科學(xué)思維在高中生物教學(xué)中的培養(yǎng)研究

楊位強(qiáng)

摘 要：新課標(biāo)背景下，在高中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維對(duì)于學(xué)生生物核心素養(yǎng)的發(fā)展具有重要意義。文章從新課標(biāo)對(duì)生物教學(xué)的要求出發(fā)，以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維為主要目標(biāo)，采用理論研究的方式，從高中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的優(yōu)勢(shì)入手，對(duì)當(dāng)前生物教學(xué)中科學(xué)思維的培養(yǎng)現(xiàn)狀展開探討，并提出相應(yīng)的生物教學(xué)改進(jìn)策略。

關(guān)鍵詞：新課標(biāo)；科學(xué)思維；高中生物；生物教學(xué)；教學(xué)改革

隨著教育改革的推進(jìn)，更加重視在高中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維。科學(xué)思維的培養(yǎng)不僅有助于提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，還能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。然而在實(shí)際教學(xué)中，科學(xué)思維的培養(yǎng)仍存在一些問題，如教師科學(xué)思維培養(yǎng)意識(shí)不足、科學(xué)思維培養(yǎng)資源不充分、缺乏明確的科學(xué)思維培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)形式單一、學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性不足等。因此，如何提高高中生物教學(xué)的科學(xué)思維培養(yǎng)效果，仍是當(dāng)前教育改革的重要課題。

一、高中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的優(yōu)勢(shì)

高中生物教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在促進(jìn)學(xué)生邏輯思維能力的發(fā)展、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證精神、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展等多個(gè)方面。這些優(yōu)勢(shì)為在高中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，明確高中生物教學(xué)在學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)方面的優(yōu)勢(shì)，是找出在高中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維路徑的重要前提，其優(yōu)勢(shì)有：

（一）促進(jìn)學(xué)生邏輯思維能力的發(fā)展

在生物教學(xué)中，學(xué)生需要掌握大量的生物學(xué)知識(shí)，如細(xì)胞結(jié)構(gòu)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)等，并且需要通過邏輯思維對(duì)這些知識(shí)進(jìn)行整合和理解。在此過程中，學(xué)生需要不斷進(jìn)行思考、分析和歸納，使其邏輯思維能力得到逐步提升。例如，在講解細(xì)胞結(jié)構(gòu)時(shí)，學(xué)生需要理解細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核等不同部分的功能和關(guān)系，在梳理這些概念之間的關(guān)系時(shí)，需要學(xué)生透過概念，運(yùn)用邏輯思維理解概念內(nèi)涵及關(guān)系，再進(jìn)行整合。并且在講解生物化學(xué)時(shí)，學(xué)生需要理解不同化合物的結(jié)構(gòu)和功能，如蛋白質(zhì)、核酸等，這也需要運(yùn)用邏輯思維進(jìn)行整合。通過生物學(xué)習(xí)過程，學(xué)生會(huì)逐漸形成邏輯思維的習(xí)慣，并形成邏輯思維能力[1]。

（二）促進(jìn)學(xué)生實(shí)證精神的發(fā)展

生物學(xué)是一門實(shí)證科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)生物學(xué)理論的重要手段。高中生物教學(xué)過程中，教師會(huì)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生親身體驗(yàn)科學(xué)研究的過程，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證意識(shí)。例如，在講解遺傳學(xué)知識(shí)時(shí)，教師會(huì)組織學(xué)生進(jìn)行基因型鑒定實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證遺傳學(xué)理論。在講解生物化學(xué)時(shí)，教師會(huì)組織學(xué)生進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)理解化學(xué)反應(yīng)的原理。通過這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生可以逐漸形成實(shí)證精神，增強(qiáng)實(shí)證意識(shí)[2]。

（三）促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的發(fā)展

生物學(xué)科與生物科學(xué)之間有著緊密的聯(lián)系，是學(xué)生了解生物科學(xué)的重要路徑。近年來，生物學(xué)科研究領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)的新成果、新發(fā)現(xiàn)，如基因編輯、克隆技術(shù)等，為教師提供了豐富的教學(xué)素材，通過對(duì)這些前沿知識(shí)的探討，學(xué)生能夠產(chǎn)生對(duì)生物科學(xué)的興趣，以及自身獨(dú)特的思考，通過自主探究及學(xué)習(xí)，能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，促進(jìn)創(chuàng)新能力的發(fā)展。例如，學(xué)生了解到基因編輯知識(shí)時(shí)，教師可以介紹學(xué)生了解網(wǎng)絡(luò)先進(jìn)的基因編輯實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)理解基因編輯的原理和技術(shù)。利用網(wǎng)絡(luò)素材了解克隆技術(shù)等，讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)理解克隆技術(shù)的原理和應(yīng)用。在此過程中，在先進(jìn)技術(shù)以及實(shí)驗(yàn)解析過程的刺激下，學(xué)生也會(huì)產(chǎn)生新的想法與認(rèn)知。

