談高中生物教學(xué)中科學(xué)思維的培養(yǎng)

摘要：生物是高中教育重要學(xué)科之一，在培養(yǎng)學(xué)生思維能力和綜合素養(yǎng)方面發(fā)揮著不可小覷作用.隨著新課程改革全面實(shí)施，高中生物教師在此背景下需注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，使學(xué)生學(xué)會運(yùn)用理性態(tài)度解析生物知識，并將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)生活問題解決，提高生物教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo).對此，從多方面分析在生物教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維策略.

關(guān)鍵詞：科學(xué)思維;教學(xué)策略;高中生物

中圖分類號：G632文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1008-0333（2022）09-0136-03

收稿日期：2021-12-25

作者簡介：謝丹紅（1983.4-），女，福建省龍巖人，本科，中學(xué)一級教師，從事高中生物教學(xué)研究.

科學(xué)素養(yǎng)是高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)之一，能引領(lǐng)學(xué)生積極主動探究新知，并基于此深入思考，尋求正確答案.此種自主探究結(jié)果的學(xué)習(xí)方式能激發(fā)學(xué)生潛在求知欲與成就感，提升生物學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量，對未來發(fā)展有著重要現(xiàn)實(shí)意義.

1 高中生物培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維現(xiàn)狀

（1）忽略知識內(nèi)在聯(lián)系;

（2）忽略實(shí)驗(yàn)探究過程;

（3）忽略科學(xué)思維內(nèi)涵.

2 在高中生物教學(xué)中培養(yǎng)科學(xué)思維策略

2.1 應(yīng)用思維導(dǎo)圖

思維導(dǎo)圖是一種以主題為中心并基于此建立與其緊密相連的一級基本概念，再運(yùn)用顏色、符號、詞匯、線條、圖片等形象化標(biāo)識逐級朝著四周發(fā)散，通過歸納、分析、整合知識呈現(xiàn)自然有機(jī)組織，有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)成績和發(fā)展思維水平.

該工具無需過多標(biāo)注就能將每個知識點(diǎn)以及與其相關(guān)的內(nèi)容相聯(lián)系，減輕學(xué)生理解和記憶負(fù)擔(dān)，提高生物學(xué)習(xí)效率.雖然高中生物知識繁雜，然而知識網(wǎng)絡(luò)卻十分清晰.教材每個章節(jié)都有一個主題，如第一章和第二章分別為走進(jìn)細(xì)胞和組成細(xì)胞的分子，故而上述兩個章節(jié)圍繞生物體基本單位細(xì)胞以及構(gòu)成細(xì)胞的不同有機(jī)物、無機(jī)物分子進(jìn)行敘述.學(xué)生學(xué)習(xí)首章節(jié)后時將各個章節(jié)關(guān)鍵詞作為建構(gòu)框架重要因素并基于此繪制思維導(dǎo)圖，明確知識間緊密聯(lián)系的同時形成系統(tǒng)化知識網(wǎng).若學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)較為相似，教師可指導(dǎo)學(xué)生從多方面比較其相同和異同點(diǎn)并基于此繪制思維導(dǎo)圖，由此形成橫向知識網(wǎng).以“細(xì)胞器之間的分工合作”教學(xué)為例，除了要比較八種不同細(xì)胞器，與項(xiàng)目所處位置、結(jié)構(gòu)特征、膜層數(shù)，還需歸納總結(jié)不同細(xì)胞器協(xié)同配合案例，如生物膜系統(tǒng)組成與分泌蛋白合成、分泌等，逐層強(qiáng)化學(xué)生科學(xué)思維.

2.2 巧用隱性信息

科學(xué)思維即在尊重證據(jù)與事實(shí)的基礎(chǔ)上以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那笾獞B(tài)度與科學(xué)探究思維方式解決實(shí)際問題.學(xué)生只有具備嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的態(tài)度才能強(qiáng)化科學(xué)思維，實(shí)現(xiàn)真正意義層面深度學(xué)習(xí).

