科學思維訓練在初中生物學教學中的應用

【摘" 要】在新課程改革背景下，學科核心素養已經成為教學活動開展的指向，指引著教學設計與教學實施。本文立足于學科核心素養視角，根據新課標對發展學生的生物學課程科學思維提出的具體要求，探索了初中生物學教學的開展路徑，并提出具體的科學思維訓練方法。在初中生物學教學中，教師在訓練學生的科學思維時，要結合學生科學思維培養要求和教學內容，設定合理的教學目標，創建良好的教學情境。采取多元化教學方法提升科學思維訓練效果，引導學生形成良好的科學精神。

【關鍵詞】核心素養；生物學課程；科學思維

《義務教育生物學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）提出培養中小學生科學思維的要求，推動生物學教學目標向核心素養培養的方向轉變。科學思維是學生養成科學觀念的重要方式，也是學生在探究與實踐過程中重要的思維工具，是學生多項高階思維能力發展的基礎，將其作為生物學教學開展的方向，對提升生物學教學成效以及培養學生的綜合能力具有促進作用。

一、初中生物學教學中科學思維訓練的意義

新課標深入闡明了生物學課程中科學思維的內涵并明確指出，發展科學思維對培養學生具備理性思維、批判思維及勇于探究等科學精神至關重要。在初中生物學教學中，初中生正處于思維快速發展和不斷變化的時期，其具象化思維正在向抽象化思維過渡。初中生物學教學內容的趣味性和直觀性較強，注重傳授學生基本的生物學理論知識和實驗技能，需要教師在傳授學生知識和引導學生實踐的過程中，尊重學生的思維與認知特點，宜采用直觀、有趣的方式來創設情境，利用問題促進學生思維發展。學生在建構和運用知識的過程中易限于自身思維，其思維過程越科學，對生物學知識的認識和把握就越準確，更能夠深刻記憶和正確運用生物學知識。因此，在初中生物學教學中，通過組織開展科學思維訓練活動，能幫助學生獲取豐富的生物學知識，且能正確運用生物學知識。例如，在“人體對食物的消化和吸收”的學習中，初中生都知道食物含有豐富的營養成分，進食是為了攝取食物中的營養成分和能量。但學生對食物消化過程和營養成分的認識不足，所以在教學活動中教師要幫助學生建立認知，倘若教師直接將研究結論告訴學生，不利于加深學生對生物學知識的記憶。若采取問題引導和探究的方式，不僅能讓學生運用科學思維設計和體驗探究活動的樂趣，而且能鞏固學生的生物學知識體系，還能促進學生科學思維的發展。

二、初中生物學教學中培養學生科學思維的原則

（一）激發學生的認知動機

科學思維本質上屬于一種認知方式，教師在生物學教學中培養學生科學思維時要巧妙激發學生的認知動機，激發學生的求知欲和探索欲望，引導學生主動探索，讓學生在探索過程中深刻認識和理解生物學知識，培養學生對科學原理及其方法應用價值的深刻理解與認同，使學生在無形之中逐漸形成崇尚真理、尊重事實的科學素養和態度。

（二）規范學生的科學認知方法

科學思維作為理性思維的典范，在生物學課程的實施中應予以特別強調和有效應用。為了深化學生的科學思維訓練，教師必須緊密圍繞實際情境，引導學生形成解決問題的正確路徑。在教學活動中，教師應向學生傳授如何運用確鑿的事實和充分的證據分析和解決問題的方法論，同時積極為學生創造有利的學習環境，提供豐富的實踐機會，以期在長期的實踐中逐漸塑造學生科學、嚴謹、系統的認知方法。

（三）加強學生的素質培養

在教學過程中，通過引導學生運用科學思維方法，深入探究事物的本質、原理和相互關系，能有效培養學生的批判性思維和獨立思考能力。這種方式可以逐步幫助學生形成良好的思維品質，幫助學生提升素質、提高能力。

