基于科學思維培養的高中生物學教學實踐策略

齊曉慶

摘 要：文章分析高中生物學課堂教學、建模教學、習題教學等不同課型，提出以培養學生科學思維為目標的生物學有效教學方法和策略：創設探究式教學情景，提升學生科學思維能力;巧用建模教學策略，培養積極科學思維品質;注重結合現實生活，激發科學思維學以致用;善用生物科學發展史，形成嚴謹科學思維態度;借力習題評講，提煉科學思維方法。

關鍵詞：科學思維;生物學教學;模型構建;核心素養

生物學科的“科學思維”是指尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力，它包括歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法。科學思維方法在學生學習過程中占有重要地位，將科學思維方法滲透到教學中具有必要性，可以提高學生的學業水平和運用學科知識的能力。

一、創設探究式教學情境，提升學生科學思維能力

生物學核心素養要求學生具有自主學習從而掌握知識的能力。因此，教師應當在設計教學活動時，給予學生自主思考和探究問題的機會和空間，創建探究式教學情境就符合這一要求。有意義的教學情境的設計將對教學效果起到事半功倍的作用，可以激發學生積極主動地思考。教師創設的情境要盡量貼近學生的生活，具有一定難度，又易于探究的研究型問題，這樣既具有趣味性，又能起到促進學生積極思考，努力實踐。如在進行《影響光合作用的環境因素》的教學時，可以結合地域特點，安排學生提前一周觀察校園植物或者自家果園菜園作物的生長情況，對周邊農作物種植的方法以及近幾年氣候對作物產量的影響等內容進行調查和研究。根據自己的調查情況，制成簡要的報表在課堂上與同學交流討論。創設了這樣的情境后，課堂上教師就可以引導學生思考幾個問題：周邊的農業生產中怎樣提高作物的產量？農作物產量會受哪些因素的影響？如何影響？在這個過程中學生通過親自參與探究式學習，真切體驗獲得知識，印象深刻，從而激發學生進一步探索的熱情。這樣的探究式學習情境可以說是一舉兩得，科學思維在潛移默化中就得以培養，核心素養的要求得以落實。

二、巧用建模教學策略，培養積極科學思維品質

模型構建作為科學思維方法的一種形式，結合教學內容進行模型構建訓練不但能提高學生的建模能力，而且能幫助學生深入理解生物學知識，培養嚴謹的科學思維品質，提高學習成績。

生物學學科的研究對象是復雜多變的生命系統，要深刻理解它，其難度和重要性不言而喻。建模教學既可以使復雜抽象的事物簡單化、形象化，幫助學生減少理解上的困難，更直觀地感受復雜精密的生命系統;又有利于培養學生透過事物現象揭示其本質特點的洞察力和嚴謹的思維品質。比如，在進行核酸相關知識的教學時，學生往往會遇到很多理解上的困難：核酸是生物體遺傳信息的攜帶者，但是核酸分子比較小，我們肉眼無法看到它的具體結構，僅僅以書上的圖為載體又無法深刻地理解。針對這些問題，教師可以讓學生制作核苷酸和核苷酸鏈的實物模型，在此過程中引導學生思考：核酸為什么可以攜帶遺傳信息？為什么每個人的DNA都有特異性呢？當把模型展示給學生時，許多難題就迎刃而解。并且核酸與核苷酸的合成與水解的過程，通過模型的組裝和拆分形象地表現出來。

在每次構建模型的完成后，我們可以對模型進行評價，通過討論讓學生找到自己所做模型的不足之處，要求學生進一步完善模型。這種教學策略讓學生充分參與到科學發現和思考當中，不斷進行分析推理，構建模型，又不斷修正和完善模型。這樣既能培養學生嚴謹的科學態度，還能提高學生分析解決問題的能力。