（四）促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提升

生物教學(xué)不僅涉及生物學(xué)知識(shí)，還涉及化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)等學(xué)科的部分知識(shí)內(nèi)容。學(xué)生在學(xué)習(xí)生物的過程中，可以全面提升自己的綜合素質(zhì)。例如，在講解細(xì)胞結(jié)構(gòu)時(shí)，學(xué)生需要理解細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核等不同部分的功能和關(guān)系，需要運(yùn)用數(shù)學(xué)和物理知識(shí)進(jìn)行理解。在講解生物化學(xué)時(shí)，學(xué)生需要理解不同化合物的結(jié)構(gòu)和功能，如蛋白質(zhì)、核酸等，需要運(yùn)用化學(xué)知識(shí)進(jìn)行理解。通過綜合性的學(xué)習(xí)與分析，學(xué)生可以逐漸形成綜合素質(zhì)。此外，生物教學(xué)還注重培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和社會(huì)責(zé)任感。在實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目研究中，學(xué)生需要與同學(xué)合作，共同解決問題，這有助于提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。同時(shí)，生物教學(xué)還強(qiáng)調(diào)保護(hù)環(huán)境、關(guān)愛生命等觀念，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，這些對(duì)于學(xué)生科學(xué)思維的形成均具有重要意義[3]。

二、高中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的現(xiàn)狀

高中生物教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的重要環(huán)節(jié)，然而在實(shí)際教學(xué)中，科學(xué)思維培養(yǎng)的現(xiàn)狀卻存在諸多問題。現(xiàn)從教師科學(xué)思維培養(yǎng)意識(shí)不足，導(dǎo)致學(xué)科功能發(fā)揮不充分；科學(xué)思維培養(yǎng)資源受限，教學(xué)改進(jìn)效果不顯著；缺乏明確的科學(xué)思維培養(yǎng)目標(biāo)，內(nèi)容指向性不足；以及教學(xué)形式單一，學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性不足等四個(gè)方面，對(duì)高中生物教學(xué)中科學(xué)思維培養(yǎng)面臨的問題進(jìn)行分析。

（一）教師科學(xué)思維培養(yǎng)意識(shí)不足，學(xué)科功能發(fā)揮不充分

新課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)，生物教學(xué)需關(guān)注學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，既注重知識(shí)掌握，也重視生物關(guān)鍵能力和思維能力的培養(yǎng)。然而在實(shí)際教學(xué)中，受考試考查要點(diǎn)和教師思想意識(shí)影響，部分教師過于側(cè)重理論教學(xué)，對(duì)學(xué)生的科學(xué)思維培養(yǎng)重視程度不夠。這導(dǎo)致學(xué)生雖然能掌握生物學(xué)主要內(nèi)容，但在實(shí)際應(yīng)用和創(chuàng)新能力方面表現(xiàn)不盡如人意。如教師在講授生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，過于注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而忽視了實(shí)驗(yàn)過程中的思考與探討。這會(huì)導(dǎo)致學(xué)生僅能熟練操作實(shí)驗(yàn)，卻未能形成獨(dú)立思考、解決問題的能力。在講授基因知識(shí)時(shí)，教師如果僅強(qiáng)調(diào)記憶基因型與表現(xiàn)型的關(guān)系，而未引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用邏輯推理分析遺傳現(xiàn)象，就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生雖然能夠解答理論性問題，但是一旦問題形式發(fā)生改變，或需要學(xué)生透過實(shí)際案例對(duì)考查點(diǎn)進(jìn)行分析時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生不能靈活地解決問題。

（二）科學(xué)思維培養(yǎng)資源不充分，教學(xué)改進(jìn)效果不顯著

生物學(xué)科中蘊(yùn)含豐富的科學(xué)元素，要促使學(xué)生形成科學(xué)思維，需要教師有意識(shí)地引導(dǎo)，并通過利用現(xiàn)代化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)資源、實(shí)驗(yàn)資源等對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深入挖掘。然而，部分學(xué)校在教學(xué)資源方面存在限制，導(dǎo)致教師在挖掘科學(xué)思維培養(yǎng)功能時(shí)受到制約，影響教學(xué)改進(jìn)效果。例如，教師在講授實(shí)驗(yàn)課程時(shí)，受到學(xué)校實(shí)驗(yàn)資源有限的影響，無法讓學(xué)生親自動(dòng)手操作，只能以演示的方式講課，就會(huì)影響學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)效果。而在網(wǎng)絡(luò)資源方面，如果學(xué)校網(wǎng)絡(luò)設(shè)施落后，教師無法充分利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行教學(xué)拓展，就會(huì)限制科學(xué)思維培養(yǎng)的深度和廣度[4]。

