高中生物科學史教學中學生科學思維能力的培養路徑研究

江冬妹

摘 要：僵硬、固定的思維模式，會使高中學生在遇到新問題不知所措，高中生也無法將生物知識進行科學、系統地處理，靈活地運用，對于其發展產生不利影響。而科學思維能力是高中生學習各類學科的重要基礎，能夠將生物等學科中的知識系統整理、靈活運用等，為其發展奠定良好的基礎。由此可見，學生科學思維能力培養質量對其自身發展的影響。因此，高中生物教師必須重視學生科學思維的培養，激發學生深入探究興趣，喚醒學生理性意識，培養其邏輯思維、批判思維等能力，讓其能夠將生活實際與生物科學史相關知識，進行有效聯合，進而不斷提升自身科學思維能力，滿足國家發展需要。基于此，本文對高中生物科學史教學中學生科學思維能力培養路徑開展深入探究，詳細分析高中生物科學史教學現狀，制訂培養學生科學思維能力的路徑，讓高中學生得到更好的發展，從而推動國家發展。

關鍵詞：生物科學史；高中學生；科學思維能力

生物科學史彰顯了科學家們的精神，記錄著科學家們的思想及思想轉變歷程。高中學生通過生物教師的引導，掌握科學家們思考和解決生物學問題的過程，學習科學家們對于生物學的研究態度、科學精神、科學世界觀等，在此過程中，其科學思維能力就能得到培養。而高中學生形成科學思維能力之后，能夠將其運用至后期的學習過程之中，也能將其對各類科學認識活動、感性認識材料等進行科學的加工處理，從而讓其獲得對應的成果，促使高中學生健康、快速發展。因此，高中生物教師在開展生物科學史時，需要重點關注學生發展狀況，通過分析實驗、合理的教學方法等，讓其科學思維能力得到逐步培養，進而使高中學生能夠秉持嚴謹和務實的求知態度，合理運用科學的思維方法認識事物、解決問題。但是，在生物科學史的實際教學中，學生科學思維能力的培養仍受到多種因素的影響，阻礙其發展。因此，以下就圍繞高中生物科學史教學、學生科學思維能力培養路徑展開研究，了解培養學生科學思維能力的意義，分析當前生物科學史教學過程中存在的問題，并制訂培養學生科學思維能力的路徑，以推動學生的發展。

一、培養學生科學思維能力的意義

科學思維是推動學生發展的重要助力。所以，隨著新課程改革以來，各界對于高中學生科學思維能力培養狀況、效果愈發關注，高中生物教師等學科教師對于高中學生該能力的提升、培養也愈發重視。高中學生擁有邏輯思維能力之后，就能準確把握事物發展趨勢、方向，對于事物的認識更加全面，解題的思路更加清晰[1]。例如：高中學生在學習歷史知識之后，能夠從國家長遠的發展規劃明了當前發展情況，清楚國家的各類發展規劃的目的等，進而做好自身未來規劃，推動國家的發展；高中學生也能夠從一個歷史事件中發現事物發展的規律，進而提升自身戰略思維能力；高中學生也能從世界發展歷史出發，明了當前局勢變化原因，掌握各行業發展趨勢，進而確定自身發展目標，實現人生理想。因此，高中生物等學科教師都需要重視此類能力的培養，加強學生對于科學思維能力的認識，讓學生也注重自身能力發展，進而促進其全面發展。

另一方面，當前，國家、社會需要具備科學思維能力的人才。因此，需要高中各學科加強對學生的培養工作，特別是高中生物科學史。在該學科教學過程中，生物教師需要注意對于理論知識、實踐能力的引導與培養，讓高中學生在課堂教學與實踐活動相結合的過程中，理解生物科學史的知識，掌握相關實驗的操作方法等，促使學生自身的思維能力獲得進一步提升。然而，每位學生實際的發展狀況不一致，部分學生分析理解邏輯思維、批判思維等能力的發展速度較慢。所以，高中生物教師在教學的過程中，還需要在關注學生生物科學史理論知識學習狀況的同時，全面評估每位學生科學思維能力的發展情況，以便采取更加科學、合理的教學方法，確保高中學生能夠在課堂上完全掌握生物科學史知識，切實保障高中學生科學思維能力得到快速的發展。除此之外，高中生物教師還需要注重教學過程中學生的反饋，通過更加多元的教學方式，營造良好的氛圍，激發學生學習生物科學史的熱情，促使其能夠全身心投入到此類學科的學習之中，從而更好地培養學生的數學思維能力。

