高中生科學思維能力培養策略研究

占國忠

摘 要：生物是高中階段的重要學科，是一門具有理性特點的學科。在高中生物學習中，概念知識是重要的教學內容，在概念學習中，需要學生了解知識的產生過程，再結合思考和深入加工，形成新知識，實現對生物知識更深層的理解。在生物學習過程中，需要學生進行推理判斷、歸納和分析，培養學生思維能力以及靈活解決生物問題的能力，提高課堂教學效果。因此，在高中生物教學中，教師應重視對學生科學思維能力的培養，進一步提升學生的核心素養。本文分析了高中生物教學中，學生科學思維能力培養方面存在的問題，相應地提出了培養策略，希望能夠提升學生科學思維能力培養的成效以及高中生物學科教學質量。

關鍵詞：高中生物;科學思維能力;問題;培養策略

在高中生物教學中，培養學生科學思維能力，有利于學生主動學習，探究新的知識內容。高中生物教學在傳授學科知識基礎上，教師應引導學生進行自主探究，深入理解新知識。在學生探索過程中，教師應引導學生發現問題，讓學生自主思考和探究，尋找合適的學習方式。在高中生物教學中，培養學生科學思維能力，完善學生知識結構，能夠提高學生的知識應用能力。在實際的生物教學中，教師采取多樣化教學方式，有助于加強學生科學思維能力培養，實現生物課堂教學目標。

一、高中生物教學在學生科學思維能力培養方面存在的問題

（一）傳統教學觀念的影響

在高中生物教學中，教師作為指導者，在學生科學思維能力培養方面有著重要的作用。隨著教育觀念的不斷革新，要求教師革新教學觀念，但是，在實際的教學中，不少教師并沒有貫徹落實新的教學方式，課堂教學模式較為陳舊，仍采取灌輸式教學模式，學生處于被動學習狀態，采取死記硬背的方式記憶知識。為了取得好的考試成績，教師采取題海戰術的方式，使學生的思維較為狹窄，不利于學生科學思維能力的培養。同時，生物學科是一門注重實驗的學科，但是，在具體教學中，學生參與實踐的機會較少，教師為了提高學生考試成績，一味地灌輸理論知識，學生知識應用的能力不足。同時，枯燥的課堂學習氛圍使得學生學習興趣下降，影響學生的科學思維能力培養效果。在課堂上，師生之間的互動不足，教師不能及時地發現教學中的不足，使針對學生科學思維能力的培養達不到預期效果。

（二）學生思維水平存在差異

高中生的科學思維能力有著一定的差異，為了培養學生的科學思維能力，教師需要充分結合學生的思維水平，優化課堂教學活動。在以往的教學模式下，學生缺乏動手動腦的習慣，探究能力得不到提升，使得學生逐漸喪失學習興趣。作為高中生物教師，需要考慮每個學生的學習能力，加強對學生思維能力的培養[1]。

二、高中生物教學中培養學生科學思維能力的有效策略

（一）有效設計課堂問題，培養學生科學思維能力

高中生物課堂中，教師需要注重問題的設計和引導，借助問題，引導學生思考和探究，活躍學生思維能力。借助問題情境創設，鼓勵學生自主學習和探索，激發學生認知沖突，引導學生在原有認知基礎上，深入分析生物問題，加強學生創造思維鍛煉。在具體的問題設計時，教師可以結合學生思維水平的“最近發展區”，設計針對性問題，鼓勵學生分析和解決問題。同時，教師應當借助有效的課堂問題，調動學生積極性，引導學生自主探究和交流，培養學生的思維品質。例如，新人教版高中必修2“基因在染色體上”的教學中，根據教材中的果蠅雜交實驗活動，組織學生開展課堂討論活動，結合學生掌握的知識，設計層次性的問題：在實驗過程中，遵循什么樣的定律？在果蠅顯隱性狀判斷中，應當根據什么樣的雜交組合做出判斷？其中有著怎樣的理由？相對于孟德爾的豌豆雜交實驗，摩爾根的果蠅雜交實驗有著怎樣的不同，兩個實驗的相同點是什么？對果蠅的白眼性狀的遺傳應該如何解釋？在這些問題設計時，教師需要考慮學生學習需求，讓學生自主思考，開展課堂探究活動，內化課堂知識內容。高中生物教學活動中，教師通過問題引導學生，體現學生的課堂主體地位，鍛煉了學生的發散思維，提高了學生歸納和概括能力，實現了學生創造思維的培養。