三、注重結合現實生活，激發科學思維學以致用

科學來源于生活，對人類社會發展又有著極大的影響，在時事熱點中找出一些生命科學問題，激發學生的學習興趣和求知欲，讓學生參與到生命科學相關問題討論中去。比如，諾貝爾獎涉及的生物學問題，頗有爭議的基因編輯技術，授課過程中可以將這些問題與“從雜交育種到基因工程”等相關章節聯系。這樣即能幫助學生開闊視野，又能讓學生弄明白這些科學技術的根本原理，進一步構建完整的生物學知識體系。從社會生活出發，提供給學生一些思考和探究的問題：如計劃生育二孩的父母期望能生一個健康的“二寶”，他們應該要注意哪些問題？糖尿病的病因，糖尿病患者控制飲食有哪些措施？現在對防治癌癥等有什么新的科學發現？這些問題與實際生活聯系緊密，學生耳濡目染，或許已經有一定思考，通過這種方式引起學生興趣，從而積極主動地參與交流討論，圍繞現實生活思考問題，激發更豐富的思維活動，培養學生的科學思維能力。

四、善用生物科學發展史，形成嚴謹科學思維態度

對于生物科學來說，科學史是承載學科價值內涵的重要載體。生物科學史能讓學生對學科發展過程有一定了解，更能讓學生體驗科學探究方法、感悟科學探究精神。教師可以引導學生在學習科學史中體會科學家是如何發現問題、作出假設、推理論證、解決問題的。如遺傳規律的發現是科學史上的經典案例，孟德爾運用假說演繹法進行遺傳學研究，經過認真的觀察、比較、分析、推理、總結，成功地發現了遺傳規律。教師在教學中應努力再現孟德爾科學探究的思維邏輯，讓學生體驗科學探究中的分析思考方法，把探究各環節的內在聯系和科學思維方法作為教學重點。讓學生重走孟德爾思考分析之路，這是培養學生科學思維能力的重要途徑。再如摩爾根果蠅實驗，摩爾根由認同孟德爾的遺傳規律，到后來在實驗中發現不同的結果，對孟德爾遺傳定律產生懷疑。再到進行一系列新的實驗，大量果蠅實驗結果驗證了孟德爾的遺傳定律，再承認，進而又發現新的遺傳規律。摩爾根不迷信權威，具有科學研究的批判性思維，勤于實踐，基于可靠的實驗和實證數據的嚴謹科學態度非常值得學生學習。

也可多舉例一些國內杰出科學家的科學故事，如屠呦呦、鐘南山、袁隆平等。讓學生體會科學發現的艱辛，學習實事求是的科學態度，使之受到科學家在研究中堅韌不拔的科學精神感染。這樣可以不斷引導學生崇尚科學，主動學習科學知識，逐步發展科學思維，提高學生的生物學科素養和社會責任感。

五、借力習題評講，提煉科學思維方法

新課程背景下的高考提倡“能力立意”，主要體現理解能力、實驗與探究能力、獲取信息能力及綜合運用能力的考查。只有具備一定的科學思維能力才能迅速從試題中獲取有效信息，并將其與已有的知識建立關聯，成功解題。在教學中，教師要加強對學生進行科學的方法指導，加強分析和概括等能力的訓練。

現在的高考題中信息量大，情境新穎，圖表相對復雜，對于學生解答來說，具有一定難度。信息量大的題往往是區分度比較大的題目，教師在講解這類題目時就要注重培養學生分析解答的思維方法。如文字信息題：先找出信息中的關鍵詞，排除起干擾信息，再將繁雜的文字轉化成簡要的概念圖、標注等，可以大大地簡化分析難度。接著，分析題干與所學知識的聯系，定位知識點。最后運用推理、歸納的思維，寫出正確答案。圖表信息題：重點關注分析圖表信息，即橫縱坐標所表示的含義，隨自變量的變化因變量的變化，以及變化的趨勢是單一上升或是單一下降，還是有拐點或極值的。當出現多個因變量時，隨自變量的變化，多個因變量各自的變化趨勢、速率的差別、差別的原因等。總之，習題講評時，要結合試題進行分析、比較、歸納、總結，注重揭示蘊含的思維方法，指導學生分析命題意圖，明確解題思路，構建思維模型，提高解題的效率。

總之，教師要不斷更新教育理念，尋找新的教育方式，培養學生科學思維。要緊跟教育改革的步伐，注重培養學生以創新的視角發現問題、解決問題的能力，培養學生的科學態度和科學精神，激發學生對未知領域的探索的興趣，使學生養成良好的科學思維習慣，提高學生的生物學科核心素養。

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