二、高中生物科學史教學現狀

（一）教學難度增加

相較于以往的高中生物教材，如今教材中的內容逐漸豐富。并且，在實際的教學過程中，高中生物教師還會依據學生的學習狀況，適當補充額外的知識，以幫助高中學生更加全面地認識生物、生物科學史。但這也導致高中生物科學史的教學、學習難度不斷上升。另外，《普通高中生物課程標準》對于生物科學史的要求強化，其具體內容標準增加，學生理解水平要求也得到提升，這就導致高中學生學習內容增多，讓學生的學習任務量提升，其學習壓力自然就會提高，部分高中學生在應對這些壓力時，會產生厭學情緒，生物教師的教學難度就會隨之上升。并且，此類情緒還會隨著時間增長，對于高中學生的發展產生不利影響。

生物科學史教學內容增加會提升教學難度之外，生物科學史形式多樣化也會提升高中生物教師的教學難度。如今，生物科學史教材之中，不僅包含了課程的基礎理論知識，囊括了最前沿的科學理論、研究領域，也包括生物科學史相關資料分析以及科技探索發展等內容，能夠讓學生知曉當今世界生物科學的變化，了解最新的生物科學知識，以及人類如何推進生物科學發展的過程。學生能夠通過這些知識以及高中生物教師的引導，不斷提升其科學思維能力。但是，這些知識中包含了大量的、較為抽象的理論知識，不僅讓生物教師教學難度提升，高中學生學習難度也會提升，部分學生甚至無法理解一些科學前沿[2]。因此，生物教師在教授這些知識時，需要依據高中學生的實際發展狀況以及教學內容的難易程度選擇合適的教學方法，順利推動相關教學活動的開展，讓高中學生能夠逐步了解、掌握相關知識。

（二）生物教師對高中生物科學史教學價值缺乏認識

很多生物教師對于高中生物科學史的教學價值缺乏認識。在實際的教學過程中，大多數生物教師并不注重高中生物科學史的教授，甚至部分教師還會縮短此類課程的教學時間，讓高中生能夠專注于重難點知識的學習之中，而對于生物科學史的內容，會將其作為歷史資料、課堂導入環節資料加以引用，無法充分挖掘該類課程深層次的意義，無法充分發揮該類課程的價值作用。例如：生物教師教授“孟德爾的豌豆雜交實驗”時，生物教師只是將其生平進行簡單的介紹，或者通過這樣的導入介紹孟德爾，一個普普通通的傳道士，為什么會去做豌豆雜交實驗？他怎么去做雜交實驗以及此類實驗結果為什么產生較大影響等問題來激發學生興趣，讓學生能夠主動參與課程的學習。雖然，這樣的導入能夠提升學生的興趣，但是一句話帶過孟德爾的生平，高中學生就無法從一句話中了解到孟德爾對于科學研究的嚴謹態度，無法明了孟德爾勤奮、博覽群書等科學精神，學生科學思維能力的培養效果自然就會降低。所以，高中學生無法充分了解生物科學史中包含的科學、方法以及科學人文精神，進而其知識探究能力、人文素養以及科學思維能力無法得到良好鍛煉。并且，部分高中生物教師對于生物科學史還存在偏見，認為學生學習此類課程中的知識，無法提升其解題能力，無法有效提升學生的成績。因而，這部分生物教師在實際的授課中，沒有計劃地組織學生參與生物科學史的學習，更多是將其應用于學生相關重點知識的理解，高中學生的科學思維能力的發展自然就受到一定的影響，導致其也不能正確認識生物科學史的深層次價值。