（二）借助生物模型構建，深入了解知識過程

借助模型構建開展教學，是一種過程式教學活動。教師通過構建生物模型，引導學生掌握有效的學習方式，感受知識的形成過程，幫助學生構建知識體系。在教學過程中，教師利用生物模型，引導學生對生物學知識進行總結，是培養學生科學思維能力的重要方式。在高中生物教學中，涉及的模型比較多，通過將抽象知識形象化展示，加強了學生思維訓練。同時，教師需要結合課堂教學目標，選擇合適的生物模型，引導學生嘗試構建模型，體會模型構建過程，加深對生物知識的理解。例如，在真核細胞的三維結構模型中，教材中并沒有明確指定材料，為學生的自由發揮提供了機會和空間。教師在完成細胞器和細胞核知識講解后，將學生劃分成若干小組，讓學生制作動物和植物的細胞模型，提醒學生制作過程中需要注意的事項。如動物細胞和植物細胞的差異，細胞器和細胞核有著不同的比例等。在高中生物課堂活動中，教師通過引導學生構建生物模型，調動了學生的學習積極性，使學生主動參與課堂活動，并借助小組合作活動，讓學生體會生物學習樂趣，加深了學生對細胞結構知識的掌握。同時，在教學中，通過讓學生體會知識生成過程，培養了學生創造思維，實現了科學思維能力培養目標[2]。

（三）引導學生批判質疑，培養學生的科學思維能力

隨著科學技術的發展，生物學研究也在不斷深入，對于生命的認知也在不斷更新。在高中生物教學中，教師需要更新科學概念和豐富的教學內容，讓學生認識到科學在不斷地發展和更新，同時引導學生對論斷持有批判和質疑態度，進一步培養學生批判性思維，使學生逐漸養成質疑精神。在實際的課堂活動中，教師應當結合課堂內容，構建情境，引導學生融入情境，了解生物學家的探索歷程，培養學生的科學思維能力。例如，在人教版高中生物必修二“DNA的結構”的教學中，通過讓學生復習DNA的基本組成單位，讓學生閱讀教材內容，對威爾金斯和富蘭克林拍出的DNA衍射圖譜進行總結，引導學生思考圖譜是從DNA的哪個方向拍攝的？通過這樣的問題引起學生質疑，為學生批判思維培養做好準備。之后，教師向學生展示沃森、克里克提出的DNA結構模型，設計問題：如果DNA位于外側，是否可以實現堿基互補配對原則，無法產生遺傳信息的穩定遺傳？教師通過講解沃森、克里克的研究過程，讓學生根據掌握的知識內容，對模型進行質疑，探究科學本質。最后，教師引導學生根據DNA結構的研究，進行自主構建，通過這樣的方式，鼓勵學生質疑，推翻前人的理論，構建DNA結構模型，培養學生批判性思維。在課堂教學中，教師做好問題設計，鼓勵學生質疑，鼓勵學生思考和探究，實現學生科學思維能力的培養[3]。

（四）結合生物概念教學，培養學生的歸納總結能力

在高中生物教學中，概念知識是構建生命觀念，培養學生科學思維能力的基礎，因此，教師在教學中，結合概念知識內容，引導學生了解概念知識之間的關系，逐漸完善知識結構。作為生物教師，需要結合生物學內容，鼓勵學生歸納概念知識，深化概念知識理解。教師通過概念知識教學，能夠培養學生生物思維，鍛煉學生概念總結能力，啟發學生科學思維能力。例如，人教版高中生物必修一“組成細胞的分子”的教學中，教師在講解蛋白質是生成生命活動的主要承擔者的相關知識時，針對氨基酸的概念知識內容，根據教材中對氨基酸結構特點的介紹，引導學生通過思考和討論，對幾種氨基酸的結構進行對比，對其共同點進行歸納，總結氨基酸的結構。借助這樣的活動，讓學生感受氨基酸概念形成的過程，加深對概念知識理解。之后，教師結合問題：蛋白質的功能與結構有著怎樣的聯系？讓學生討論和探究。在課堂教學活動中，教師向學生展示氨基酸形成血紅蛋白的圖形，引導學生思考整個過程，借助直觀圖形，探究問題本質，加深了學生對生物概念知識的理解，幫助學生掌握了氨基酸的序列、結構等內容。通過這樣的方式，加深了學生對生物概念知識的理解。在高中生物課堂中，歸納和總結是概念構建的重要思維方式，開展有效的課堂學習，能夠引導學生構建完善的知識體系，提高學生歸納總結能力，實現學生科學思維能力培養。

（五）利用社會性科學議題，培養學生的科學思維能力

隨著科學技術的發展，引起一系列的社會性問題，很多的社會性議題和生物學科有著密切關系，如轉基因、傳染病以及生物戰爭等。社會性議題有著爭議性的特點，在課堂教學中，教師讓學生討論和生物學科相關的社會性議題，引導學生思考和判斷，積極地參與社會事務，培養了學生的社會責任和擔當。例如，在人教版高中生物必修二中，針對基因相關知識，教師可以引入轉基因生物與食品安全的社會性議題，組織學生開展課堂辯論活動，在活動開始時，讓學生提出自己的觀點。如，借助轉基因技術，解決糧食安全問題，轉基因食物能夠食用或者轉基因食物安全性問題較大，食用時應當謹慎。根據兩種不同的觀點，教師應當鼓勵學生深入分析，做出相應的評估，同時要結合自身的基礎知識，尋找相關的資料，為自身的觀點提供論據。如，轉基因食品中，只有少數類別的食品使得少數人群出現過敏等問題，同時，科學家對人民生命安全有很強的責任感，對轉基因食品做出安全評價后，才會在市場上推廣。或者對對方的觀點提出相應的質疑：安全性的檢驗可能會因為技術不到位，使得檢測不全，轉基因食品安全問題存在滯后性，科學家難以在短期內做出絕對的安全保障。其他學生也可以說出自己的觀點：轉基因食品能夠給生活帶來便利，如提高營養品質，但是，也可能會出現安全問題，如合成有毒蛋白的潛在威脅，因此，轉基因食品食用應當謹慎。不同的學生有著不同的觀點，論據也有著各自的特色，讓學生結合論據表達自身的觀點。通過這樣的辯論活動，引導學生分析、評估和質疑，實現科學思維能力培養[4]。