教師可挖掘教材中涵蓋的隱性信息并設(shè)置問題，使學(xué)生在深入思考中分析和解決問題，形成縝密思維，為強(qiáng)化科學(xué)思維做好鋪墊.學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中是否能準(zhǔn)確理解操作步驟是培養(yǎng)科學(xué)思維的關(guān)鍵所在，生物教師可挖掘?qū)嶒?yàn)材料、試劑、方法中涵蓋的隱性信息并指導(dǎo)學(xué)生掌握，使學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)操作步驟的同時形成嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度與科學(xué)思維.以“探究影響酶活性的條件”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，生物教材收錄該實(shí)驗(yàn)運(yùn)用淀粉酶對溫度對酶活性產(chǎn)生的影響進(jìn)行探究，但并未說明為何運(yùn)用過氧化氫酶探究pH對酶活性影響原因，是否可運(yùn)用淀粉酶探究分析pH對酶活性產(chǎn)生影響？生物教師可運(yùn)用教材實(shí)驗(yàn)中涵蓋的隱性信息使學(xué)生深度思考知識，引領(lǐng)學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)思維，為強(qiáng)化科學(xué)探究中所需的思維奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).

2.3 重視學(xué)生學(xué)情

高中生物教師需結(jié)合學(xué)生學(xué)情和教學(xué)內(nèi)容從多方面優(yōu)化教學(xué)，例如科學(xué)合理選取材料，培養(yǎng)學(xué)生建模能力;模型具有顯著的立體化特征，能便于學(xué)生理解抽象知識.以“細(xì)胞器之間的分工合作”教學(xué)為例，由于細(xì)胞器知識繁瑣復(fù)雜，通過顯微鏡觀察無法清晰看到立體化細(xì)胞.對此，教師將學(xué)生分為若干小組制作植物細(xì)胞，拿出提前準(zhǔn)備的彩色顏料、棉花、彩色帶、鑷子、一個禮品盒蓋、膠水、剪刀等物品，先在盒蓋上粘貼灰色帶子作為細(xì)胞膜，再在其外部一圈粘貼黑色帶子充當(dāng)細(xì)胞壁，隨后運(yùn)用鑷子夾取棉花蘸上綠色顏料后貼滿在細(xì)胞膜里.在棕色氣球中裝入少量沙后再打結(jié)，再運(yùn)用膠水貼將氣球貼在細(xì)胞質(zhì)左中央?yún)^(qū)域充當(dāng)細(xì)胞核.拿取一個白色氣球裝入少量清水充當(dāng)液泡并運(yùn)用膠水將其粘貼在細(xì)胞質(zhì)上.通過構(gòu)建細(xì)胞模型促使學(xué)生對植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)特征形成深入理解，最重要在此過程中體驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?gòu)方式，強(qiáng)化科學(xué)思維能力.

2.4 合理設(shè)置問題 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維高中生物教師可在教學(xué)中結(jié)合學(xué)生學(xué)情設(shè)置與知識內(nèi)容有關(guān)問題并將其串聯(lián)形成問題串，強(qiáng)化學(xué)生科學(xué)思維.

2.4.1 設(shè)置遞進(jìn)式問題

所謂遞進(jìn)式問題即知識和邏輯關(guān)系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上遵循由淺入深等環(huán)環(huán)相扣的問題串，之前問題是后面問題前提或鋪墊，后面問題則是前面問題延續(xù)，在培養(yǎng)學(xué)生深刻性思維中發(fā)揮著不可小覷作用.以“生態(tài)系統(tǒng)能量流動”教學(xué)為例，對于學(xué)生而言，該章節(jié)知識是一個重難點(diǎn)，因?yàn)槟芰繛闊o法觸摸和肉眼觀察的存在，尤其能量流動相對復(fù)雜抽象，涉及較多概念.如果生物教師直接為學(xué)生講授該章節(jié)知識，學(xué)生不可避免會因理解困難產(chǎn)生枯燥感.所以，在教學(xué)中可涉及科學(xué)合理問題，引導(dǎo)學(xué)生分析理解概念形成.其中能量流動為過程性知識，涉及傳入-傳遞-轉(zhuǎn)化-散失四個過程，生物教師在設(shè)置問題時可根據(jù)上述過程實(shí)施分段處理.在第一過程中設(shè)置以下問題：“輸入能量以哪些形式存儲？有何用途？去向哪里？”根據(jù)上述分析后續(xù)營養(yǎng)級并設(shè)置以下問題串：①能量輸入→地球上生態(tài)系統(tǒng)總能量來自哪里？②能量轉(zhuǎn)化：從太陽能轉(zhuǎn)化至有機(jī)物中化學(xué)能→輸入生產(chǎn)者的能量以哪種方式村存儲？③涵蓋傳遞與散失的四個去向→生產(chǎn)者所固定能量有哪些方向？④植食性動物該如何獲取能量？去向有哪些？借助問題串促使學(xué)生清晰認(rèn)識能量流動各個階段，更從整體層面認(rèn)識能量流動過程.

