维的跨越。

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