生物科學史在呈現科學家們是如何推動生物科學發展時，蘊含著科學家們尋求真理的執著，彰顯著科學家們追求科學知識的勇氣等科學精神。高中學生在學習此類課程時，能夠充分感知科學家們探究知識產生的過程，使其能夠認識科學的本質，進而提高學生的科學、人文素養，培養其科學思維能力。因此，高中生物教師應正確認識、對待生物科學史，積極主動地挖掘每段歷史中的價值，并依據學生的實際情況，設計合理的教學方案，從而提升高中學生的積極性，推動生物科學史教學有序開展，讓高中學生能夠通過每段歷史進一步加深對應重難點知識的理解，使其科學思維能力得到更好地培養。

（三）生物教師綜合素養的限制

現階段，我國很多高中生物教師深受傳統教育影響，這些生物教師自身知識結構較為單一，對于高中階段的知識能夠倒背如流，但是，因其缺乏科學探究的經驗，對于生物科學相關知識發展情況的關注度較低，自然，這些生物教師的外延知識、先進知識儲備量較少。所以，這部分生物教師在實際的課堂之中，只能照本宣科，讓高中學生理解教材上的知識，或者臨時通過互聯網搜索，給學生普及一些簡單的信息，沒有真正思考如何有效利用生物科學史，不僅致使學生不能了解當前生物科學的發展變化，還使其科學思維能力未得到有效培養[3]。由此可見，高中生物教師知識儲備量對于學生發展的重要性，因此，所有的生物教師都需要積極主動了解各類生物知識的發展情況，了解當今生物學科研究成果等，并將這些信息、知識進行整合，合理運用到實際的教學之中，以拓寬學生的眼界，讓學生能夠充分感知到生物科學對于事物發展的影響，讓其能夠感受到生物科學對世界的影響，進而讓高中學生重視生物、生物科學史，提升其學習興趣，促使其科學思維能力得到較好培養。另外，許多生物教師承擔著應試教育帶來的教學壓力，再加上學校、家長以及學生對于升學的重視，大部分高中生物教師更加重視教學任務的完成質量，重視高中學生相關知識應用能力的培養，而對于科學思維能力的培養，很多生物教師無法做到二者兼顧。因此，這些高中生物教師在實際的教學過程中，更加專注于學生知識運用能力的培養。

（四）高中生缺乏適應期

高中學生在經過長時間的知識灌輸、大量習題訓練后，對于抽象概念等知識的理解較為粗淺，甚至并不注重一些知識理解，只重視其運用方法的掌握，嚴重缺乏創新思維。因此，高中生物教師在對學生進行生物科學史的教學，培養其科學思維能力之前，需要全面評估學生是否適應此類教學內容，依據學生的實際情況，由淺入深，開展生物科學史的教授，給學生預留充足的適應時間，以免學生對此類課程產生抵觸心理。