（六）開展合作探究學習活動，培養學生的創造思維

在新課程標準下，創造性思維是一種高級的思維。引導學生進行獨特和有意義的思維活動，能夠促使學生獨立思考和探索問題，采取新的思想方法解決問題，創新了課堂學習方式，培養了學生的科學思維能力。合作探究教學是以小組學習作為基礎的教學方式，借助小組合作探究，引導學生主動發現問題，并結合問題進行思考和探究。在整個合作學習和探究活動中，教師讓學生自主發現問題，根據問題設計解決方案，鍛煉了學生問題思考和解決能力，實現了學生創造思維的培養。例如，在人教版高中生物選擇性必修二“種群數量的變化”的教學中，教師需要對課堂重難點進行分析，優化課堂活動設計。在課堂導入時，教師應創設相應的情境：2008年北京奧運會，在全國都為之高興的時候，青島卻遇到了難題，因為馬上要進行帆船比賽的水面被滸苔占滿。這樣的現象是怎么發生的？應該怎樣去解決呢？結合這樣的實際問題，將學生劃分相應的小組，開展小組合作探究活動。教師則需要強調描述、解釋和預測種群數量的變化，構建相應的模型。在教學活動中，教師將學生劃分成兩個小組，提供相應的資料，引導學生完成探究活動。

資料一：在營養和空間充足的情況下，某種細菌以20min/代的速度快速繁殖，提供產生后代的數量。

結合資料設計問題：n代細菌數量的計算公式是什么？細菌種群的增長曲線是怎樣的？此種細菌的種群數量變化有著什么樣的特征？

資料二：在高斯實驗中，高斯在0.5mL的培養液中，放了五個大草履蟲，每過24小時進行一次數量統計，附帶統計的結果。

結合資料設計問題：草履蟲種群的增長曲線是怎樣的？增長曲線有著什么樣的特點？

通過這樣的兩個資料，引導學生開展思考和討論活動，掌握種群的增長數量曲線。通過這樣的合作探究活動，加深對種群的數量特征理解，掌握構建種群增長模型的方法，將新舊知識聯系在一起，完善學生生物知識結構[5]。

（七）結合生物實驗過程，培養學生的演繹推理能力

在高中生物教學中，實驗是重要的教學內容，開展生物實驗主要是探究生命運動本質和規律，通過實驗活動，鍛煉學生實驗能力，為學生科學思維能力的培養奠定基礎。因此，在實際的高中生物教學中，教師需要對實驗內容進行分析，根據實驗環節和過程，引導學生自主思考和探究，對實驗現象進行推理，逐漸培養學生的推理能力。教師借助探究性實驗活動，強化了學生的學習能力，引導學生對實驗過程和結論進行質疑，并且提出相應的假說，設計相應的實驗方案，進一步提升了學生科學思維能力品質。例如，新人教版高中必修2“基因在染色體上”的教學時，教師根據教學內容介紹了薩頓假說以及摩爾根的果蠅雜交實驗，結合生物學史內容，鼓勵學生對實驗進行分析，開展思考討論活動。之后，教師讓學生根據之前的假說，完成實驗活動設計，對摩爾根的解釋做出驗證，同時，教師可以利用演繹法引導學生進行探究，加深了學生對實驗重要性的認識，實現了對學生科學思維能力的訓練。

結束語

在高中生物教學中，通過培養學生的科學思維能力，能夠幫助學生深入地理解生物知識，完善學生的生物知識結構，進一步培養了學生的生物科學素養。但是，對學生科學思維能力的培養是一個長期過程，作為高中生物教師，應當采取多樣化教學方式，逐漸培養學生的科學思維能力，進一步提升高中生物課程的教學成效。

參考文獻

[1]陳絲燕.淺談高中生物教學中學生科學思維的培養[J].記者觀察，2018（33）：68.

[2]柳絮.高中生物課堂培養學生科學思維的教學實踐[J].學周刊，2020（13）：2.

[3]盧愛芳.高中生物教學中科學思維能力的培養策略研究[J].進展：教學與科研，2022（3）：2.

[4]謝丹紅.談高中生物教學中科學思維的培養[J].數理化解題研究，2022（9）：136-138.

[5]馬燕.核心素養視域下高中生物科學思維培養策略[J].新課程研究，2021（33）：2.