高中生物學教學中學生科學思維的培養

【摘" 要】在新課標背景下，在高中生物學科的課堂教學中會突出學生的主體角色，并將科學思維的培養目標建立在宏觀層面上。高中生物學科的核心素養中，理性思維是科學思維的重要表現形式，并會影響高中生在生物學課程中的認知學習質量。培養高中生的科學思維，需要從尊重事實證據、批判質疑、直覺想象、邏輯分析等層面，創設探究情境，引領學生提高生物學學習質量。本文將著重探究高中生物學教學中學生科學思維的培養路徑。

【關鍵詞】高中生物學；科學思維；培養路徑

科學思維會促進學生加深理解，并在生物學課堂上靈活運用所學知識?？茖W思維有助于高中學生快速解決問題，并形成批判性思考的良好學習習慣?？茖W思維更會讓學生遞進形成科學的世界觀與方法論，有利于高中生物學教師滲透生命觀念等核心素養。培養高中生的科學思維，需要依托于生物學課堂上的問題探究情境，教師則會適當搭設導學支架作為輔助。

一、科學思維概述

科學思維在高中學生身上會集中體現在批判質疑、實證分析、邏輯判斷等層面上，因此高中學生需要理解學科的主要思維方法，將理性思維、邏輯思維等科學思維表現在問題的解決層面上。重視思維過程的價值，會促使高中生將科學思維與生命觀念、科學探究、社會責任等核心素養有機統一起來?？茖W思維，會以系統性、邏輯性、證據驅動等思考方式，理解學科領域內的各項問題，并著重運用所學知識解決問題，以期達到知識進步、素養提升等學習目標?？茖W思維會注重問題的提出、猜想假設、實驗驗證等思維活動層次，因此，需要將科學現象與問題之間的邏輯關系，作為問題解決的重要基礎。根據科學現象和學生所提出的假設猜想，運用科學思維辯證性地解決科學問題，才能確?？茖W結論是客觀、合理的?？茖W思維是驅動高中學生自主探究的重要因素，其邏輯性、系統性和辯證性特征，會使學生在科學探究、預測評估的過程中，盡量避免偏見和主觀層面上產生的負面影響。

二、培養高中學生科學思維的意義

在高中生物學課程中，學生的科學思維會集中表現在生物學學習和實驗探究等活動層面上，因此培養科學思維非常關鍵，會直接影響學科核心素養的全面落實效果。培養高中學生的科學思維，是發展綜合素質的重要途徑，并會將生物學科與其他學科交叉融合，協助學生形成正確的價值觀，并在拓展學科知識面的基礎上，激發創新精神與問題意識。培養高中學生的科學思維，更會增強其邏輯推理能力，并將生物學實驗現象的觀察主體——學生，視為教學評價的主要對象。高中學生在分析實驗數據和結論的過程中，會呈現出一定的邏輯推理能力，并將科學思維的訓練成果轉移到現實問題的解決層面上。高中生物學教師會在理性客觀的課堂教學活動環節中，引領學生科學分析問題，并將實驗猜想與驗證過程清晰表述出來。高中學生的科學思維能力水平會直接影響其在生物學課堂上的學習自信心與態度。高中生物學教師給予學生適當的思維訓練方法指導，激勵學生提升科學思維水平。

三、高中生物教學中學生科學思維的培養路徑

（一）創新應用思維導圖和微課資源

在高中生物學課堂上，教師根據實際學情，從培養科學思維的角度，創新運用思維導圖和微課資源，與學生共同構建高效課堂。思維導圖與微課資源會將生物科學現象與關鍵問題進行可視化呈現，有助于學生開展自主探究活動。以人教版高二選修1教材為例，在“人體的內環境與穩態”課堂教學活動中，生物學教師會從細胞、人體兩個維度，與學生共同探討內環境與穩態的基本條件。高中生物學教師可以引導學生設計并繪制出思維導圖，并在重復觀看微課視頻的基礎上，將細胞生活環境、內環境的穩態兩個章節，作為知識樹的“根”，并按照學生的認知邏輯，將所學知識點排列并組織在思維導圖工具中。又以“內環境的穩態”章節為例，學生會將人體內環境的動態變化規律，作為科學探究的主題，并從穩態的基本定義、維持穩態的原因、穩態調節機制、內環境穩態的重要意義四個核心維度入手，系統化梳理出本章節的知識結構。

（二）合理設置課堂問題，創設情境

1.合理設置遞進式問題

在高中生物學課堂上，教師會合理設置課堂問題，與學生共同創設探究情境。遞進式問題會在學科知識、邏輯關系結構的基礎上，遵循循序漸進的遞進規律，有助于培養學生的科學思維。以人教版高二選修1教材為例，在“體液調節與神經調節的關系”的課堂教學活動中，生物學教師會向學生提問：為什么神經調節比體液調節的作用更加準確？后者的局限性會體現在哪些方面？請舉出實例進行佐證。在生物學課堂上設置類似的遞進式問題，有助于學生將學科知識串聯在一起，并強化邏輯判斷能力和反應能力。學生在問題探究的過程中，會快速得出本章節的重難知識點，將神經調節-反射弧、體液調節-體液運輸的兩種對應關系，作為解答此類問題的知識基礎。合理設置遞進式問題，有助于學生建構出系統化、結構化的知識體系，并會將此類問題與現實生活進行鏈接，運用科學思維進行辯證分析、推理判斷，以此形成生物學學習和問題探究習慣。