（三）缺乏明確的科學(xué)思維培養(yǎng)目標(biāo)，內(nèi)容指向性不足

教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)活動(dòng)的“指南針”，明確的目標(biāo)有助于保障教學(xué)效果。然而，在生物教學(xué)中，教師在教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)上往往更側(cè)重于知識(shí)與技能等方面的目標(biāo)，而科學(xué)思維培養(yǎng)多以滲透的方式融入其他目標(biāo)中，缺乏獨(dú)立、清晰的目標(biāo)。這導(dǎo)致教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，內(nèi)容指向性不強(qiáng)，難以直接針對(duì)科學(xué)思維的培養(yǎng)。例如，教師在設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)時(shí)，將重心放在了學(xué)生對(duì)生物學(xué)知識(shí)的掌握上，而忽視了科學(xué)思維的培養(yǎng)。雖然教學(xué)過程中涉及科學(xué)思維的元素，但由于目標(biāo)不明確，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中無法明確自己需要培養(yǎng)的科學(xué)思維能力。

（四）教學(xué)形式單一，學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力不足

生物教學(xué)中，教學(xué)形式單一的問題也影響了科學(xué)思維培養(yǎng)的效果。在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，教師可能存在一定的偏好，注重某一方面的內(nèi)容講解，對(duì)科學(xué)思維的考量不足，導(dǎo)致科學(xué)思維培養(yǎng)力度不夠。同時(shí)，教學(xué)形式單一，難以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，課程趣味性不足等，均會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，影響科學(xué)思維培養(yǎng)效果。例如，部分教師在講授生物學(xué)知識(shí)時(shí)，了解了利用PPT教學(xué)的便捷性，在后續(xù)教學(xué)中過于依賴課本和PPT，缺乏與學(xué)生的互動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中缺乏參與感和興趣[5]。

三、高中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的優(yōu)化策略

針對(duì)高中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方面存在的問題，需要從多角度進(jìn)行改進(jìn)。首先，需要轉(zhuǎn)變教師教學(xué)理念，發(fā)揮生物科學(xué)思維培養(yǎng)功能；其次，需要優(yōu)化教學(xué)資源配置，提升科學(xué)思維培養(yǎng)效果；再次，應(yīng)明確科學(xué)思維培養(yǎng)目標(biāo)，提高內(nèi)容指向性，并豐富教學(xué)形式；最后，采用豐富的教學(xué)形式，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。通過這些策略，有望提高我國(guó)高中生物教學(xué)中科學(xué)思維的培養(yǎng)效果，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

（一）轉(zhuǎn)變教師教學(xué)理念，發(fā)揮生物科學(xué)思維培養(yǎng)功能

要發(fā)揮生物教學(xué)的科學(xué)思維培養(yǎng)功能，需要教師轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，明確科學(xué)思維培養(yǎng)的重要性。有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生形成科學(xué)思維，鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維能力。對(duì)此，首先，應(yīng)針對(duì)教師科學(xué)思維培養(yǎng)意識(shí)不足的問題，舉辦教師專題培訓(xùn)或開展學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，幫助教師深化對(duì)新課程標(biāo)準(zhǔn)的理解，加深教師對(duì)于科學(xué)思維的認(rèn)識(shí)，提高對(duì)科學(xué)思維培養(yǎng)重視程度。其次，應(yīng)進(jìn)一步挖掘生物學(xué)科的科學(xué)思維培養(yǎng)功能。教師可組織成研討小組，共同研究探討教材中能夠培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的關(guān)鍵點(diǎn)，確定不同教學(xué)內(nèi)容中科學(xué)思維培養(yǎng)的要點(diǎn)和方式，如培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力、培養(yǎng)學(xué)生的探究能力等。最后，學(xué)校可構(gòu)建相應(yīng)的激勵(lì)機(jī)制，通過設(shè)計(jì)考核以及獎(jiǎng)項(xiàng)等，鼓勵(lì)教師持續(xù)開展研究，保障生物教學(xué)科學(xué)思維培養(yǎng)效果。

