指向科學思維品質培養的高中生物實驗教學研究

摘要：科學思維品質是高中生物實驗教學中培養學生核心素養的關鍵。隨著新課程改革的深入，素質教育、核心素養的概念逐漸被提出，目的是讓學生通過高中生物實驗學習來提升學習水平和探究能力，以便更加直觀地了解學生的技能與素養情況。指向科學思維品質培養的高中生物實驗教學對于促進學生的個性發展具有重要的意義，通過嚴謹的實驗教學讓學生掌握生物理論知識和實驗知識，探究指向科學思維品質培養的高中生物實驗教學策略。

關鍵詞：高中生物；科學思維品質；實驗教學

科學思維品質能夠讓學生針對學習內容，綜合性地提出問題，然后觀察、比較和抽象概括問題，這是提升學科核心素養的關鍵標志。在高中生物教學中，加強對科學思維品質和思維方法的培養，能夠讓學生全面掌握高中生物的知識。思維品質屬于人的思維特征，體現不同人物不同個性和特點，體現人的創造性、靈活性和批判性等。因此在高中生物學實驗教學中需要將實驗數據作為依據，幫助學生構建科學概念，讓學生認識科學的本質，讓高中生物實驗教學成為培養學生核心素養的主陣地。

1生物學科學思維品質

生物學科學思維品質需要根據人腦思維特點，利用某種反映客觀事物的方式來體現客觀事物的本性和規律，在整個實驗教學過程中，需要將人類特有的生活經歷作為中介，從解決問題的角度來反映人類的心理活動過程。從廣義角度來解釋科學思維品質，就需要通過既定的意識實現對自然界各種物質的全面反映，總的來說分為內容、方法和質量3個部分。現階段關于科學思維的概念存在不同的說法，一種是將“科學”歸納為形容詞，利用其來修飾目的和方向較強的思維品質。另一種則是對“科學思維”進行闡述，強調科學思維是在各項具體的實踐活動中所體現出的思維活動過程，即科學思維是人的大腦在各項研究活動過程中，對普遍存在于具體事物中的規律進行概括和總結的過程，反映了事物表象背后的科學規律［1］。

2指向科學思維品質培養的高中生物實驗教學策略2.1通過問題分析培養科學思維品質

在高中生物實驗教學中要想實現學生的科學思維品質培養，就要重視對生物問題的分析，鍛煉學生的思維能力［2］。比如在關于探究酵母菌細胞呼吸的方式有關實驗教學中，針對實驗中體現出來的有氧裝置和無氧裝置對石灰水均出現渾濁的現象展開分析，兩種裝置中，有氧裝置發生渾濁的時間要明顯早于無氧裝置，而且其發生渾濁的程度較深，對于這個問題需要展開分析。在現實的實驗課程教學中，多數教師都側重于得出實驗結論，忽視了對實驗過程的觀察和實驗中存在的問題分析，對于實驗背后的原因分析更是非常欠缺。而在培養學生科學思維品質的背景下，要想培養學生的核心素養，就需要在教學中分析實驗中存在的問題，此時教師需要積極引導學生觀察實驗中存在的各種現象，最終得出實驗的結論。同時也可以引導學生勇敢探究實驗現象背后所蘊含的科學本質。在此次研究的實驗中，教師能夠針對存在的實驗現象分析實驗背后存在的原因：（1） 需要分析酵母菌在氧氣充足的條件下為何繁殖快，一段時間后有氧裝置中存在的酵母菌會明顯增加；（2） 存在酵母菌在氧氣充足情況下代謝和葡萄糖消耗較快的情況。要想有效地對這些問題的原因進行分析，就需要加強對存在問題的分析，讓學生針對存在的實驗現象展開討論，通過借助血細胞計數板實現對酵母菌的計數，然后讓學生針對葡萄糖耗氧量高的問題想出對策，在整個過程中，教師可以給予學生指導，告知學生如何科學有效地測定葡萄糖的濃度？學生能夠利用血糖監測儀監測有氧裝置和無氧裝置中酵母菌所分解的葡萄糖，然后計算出兩種酵母菌不同呼吸方式下的呼吸頻率，分析得出酵母菌有氧呼吸過程中產生的CO，然后分析無氧呼吸多的原因。在新課程標準中對于學生的實驗教學情況提出建議，在高中生物實驗中，對于實驗結果的分析十分關鍵，只有充分分析實驗結果產生的原因，方可深刻探究出實驗結果的數據，了解科學知識的本質，方可實現對學生科學思維品質的培養。