三、初中生物學教學中科學思維訓練路徑

（一）分析學生學情，了解學生的科學思維現狀

初中生物學教學中，教師在培養學生科學思維的過程中，要認真分析學生的學情，評估和了解學生的科學思維現狀，根據學生的實際情況設計有針對性的科學思維訓練方案，提升生物學教學培養學生科學思維的有效性，滿足不同層次學生的學習需求，在科學思維訓練中提高學生的滿足感與獲得感。以蘇科版七年級生物學上冊“認識生物”為例，本課的教學任務是讓學生認知各種生物，引導學生發展和描述生物的形態結構的特征與異同，非常考驗學生的總結、分析和概括能力。由于師生是初次接觸，教師必須結合學生的升學成績及在“生物的特征”板塊的學習中密切觀察學生的情況，初步劃分學生的層次。在引導學生學習“調查我們身邊的生物”這一板塊知識時，教師可以根據學前分析結果，有針對性地組織學生學習，設計差異化的教學任務。例如，教師可以設計三種難度不同的教學任務：（1）展示多張圖片，每張圖片包含兩種不同的樹葉，讓學生通過觀察找出樹葉的異同；（2）布置調查任務，在小組合作學習的基礎上，引導學生進入校園，根據校園內的生物特征設計調查方案；（3）編制調查記錄表，總結調查過程中發現的問題。

（二）設計教學目標，明確教學重難點

教學目標是初中生物學教學活動的導向，而教學重難點是保證教學效果和順利實現教學目標的關鍵。初中生物學教學中，教師要根據教學內容及科學思維訓練要求設置合理的教學目標，加強對生物學教學過程的指導。以蘇科版七年級生物學上冊“生物之間的食物關系”為例，在科學思維訓練中，教師可以設計以下教學目標：引導學生在觀察和概括的過程中發現不同生物之間的相互聯系和相互影響，了解不同生物之間的食物關系。在課堂導入環節，教師可以向學生講述松雞與羚羊的故事，以此創建良好的教學情境，通過故事情境激發學生的學習興趣，并適時提問：“同學們，大家知道不同動物都吃什么食物嗎？”隨后，展示蟬、螳螂等動物圖片，鼓勵學生將幾種動物串成一條食物鏈。在學生經過初步探究后，展示草原上的各種動植物圖片，引導學生觀察課本上相互交錯的食物鏈，探究不同動物之間的食物關系，引導學生根據不同食物鏈之間的關系，繪制完整的食物網，探索并厘清食物網之間的關系。

（三）采用信息技術，創設適宜的教學情境

初中生物學教學中，教師在引導學生進行科學思維訓練時，要注重為學生創設適宜的教學情境，以蘇科版七年級生物學上冊“生物生存的環境”為例，教師可以通過挖掘科學思維培養的載體，為學生創設適宜的教學情境。本課的教學重點是學生可以舉例說出生物生存環境并完成分類歸類任務，讓學生認識到環境對生物生存的關系，養成關愛生物和保護生物生存環境的意識，從而促進學生科學思維發展。在教學目標的指引下，教師可以利用多媒體向學生展示《過華清宮絕句》的動畫，向學生提問：“皇帝為什么不將荔枝樹移栽到皇宮？”在動畫和問題的雙重作用下營造教學情境，讓學生對問題產生探究欲望。在學生思考和探究后，教師可以引出教材上的知識，引導學生探究生物和生存環境的關系，為學生解答“嶺南的荔枝無法在皇宮生存”的問題，在特定情境下引導學生思考生物生存環境。隨后，教師可以應用信息技術，在多媒體上展示沙漠、草原、森林等生物生存環境，組織學生以小組為單位討論各種生物生存環境的特點。在學生經過小組合作、討論交流后，教師可以再次點擊多媒體，展示雪蓮、駱駝、大象等圖片，讓學生根據自己對生物及生物生存環境的了解，幫助上述生物找到合適的生存環境。