三、高中生物科學史中學生科學思維能力培養路徑

（一）充分挖掘生物科學史素材，激發學生探究興趣

有趣的歷史故事、關于科學家生平介紹的短視頻等都能迅速吸引高中學生的注意力，切實激發學生對于知識學習的興趣，促使其積極參與到生物教師設計的教學活動之中，讓高中學生掌握本堂課的重要知識，進而培養其科學思維能力。由此可見，課堂導入對于高中學生學習效果的影響。因此，生物教師在設計教學方案時，需要充分挖掘生物科學史素材，找到能夠吸引學生興趣歷史故事，或者給學生設計簡單的小實驗等，充分激發學生探究興趣，讓學生能夠在較短時間內深入到教學活動之中，進一步強化學習效果。例如：生物教師在教授“孟德爾的豌豆雜交實驗”這一內容時，可以給學生講述孟德爾最開始只是個喜歡探索書中知識奧秘的窮學生，成績不錯，但是家里沒有支撐他繼續求學的錢財。所以，他在21歲時，成為一名修道士。在此期間，他也沒有放棄學習，去過維也納大學學習自然科學、數學等知識。但是，為什么一個普普通通的傳道士能夠發現遺傳的基本規律？為什么他發現的規律能夠流傳至今？教師就可以通過這兩個問題，進一步激發學生的好奇心。之后，教師就可以繼續講解孟德爾進行實驗的故事，為學生學習豌豆雜交實驗奠定一定的基礎。比如：孟德爾在一個普普通通的院子里開始了長達8年的實驗，相當于從小學一直到初中畢業，他一直在選種、育種、觀察等環節之中循環，每日都在細心地觀察、記錄，還要對比以前的總結的信息，海一般的數據，他不能像現在一樣，人們可以選擇將數據、圖片保存在計算機上；做數據對比時，他也不能像現在一樣，可以通過計算機上的搜索引擎，快速找到對應的數據信息，他只能依照自己的習慣將各類數據信息進行分類處理，做相關數據信息對比時，也只能通過自身的記憶快速尋找對應的數據信息。而他就通過這日復一日，年復一年，枯燥乏味的實驗，記錄了21000棵豌豆的實驗結果，并對這些結果進行科學的統計分析，從而該實驗得出了遺傳學的基本規律。但是，他在布魯恩科學協會的會議廳，宣讀其研究論文，可惜當時并沒有人能夠理解這一規律，也不看重他的成果。而在他逝世16年后，研究成果才被世人所了解。學生在聽完故事后，能夠激發其對于此類實驗的探知欲望，為培養其科學思維能力創造良好的基礎條件。同時，也能讓高中學生明白科學研究方法對于實驗探究的重要性，認識到人類獲取生物科學等知識，都不是一蹴而就的，都需要經過長時間的反復驗證，大量的實驗數據做支撐，才能確保知識的可靠性，進而培養其科學意識[4]。

（二）利用生物科學史引導質疑，喚醒學生理性意識

科學思維能力的培養始于對各類問題的思考、研究。高中學生在遇到問題之后，能夠通過思考、分析發現其產生原因以及內部規律，然后通過大膽假設、實驗分析，就能得出結論。在此過程中，學生的思維能力就能得到培養。因此，生物教師在教授高中學生時，要引導學生學會質疑，進而引導其提出假設，進行實驗，讓其科學思維能力得到培養、鍛煉。例如：在學習“DNA是主要的遺傳物質”這一章節時，高中生物教師可以運用噬菌體侵染細菌這一實驗引導學生質疑，喚醒其理性意識。生物教師在講解這一實驗之前，可以先給學生播放噬菌體侵染細菌的視頻，引導學生質疑為什么細菌會侵染其他細菌，其目的是什么？從而促使高中學生理性思考這些問題，為其接下來的學習奠定基礎。之后，生物教師就可以讓高中學生應用電子顯微鏡觀察噬菌體，讓其能夠與書本知識相結合，進一步了解噬菌體的特性。接著，生物教師就可以通過多種方式給學生演示此類實驗，讓其能夠直觀感知這一實驗，從而促使其進一步了解該實驗結論。但是，這一實驗的結論相對抽象，部分高中學生在觀察實驗結果之后，依舊不能充分理解該實驗結論，只是簡單記住結果，而無法靈活運用。所以，在教學過程中，生物教師還需要通過問題串的形式，引導學生掌握該實驗結論。比如：實驗的細菌是否被標記；攪拌、離心的目的是什么；離心后上清液與沉淀物中分別含有什么；子代噬菌體在上清液中還是沉淀物中等。生物教師在引導學生質疑的過程中，要預留充足的思考、分析時間，讓學生能夠通過自身的努力而掌握知識，讓其能夠充分享受得出結論、掌握知識的喜悅，進而讓其能夠積極參與各類教學活動，進而促使其科學思維能力得到進一步的發展[5]。