2.4.2 設(shè)置精細(xì)化問題

啟發(fā)性問題強(qiáng)調(diào)“問”，教師根據(jù)知識內(nèi)容設(shè)置循序漸進(jìn)的問題，啟發(fā)學(xué)生思維.設(shè)計(jì)精細(xì)化問題能使學(xué)生思維更具有深刻性，突破表面現(xiàn)象影響，深入思考和分析某一現(xiàn)象并在此基礎(chǔ)上提出新問題，經(jīng)合理猜想后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，挖掘現(xiàn)象背后特征得出結(jié)論，使演繹與推理能力得到發(fā)展.精細(xì)化問題強(qiáng)調(diào)在設(shè)計(jì)時體現(xiàn)細(xì)而精，其中“細(xì)”即問題連貫性與邏輯性，若缺少上述兩點(diǎn)則會導(dǎo)致學(xué)生思維陷入困境，影響問題解決.“精”則“細(xì)”的基礎(chǔ)上進(jìn)一步凝練“細(xì)”，同時還要緊抓問題關(guān)鍵點(diǎn)展開剖析，提升教學(xué)效果.以“遺傳因子發(fā)現(xiàn)”教學(xué)為例，該章節(jié)知識點(diǎn)則基于孟德爾兩大遺傳定律發(fā)現(xiàn)展開，由于學(xué)生尚未學(xué)習(xí)基因和減數(shù)分裂等知識，在理解知識時不可避免出現(xiàn)困難，需要生物教師先梳理知識，結(jié)合假說演繹過程設(shè)計(jì)問題，引導(dǎo)學(xué)生有的放矢思考學(xué)習(xí).在學(xué)習(xí)“一對相交性狀的雜交實(shí)驗(yàn)”時，先提出孟德爾在實(shí)驗(yàn)中先選取純種高莖豌豆與純種矮莖豌豆進(jìn)行雜交，無論正交或反交子一代（F）均為高莖.緊接著設(shè)置以下問題：①大家對于上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果現(xiàn)象有何疑問？②孟德爾針對此提出哪些問題？③F自交產(chǎn)生的子二代F中除了有高莖豌豆，更有矮莖豌豆，為什么矮莖性狀從無轉(zhuǎn)至有？其中是否隱藏某種必然規(guī)律？孟德爾針對上述情況提出以下見解：并非豌豆矮莖性狀消失，則是高莖性轉(zhuǎn)掩蓋矮莖，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析得出3∶1的高矮莖性狀分離，請問這種現(xiàn)象是偶然嗎？該如何證明？通過設(shè)置嚴(yán)密邏輯問題鍛煉學(xué)生科學(xué)思維，并學(xué)會在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假說，逐漸形成良好科學(xué)思維與習(xí)慣，為后續(xù)學(xué)習(xí)做好鋪墊.