2.合理設置精細化問題

在高中生物學課堂上，教師要從培養學生科學思維的角度，合理設置精細化問題，才能引導學生獨立思考并深度學習。精細化問題只有讓學生的思維活動過程更加深刻，才能發展學生的實驗設計、推理演繹能力。以人教版八年級生物學選修1教材為例，在“特異性免疫”的課堂教學活動中，生物學教師會從體液免疫、細胞免疫的基本過程開始，合理設置精細化問題促進學生的深度學習。在免疫系統對病原體的識別層面上，教師會引導學生說出人體的免疫細胞是如何識別出病原體的，并鼓勵學生在課堂上繪制出特異性免疫識別的簡易流程圖。特異性免疫，屬于人體的第三道防線，教師會在此時設置精細化問題，眾多淋巴細胞是如何處理病原體的呢？教師鼓勵學生收集相關資料，佐證自己提出的觀點。合理設置精細化問題，有利于學生運用科學思維，構建特異性免疫模型。生物學教師引導學生進行深度學習與思考交流，共同總結出特異性免疫的作用機制。

（三）聚焦生物資料，培養批判思維

在高中生物學課堂上，教師可在適當的時機導入相關資料，重點培養學生的批判性思維。根據資料、探究質疑、批判升華等關鍵環節，高中學生的科學思維會集中體現在資料解讀與問題分析等層面上。以人教版八年級生物學選修1教材為例，在“植物生長素”的課堂教學活動中，生物學教師將生產生活領域比較常見的植物生長素，作為生命活動調節現象研究的背景知識。聚焦于生物資料中的關鍵問題，高中學生批判性論證植物生長素的作用機制。生物學教師可以將有關頂端優勢的資料，插入微課視頻課件等學習資源中，引導學生設計實驗，在哪些情況下可以利用/去掉頂端優勢？高中學生在全面研讀生物學信息資料的過程中，將植物生長素的生理作用與特點作為背景知識，并批判地建構頂端優勢的過程模型。生物學教師鼓勵某個小組的學生分享出頂端優勢實驗的設計思路與預測結果，并對小組其他學生的實驗方案進行評價，有助于培養學生的批判性思維。

（四）依托科學實驗，培養創新思維

在高中生物學課堂上，設計實驗與科學觀察活動，是培養學生創新思維的沃土。高中生物學教師依托學生自主設計的科學實驗，與學生共同探討生物學知識之間的關系。以人教版八年級生物學選修2教材為例，在“種群及其動態”的課堂教學活動中，生物學教師以“調查草地中某種雙子葉植物的種群密度”實驗、“培養液中酵母菌種群數量的變化”實驗，作為創新思維培養的載體，在實驗報告書中明確小組合作、方案設計、方案實施、實驗報告與交流結果的重要性。依托于科學實驗，培養高中生的創新思維，有助于學生建構種群增長模型。以小組為單位，對這兩類科學實驗進行結構化設計與實施，才能引導學生將種群數量特征的描述方法、種群數量的變化分析方法、影響種群數量變化的因素等核心知識模塊關聯起來。創新思維與科學實驗的設計環節密切相關，因此，教師要對學生的實驗過程進行客觀評價，鼓勵學生選用多種調查和實踐方法，對種群研究類實驗項目進行規律總結。

（五）巧用隱性信息，激活探究思維

在高中生物學課堂上，教師需要巧用隱性信息，激活學生的科學探究思維，并在思維訓練的過程中，體現出科學思維的重要性。所謂隱性信息，是指在教材中沒有明確定義的信息，并集中隱含在題目語句、圖示之中，需要讓學生運用科學思維進行加工分析與挖掘。

以人教版八年級生物學選修2教材為例，在“群落的演替”課堂教學活動中，生物學教師可以從內部結構、生物的適應性、生態變化三個維度，引導學生更換視角分析群落這個有機的整體。在設計科學實驗“研究土壤中小動物類群的豐富度”過程中，生物學教師需要巧用隱性信息，促進學生思維發展，提出較合理的實驗探究思路。高中生物學教師引導學生從宏觀、微觀兩個主要維度，看待群落結構、群落類型與演替規律之間的辯證關系，并得出結論：群落是始終處于動態變化的狀態之中。通過實驗探究、合作交流等學習活動形式，高中學生會運用隱性信息：生物群落的更替符合自然界的演化規律，以此判斷出生物對環境具有適應性這個結論。隱性信息是激活學生科學探究思維的重要資源，也會影響學生與生物學教師的課上互動交流質量。

（六）重視學生學情，給予多元評價

在高中生物學課堂上，教師要重視學生的實際學情，才能給予多元化、客觀的教學評價結果。正向的言語激勵與教學評價結果，會激勵學生勇于探索科學世界，并將科學思維視為生物學學習的重要內驅力。以人教版八年級生物學選修2教材為例，在“人與環境”的課堂教學活動中，生物學教師可將可持續發展觀、生命觀等思想觀念，與章節知識結構進行有機整合。生物學教師在課堂教學活動中，側重于學情的診斷與分析，并引導學生分析人口增長與生態足跡之間的關系、關注全球性的環境問題等內容。生物學教師在課堂上鼓勵學生發散思維，將嚴謹的科學態度體現在生物多樣性保護的實踐項目、生態工程的調研調查環節之中。高中生物學教師給予學生客觀、正向的多元化教學評價結果，激勵學生運用嚴謹理性的科學思維，著眼于現實世界中的生物技術應用、環境保護等問題。重視學生的實際學情，是給予多元化教學評價的基礎。

四、結束語

綜上所述，在新課標背景下，高中生物學課堂教學活動會以核心素養為導向，重點培養學生的科學思維。高中生物學教師可以結合學生的實際學情，創新運用思維導圖與微課資源，合理設置遞進式、精細化的問題，聚焦信息資料培養批判性思維，依托科學實驗培養創新思維，巧用隱性信息激活探究思維，并給予學生多元化的教學評價結果。

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