（三）利用生物科學史分析實驗，提高學生實驗分析能力

科學實驗是科學教學的重要組成部分，是科學研究的重要手段，生物教師利用生物科學史分析實驗，能夠提高學生實驗分析能力，進而培養其科學思維能力。例如：生物教師教授高中學生“DNA是主要的遺傳物質”這一章節時，生物教師在向學生講解肺炎雙球菌轉化實驗后，讓學生自行設計實驗方案。而部分學生在實際方案時，會出現一時找不到設計思路的情況。這時，生物教師不能直接指導學生，也不能直接給學生提供思路，而是以問題的形式，引導學生，讓其能夠理清思緒，進而設計出一個實驗方案。學生在設計實驗方案的過程中，就能通過詳細的實驗步驟，充分掌握該實驗的結論，從而提升其實驗分析能力。而為了進一步強化高中學生的實驗分析能力，生物教師還需要逐步引導學生再次分析，讓其能夠通過此類方法，掌握更多的生物科學知識，提高其科學思維能力。

（四）利用生物科學史知識，培養學生批判思維能力

批判性思維能力是培養高中學生科學思維能力過程中的重要內容，也是推動學生全面發展的重要支撐。因此，生物教師在教學過程中，要時刻注意該能力的培養，讓學生具備較好的批判思維能力。例如：高中學生學習“關于酶本質的探索”這一科學史內容時，生物教師可以充分運用其內容。首先，生物教師在上課之前需要向高中學生講解19世紀歐洲釀酒業的發展情況，讓學生知曉當前對于糖類是如何變成酒精的有兩種說法。接著，生物教師就可以讓高中學生去收集相關資料，讓其選擇其中一種學說。之后，依據學生選擇情況，將班上學生分為兩組，讓其先自由討論總結本組的觀點，再選出小組代表，開展小組辯論賽。兩個小組的學生就可以通過自身收集、總結的資料，進行辯論，在辯論的過程中，學生的批判思維能力就能得到培養，進而提升其科學思維能力。

（五）有效聯合生物科學史與生活實際，培養學生科學思維

理論知識聯系實際生活，是生物教師開展教學需要嚴格遵循的教學原則，在此過程中，高中學生的科學思維能力能夠得到進一步的培養[6]。因此，生物教師在設計教學方案時，要有意識地結合學生的實際生活情況，以真實問題情境組織命題，并注重考查學生綜合運用能力。但是，這一能力的培養無法一蹴而就，所以，生物教師需要在日常的教學活動中，就要對學生進行相關的訓練，讓學生科學思維能力得到不斷發展。

結束語

綜上所述，科學思維能力能夠幫助高中學生正確認識世界，也是其改造客觀世界的重要工具。而生物科學史是培養高中學生科學思維能力的主要途徑之一。因此，高中生物教師需要正確認識生物科學史，了解其對于學生發展的積極影響，進而全面分析高中生物科學史，以保證自身能夠充分掌握其內容，為培養學生科學思維能力奠定基礎。之后，高中生物教師就可以通過充分挖掘生物科學史素材，激發學生探究興趣；利用生物科學史引導質疑，喚醒學生理性意識；利用生物科學史分析實驗，提高學生實驗分析能力；利用生物科學史知識，培養學生批判思維能力；有效聯合生物科學史與生活實際，培養學生科學思維的路徑，提升高中學生的科學思維能力。

參考文獻

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[2]何瑩，熊潔，黃永杰.高中生物科學史在培養學生核心素養中的應用[J].中學生物教學，2020（27）：16-18.

[3]陳常鋒.基于高中生物科學史培養學生的科學素養[J].中學生物教學，2019（18）：8-9.

[4]項林.淺談利用生物科學史培養學生科學思維和科學探究能力[J].安徽教育科研，2019（17）：28-29.

[5]田毛麗.淺談利用生物科學史的教學方法培養學生科學思維能力[J].中學課程輔導（教師教育），2019（4）：111.

[6]賴旭初，黃東姐.利用生物科學史培養學生的科學思維能力[J].中學生物學，2019，35（2）：27-29.

本文系福建省教育科學“十四五”規劃2021年度課題“基于生物科學史教學對高中學生科學思維能力培養的研究”（立項批準號：FJJKZX21-214）。