（二）優(yōu)化教學(xué)資源配置，提升科學(xué)思維培養(yǎng)效果

為解決教學(xué)資源不足的問題，學(xué)校可以加大對(duì)生物教學(xué)資源的投入，教師可以利用校內(nèi)外資源，與其他學(xué)校或研究機(jī)構(gòu)開展合作，共享優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。例如，學(xué)校可以采購(gòu)新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備或者對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行更新，以滿足生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求。可以搭建虛擬實(shí)驗(yàn)室，利用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)過程，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的覆蓋面。另外，在持續(xù)推進(jìn)教育信息化2.0計(jì)劃的背景下，學(xué)校應(yīng)重視網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的更新，提高網(wǎng)絡(luò)速度，確保教師和學(xué)生在課堂上可以順暢地使用網(wǎng)絡(luò)資源。同時(shí)，學(xué)校可以購(gòu)買生物學(xué)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)資源，如CNKI、Web of Science等，方便教師和學(xué)生查閱最新研究成果。教師方面，可采取共享優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源策略，與其他學(xué)校教師互相借鑒教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，或共享實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等資源。還可以利用多媒體教學(xué)手段，豐富課堂內(nèi)容，開闊學(xué)生的知識(shí)視野。結(jié)合具體情況，學(xué)校及教師還可以開發(fā)具有特色的校本課程，如開展生物學(xué)野外考察、組織課題研究等。為學(xué)生提供更多實(shí)踐機(jī)會(huì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力[6]。

（三）明確科學(xué)思維培養(yǎng)目標(biāo)，提高內(nèi)容指向性

為解決缺乏明確科學(xué)思維培養(yǎng)目標(biāo)的問題，教師在設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)時(shí)，應(yīng)將科學(xué)思維培養(yǎng)與其他目標(biāo)相結(jié)合，形成明確、具體的目標(biāo)。首先，教師應(yīng)明確科學(xué)思維培養(yǎng)目標(biāo)，將其與知識(shí)技能目標(biāo)相結(jié)合。如在教授基因遺傳規(guī)律時(shí)，可以設(shè)置關(guān)于學(xué)生掌握基因遺傳規(guī)律知識(shí)的目標(biāo)，以及關(guān)于學(xué)生運(yùn)用邏輯推理分析遺傳現(xiàn)象的目標(biāo)。其次，教師在教學(xué)過程中，可以結(jié)合科學(xué)思維培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)計(jì)相應(yīng)的活動(dòng)，如小組討論、案例分析等，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。另外，應(yīng)關(guān)注科學(xué)思維培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)程度。如在評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)基因遺傳規(guī)律的掌握程度時(shí)，不僅應(yīng)關(guān)注學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，還應(yīng)關(guān)注學(xué)生運(yùn)用邏輯推理分析遺傳現(xiàn)象的能力。最后，教師應(yīng)及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，以提高科學(xué)思維培養(yǎng)的效果。如在發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對(duì)基因遺傳規(guī)律的邏輯推理能力較弱時(shí)，教師可以加強(qiáng)對(duì)這部分學(xué)生的邏輯推理訓(xùn)練，提高科學(xué)思維培養(yǎng)的針對(duì)性[7]。

（四）豐富教學(xué)形式，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性

針對(duì)教學(xué)形式單一的問題，教師可以采用多樣化的教學(xué)手段，如小組討論、實(shí)驗(yàn)探究、案例分析等，提高課程的趣味性和互動(dòng)性。此外，還可以根據(jù)學(xué)生的興趣和特長(zhǎng)，開展生物學(xué)相關(guān)的社團(tuán)活動(dòng)、競(jìng)賽等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。如在講解生物進(jìn)化論時(shí)，教師可以讓學(xué)生分組討論人類進(jìn)化過程中的關(guān)鍵事件和影響因素，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。而在講解植物生長(zhǎng)激素相關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師可設(shè)計(jì)具有探究性的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究不同濃度的生長(zhǎng)激素對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)操作能力。另外教師還可以采用案例分析等方式，通過選取具有代表性的生物學(xué)案例，讓學(xué)生進(jìn)行分析和討論，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和問題解決能力。教師可以根據(jù)學(xué)生的興趣和特長(zhǎng)，組織生物學(xué)相關(guān)的社團(tuán)活動(dòng)和競(jìng)賽，如生物知識(shí)競(jìng)賽、生物學(xué)模型制作比賽等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。教師應(yīng)充分關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，以提供差異化教學(xué)策略，使學(xué)生在適合自己的學(xué)習(xí)方式中培養(yǎng)科學(xué)思維[8]。

結(jié)束語

綜上所述，高中生物教學(xué)的科學(xué)思維培養(yǎng)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要教師轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，明確科學(xué)思維培養(yǎng)的重要性，優(yōu)化教學(xué)資源配置，提高科學(xué)思維培養(yǎng)效果，明確科學(xué)思維培養(yǎng)目標(biāo)，從而豐富教學(xué)形式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。只有多角度進(jìn)行改進(jìn)，才能真正提高高中生物教學(xué)的科學(xué)思維培養(yǎng)效果，培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高素質(zhì)人才。

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