2.2通過改進實驗方法培養科學思維品質

在高中生物實驗教學中能夠通過改進實驗方法來培養學生的思維品質。要想改進實驗方法，教師就應該引導學生對實驗過程、內容進行反思，善于發現實驗中的異常或是問題，并進行積極的優化，以增強學生的思維活力。（1） 教師可以創設真實的問題情境，通過問題情境的創設，引發學生提升學習興趣［3］。以“植物細胞的吸水和失水”實驗為例，教師給學生展示一段生活中的視頻：在市場上買一個新鮮的黃瓜，然后將黃瓜切成薄厚均勻的圓片，加入適量的鹽，攪拌均勻，靜置一段時間后，可以發現黃瓜片發蔫，盤子底部有大量的水滲出，這是什么原理？學生們能夠通過相互討論，詳細的分析出細胞失水的問題，此時教師可以借助學生的內心疑問，指導學生從細胞失水與吸水方面進行思考，探討盤子底部水的來源。（2） 教師可以積極鼓勵學生大膽地提出內心存在的疑問，營造活躍、主動、大膽的課堂氛圍。學生提問時最好提出有價值的問題，對于一些低層次的問題，教師要鼓勵學生自主進行思考，讓學生和教師進行合作探究。（3） 教師應該為學生創設符合生活實際的情境，讓學生根據提出的問題進行深度思考，激發學生的生物思維，增強學生對于生物知識的認知。比如在“植物細胞的吸水和失水”相關實驗探究中，教師要帶領學生對實驗所需的材料進行提前準備，進行實驗材料的分析，提問學生洋蔥鱗片葉外表皮可以利用何種植物代替實驗材料，從而激發學生的發散思維，促進學生思維的發展。在實踐體驗過程中，教師可以引導學生對實驗的情況進行假想猜測，然后促進實驗的設計和實施，對實驗中的問題進行分析歸納和總結。只有將生活實際現象和存在的問題聯系起來，才能證明學生的猜想假設，整個實驗過程中，教師可以鼓勵學生證明自己的猜想和假設，引導學生充分補充自己的質疑，對知識進行概括、歸納和總結。（4） 在確定好實驗研究方向后，教師可以鼓勵學生創新，激發學生的創造性思維。然后教師引導學生開展各項生物實驗活動，觀察實驗記錄，整理和分析數據，得出實驗結論，讓學生在實驗探究中，培養推理思維。在實驗數據搜集過程中，學生應該依據實驗過程詳細地進行數據記錄，幫助學生形成科學嚴謹的實驗意識。同時，教師引導學生進行實驗數據的分析與歸納，通過總結歸納實驗中的原始數據，實現對教學中問題的處理和轉換，及時發現量之間的關系，合理進行實驗結果的表達，激發學生的科學思維。（5） 在實驗結束后的表達與交流階段，教師可以組織小組成員全面展開交流和實驗情況的分享，積極培養學生的批判性思維，讓學生在實驗的交流互動中實現生物科學思維的碰撞與升華，這也是高中生物教學中十分關鍵的部分。只有教師營造創設一種輕松的教學氛圍，方可鼓勵學生提出自己對于實驗情況的見解，然后讓學生感受到交流合作的魅力，激發學生的生物學習興趣，促進學生對生物思維的深刻認識。