2.5 營造良好氛圍 提升課堂教學(xué)效率

生物學(xué)科最為顯著的特征即以實(shí)驗(yàn)理論與規(guī)律為探究知識基礎(chǔ)，由此說明實(shí)驗(yàn)教學(xué)在生物學(xué)科重要性.但傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式過于單一枯燥，學(xué)生課堂學(xué)習(xí)后課后直接背誦實(shí)驗(yàn)步驟，并未理解實(shí)驗(yàn)真正意義，影響綜合素養(yǎng)提升.高中生物教師在教學(xué)過程中能可借助信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生探究興趣.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是蓬勃發(fā)展信息技術(shù)下的產(chǎn)物，有著較高地安全性，最重要以清晰直觀方式突破重難點(diǎn)生物知識，改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)耗時長且學(xué)生并未看到顯著生物現(xiàn)象現(xiàn)狀，深入理解生物知識，提高學(xué)習(xí)效率與生物教學(xué)質(zhì)量，強(qiáng)化學(xué)生科學(xué)思維.以“細(xì)胞器之間的分工合作”教學(xué)為例，由于細(xì)胞器知識繁瑣復(fù)雜，通過顯微鏡觀察無法清晰看到立體化細(xì)胞.對此，教師將學(xué)生分為若干小組制作植物細(xì)胞，拿出提前準(zhǔn)備的彩色顏料、棉花、彩色帶、鑷子、一個禮品盒蓋、膠水、剪刀等物品，先在盒蓋上粘貼灰色帶子作為細(xì)胞膜，再在其外部一圈粘貼黑色帶子充當(dāng)細(xì)胞壁，隨后運(yùn)用鑷子夾取棉花蘸上綠色顏料后貼滿在細(xì)胞膜里.在棕色氣球中裝入少量沙后再打結(jié)，再運(yùn)用膠水貼將氣球貼在細(xì)胞質(zhì)左中央?yún)^(qū)域充當(dāng)細(xì)胞核.拿取一個白色氣球裝入少量清水充當(dāng)液泡并運(yùn)用膠水將其粘貼在細(xì)胞質(zhì)上.通過構(gòu)建細(xì)胞模型促使學(xué)生對植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)特征形成深入理解，最重要在此過程中體驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?gòu)方式，強(qiáng)化科學(xué)思維能力.

此外，教師還需為學(xué)生營造良好科學(xué)思維培養(yǎng)氛圍;環(huán)境對人的發(fā)展有著較大影響，教師在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維時需先充分明確其主體地位，放下身份權(quán)威，以友好隨和態(tài)度與學(xué)生溝通交流，學(xué)生在此氛圍中會調(diào)動探究知識積極性和和主動性，更能在此過程中與其他同學(xué)共同分享獲得知識的喜悅和挫折，共同分析和解決問題，突破重難點(diǎn)知識，為形成良好科學(xué)思維能力奠定基礎(chǔ).

總之，現(xiàn)代教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生核心素養(yǎng)提升與發(fā)展，高中生物教師在全新教育背景下需積極培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維，促使學(xué)生在探究生物事實(shí)的基礎(chǔ)上通過推理和演繹生物規(guī)律明確生物現(xiàn)象，感悟生物學(xué)科特有的樂趣和魅力.高中生物教師在具體教學(xué)中需充分關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度與過程，改變以往過于注重成績而忽略學(xué)生探究和發(fā)展能力培養(yǎng)，引領(lǐng)學(xué)生在主動探索生物本質(zhì)的同時以科學(xué)思維解決實(shí)際問題，從而更好地適應(yīng)現(xiàn)代社會對人才提出的高水平和高水準(zhǔn)要求.

參考文獻(xiàn)：

[1] 李新花，陳媛媛.基于科學(xué)思維的高中生物學(xué)課堂初探——以“基因在染色體上”為例[J].中學(xué)生物教學(xué)，2020（07）：18-20.

[2] 柳絮.高中生物課堂培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的教學(xué)實(shí)踐[J].學(xué)周刊，2020（13）：87-88.

[3] 魏彪.新課改背景下，如何在生物教學(xué)中培養(yǎng)高中生的科學(xué)思維[J].青年與社會，2020（5）：90-91.

[4] 先明香，徐杰，伍春蓮.高中生物支架式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的教學(xué)實(shí)踐——以“探究酵母菌細(xì)胞的呼吸方式”為例[J].課程教育研究，2020（34）：27+29.

責(zé)任編輯：季春陽