（四）問題驅動學習，培育學生的理性思維

在初中生物學教學中，問題是重要的學習要素，有利于促進師生之間的互動，引領學生在探究的過程中形成良好的理性思維。在學科核心素養指引下，教師在組織學生進行科學思維訓練時，應著重強調提出問題、有效引導，讓學生在對問題的深入探究中，推動學生科學素養的全面發展。以蘇科版七年級生物學上冊的《營養物質的作用》為例，教師在組織科學思維訓練活動時，可以精心選擇并適時提出一系列問題，幫助學生進行思考與學習。教師可以提問：（1）你們的早飯是什么？（2）這些食物種類又包含了哪些重要的營養物質？（3）這些不同的營養物質對人體分別具有哪些關鍵性的功能與作用？利用上述問題鏈，教師可以將問題和學生的現實生活聯系起來，引導學生根據自己的生活經驗探究生物學知識。

教師要充分發揮問題對學生學習的推動作用，引導學生在質疑、分析和解答的過程中形成和發展科學思維。

（五）開展實驗活動，拓寬學習空間

初中生物學教學中，實驗是重要的教學方式。教師要充分發揮實驗在科學思維訓練中的作用，利用實驗創新教學方式，在實驗探究和操作的過程中培養學生的科學思維。實驗可以將抽象的知識以直觀的方式呈現給學生，激發學生的興趣，促進生物學知識的遷移與運用，拓寬學生的學習空間。以蘇科版七年級生物學上冊“植物的光合作用”為例，在實驗教學前，教師要先帶領學生開展探究實驗活動，初步培養學生的科學思維能力，調動學生的生活經驗，引導學生分享自己了解的植物光合作用的生活經驗。在營造良好教學氛圍和調動學生的生活經驗后，教師可以鼓勵學生提出和植物光合作用有關的問題，巧妙設計實驗來探究問題和驗證答案。比如，教師可以提問：“植物生長和陽光有關嗎？”提出問題之后，讓學生利用現有的資源，設計一個科學實驗，幫助學生找到問題的答案。教師可以提供材料：盆栽天竺葵、碘酒、小燒杯、酒精燈、回形針、培養皿、大燒杯等物料，讓學生開動腦筋，用現有資源，設計對照實驗，驗證植物生長和陽光的關系。根據學生設計的實驗，詢問學生：怎樣突出植物生長和陽光有關，怎樣將陽光作為唯一的變量進行實驗？教師通過這種方式，引導學生思考，并繼續研究每一步實驗流程的正確性和科學性。在完成實驗設計之后，教師要為學生詳細講解實驗步驟，帶領學生在實驗室做實驗，使用酒精燈加熱燒杯中的水，葉片的綠色褪去之后，分析怎樣的結果能反映出植物的生長和陽光有關。教師通過引導學生思考并總結實驗現象，可使學生在探究的過程中形成良好的科學思維。

四、結束語

綜上所述，在學科核心素養的指引下，科學思維訓練是生物學教學中培養學生核心素養的重要途徑，需要教師深刻認識到科學思維培養的重點，采取多元化教學方法，提升學生的知識理解程度，以情境、問題、實驗等作為學生學習的驅動手段，提高學生的知識應用能力，促進學生全面發展。

【參考文獻】

[1]梁悅.面向科學思維培養的初中生物智慧課堂教學策略研究[D].保定：河北大學，2023.

[2]侯涵琳.初中生物教學中利用探究性教學培養學生科學思維的實踐研究[D].西寧：青海師范大學，2023.

[3]唐月.個性化作業對初中生物學科科學思維能力培養的實證研究[D].昆明：云南師范大學，2023.

[4]陳玉婷.基于文獻分析的初中生物學實驗教學創新改革趨勢及改進建議[D].上海：上海師范大學，2023.

[5]姬小花.例談科學思維在初中生物教學中的培養[J].教育界，2022（24）：98-100.

[6]羅娟.基于概念模型教學培養初中生科學思維的實踐研究[D].成都：四川師范大學，2022.