2.3通過經典實驗案例分析培養科學思維品質

在高中生物實驗教學中加強對經典實驗案例的分析，能夠實現對學生的科學思維品質培養，因為在新課程標準的教材中存在一些經典的實驗案例能夠激發學生的探究動機，培養學生科學思維品質［4］。比如可以在“肺炎雙球菌轉化實驗”的經典案例分析中培養學生的思維品質。在該實驗開展中，將加熱殺死的S細菌與R細菌混合注入小鼠體內，然后在“生長素發現實驗”中將胚芽鞘尖端的瓊脂塊放到胚芽鞘尖端的幼苗頂端；在“促胰液素的發現實驗”中充分進行小腸粘膜與稀鹽酸的混合后，將其注入狗的靜脈中。再如可以在“光合作用探究實驗”中利用同位素標記法進行實驗，實驗過程中需要充分地利用光合作用的原理進行原子轉移途徑的設計，這些經典的實驗案例融合了科學家的創造性思維，其在生物學發展中都發揮了顯著的作用。通過經典實驗案例分析進行科學思維品質的培養，能夠激發學生的生物學習興趣，在生物實驗中逐漸發現一些問題，然后科學地解決。如果說對案例的有效分析能夠反映科學的思維品質，那么解決問題的過程就可以將科學家的科學思維體現出來。基于此就可以在高中生物教學中，合理地匯編生物學知識的學習順序，優化實驗過程，在實驗活動開展中創設新思路，創新教學的方法，讓學生能夠深刻地體現生物學知識的發展過程，在每1節課程中都能夠對所學的知識提出疑問，然后通過科學思維解決疑問，激發學生科學思維的發展。

2.4通過創新思維培養科學思維品質

在高中生物實驗教學中，要想實現對學生的科學思維品質培養，就要激發學生的創新思維。現階段許多版本的高中生物教材中對于生物實驗知識的排版都沒有及時更新，因此無法有效地激發學生的學習興趣，無法對高中生物知識的學習發揮有效的激發作用，只能在理論知識教學中起到簡單的指導作用，這對于學生的科學思維品質培養其實是非常不利的。基于此，就需要高中生物教師在實際的教學活動中，加強對生物知識教學方法的更新，加強教學內容的創新，然后使死板的教材知識變得更加生動有趣，激發學生對于生物知識學習的興趣，培養學生的核心素養。比如在《酶的作用》有關內容探究中，教師應該促進學生的發散性思維培養，全面思考為何需要根據教材所設定的內容展開生物實驗，在教材生物實驗中為何在給出既定的實驗材料下進行實驗，實驗材料是否可以進行替換？再比如將雞肝、魚肝等實驗材料作為實驗材料，出來的實驗結果是怎樣的？如果將這些實驗材料替換為其他的材料，進行實驗材料和實驗方式的創新，是否可以得出同樣的實驗結果等。只有在生物實驗中教師帶領學生開展創新性教學，嘗試進行不同種類的實驗活動，方可進一步實現高中生物實驗知識的進一步拓展，使學科知識不再局限在教材中，提升學生的品質。在生物實驗教學過程中，教師應該加強對整體實驗活動的合理規劃，讓學生在既定實驗內開展實驗，優化實驗成果，實現促進學生科學思維品質發展的目的。在實驗教學中，教師扮演的是引導者的身份，只有讓學生能夠真正的發揮主導者的作用，積極開展有關實驗，積極進行有關實驗數據的分享，方可得出讓學生和教師都滿意的實驗成果，從而體現學生的實驗主觀能動性，明確實驗思路，更好地拓展思維，提升學生高中生物知識的自主學習能力，在創新中拓寬視野，提高對生物知識的進一步認知，提升學生的核心素養。

3結語

科學思維品質是高中生物實驗學習中十分重要的品質。因為在生物實驗中普遍存在“重驗證、輕探究”的現象，對于生物實驗數據的分析不深刻，缺乏理性分析和質疑精神。所以科學思維品質的培養能夠讓學生學會質疑，學會創新，學會對這些異常的實驗結果進行分析，優化現階段高中生物教育改革存在的薄弱環節。這就要求教師在高中生物教學中，不僅要讓學生掌握扎實的生物知識，還應鼓勵學生發現學習中的問題，培養學生質疑能力，培養學生的思維品質，這就需要在高中生物實驗教學環節的設計中，充分地考慮生物學科的特點，重視對質疑和科學思維教學目標的設計，積極轉變傳統的教學觀念，促進高中學生核心素養的培養。

參考文獻：

［1］豐蓉，何苗，婁志義，等. 高中生物學探究性實驗教學中批判性思維的培養策略［J］. 生物學周刊，2022，31（31）：2830.

［2］萬文陽. 基于科學思維培養的高中生物學探究性實驗教學實踐研究［D］. 阜陽：阜陽師范大學，2022.

［3］趙玥，張燕. 科學思維在高中生物學實驗教學中的進階培養——以“還原糖的測定”為例［J］. 生物學教學，2021，46（5）：4648.

［4］楊社成. 對高中生物創新實驗教學的幾點思考［J］. 基礎教育論壇，2019（18）：7172.