基于科學(xué)思維的高中生物教學(xué)策略探究

摘 要：本文通過問卷調(diào)查，分析高中生生物學(xué)習(xí)過程中科學(xué)思維狀況，從歸納與概括、演繹與推理、模型與構(gòu)建、批判性思維四個(gè)方面展開探討，嘗試提出培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的教學(xué)策略

關(guān)鍵詞：高中生物;科學(xué)思維;教學(xué)策略

高中生物學(xué)課程要求即要讓學(xué)生獲得基礎(chǔ)的生物學(xué)知識(shí)，又要讓學(xué)生領(lǐng)悟生物學(xué)家在研究過程中所持有的觀點(diǎn)以及解決問題的思路和方法。這就需要教師在課堂教學(xué)中盡可能去引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)，在親歷提出問題、獲取信息、尋找證據(jù)、檢驗(yàn)假設(shè)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律等過程中習(xí)得生物學(xué)知識(shí)，養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣，形成積極的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展終身學(xué)習(xí)及創(chuàng)新實(shí)踐能力?？茖W(xué)思維是基于事實(shí)和證據(jù)，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識(shí)事物、解決實(shí)際問題的思維習(xí)慣和能力，可經(jīng)課堂教學(xué)培養(yǎng)提升。

一、 高中生生物學(xué)習(xí)過程中科學(xué)思維狀況及生物課堂科學(xué)思維培養(yǎng)的現(xiàn)狀調(diào)查及分析

為了解高中生生物學(xué)習(xí)過程中科學(xué)思維狀況及生物課堂科學(xué)思維培養(yǎng)的現(xiàn)狀。筆者分別對本校和兄弟學(xué)校高一年級(jí)，高二文科、高二理科、高三理科學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查。

問卷調(diào)查的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示高中生物學(xué)習(xí)過程中學(xué)生的理性思維狀況有隨年級(jí)的增高而提升的趨勢，且文科生的科性思維狀況總體要比理科生差。這是因?yàn)楦咭荒昙?jí)上學(xué)期相當(dāng)一部分學(xué)生會(huì)進(jìn)入學(xué)習(xí)和思維的“困難期”。高一開設(shè)課程較多，學(xué)生在新知識(shí)的消化、鞏固等方面花的時(shí)間較少，而高中生物教學(xué)在學(xué)生對知識(shí)的接受能力、思考和分析問題的能力方面的要求均較初中高。文科生的思維方式大多偏向于形象思維和機(jī)械記憶，在解題思維過程中程式化或模式化的傾向嚴(yán)重，不能夠根據(jù)客觀條件的發(fā)展與變化，及時(shí)改變先前的思維過程，尋找解決問題的新途徑。同時(shí)，在思維品質(zhì)方面，文科生主要表現(xiàn)為思維靈活性欠缺。因此，高中生物教學(xué)中要有效地培養(yǎng)高一學(xué)生和文科生的科學(xué)思維能力，進(jìn)一步發(fā)展高二和高三理科生的科學(xué)思維素養(yǎng)，首要任務(wù)是促成“要我學(xué)”向“我要學(xué)”學(xué)習(xí)理論的轉(zhuǎn)變

問卷調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果還顯示被調(diào)查者的科學(xué)思維水平與生物科成績呈正相關(guān)。從發(fā)展的觀點(diǎn)看，與高三學(xué)生生物學(xué)習(xí)過程中理性思維水平有關(guān)的是學(xué)科交叉、技能以及生理成熟的標(biāo)準(zhǔn)等;從認(rèn)識(shí)論的觀點(diǎn)看，與學(xué)生知識(shí)水平有關(guān)的是生物科學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)步、新概念、新對象、新的理論體系的形成等。可見高中生生物學(xué)習(xí)過程中科學(xué)思維的發(fā)展與生物學(xué)科知識(shí)的構(gòu)建間具有顯著的相關(guān)性。因此我們一線教師要從理念和方法上多引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)知識(shí)間的聯(lián)系和整合，構(gòu)建知識(shí)體系促進(jìn)科學(xué)思維水平的提高。

通過對高三理科學(xué)生科學(xué)思維水平與教師的生物課堂教學(xué)方式的關(guān)系調(diào)查，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示學(xué)生的科學(xué)思維水平與教師的課堂教學(xué)方式或教學(xué)理念呈正相關(guān)，可見科學(xué)思維是可以培養(yǎng)的，不同風(fēng)格的教師教出的學(xué)生其科學(xué)思維水平差異較大。因此，在生物教學(xué)中，老師不能僅滿足于向?qū)W生傳授基礎(chǔ)生物知識(shí)，還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生像生物學(xué)家學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)他們解決問題的思路和處理困難的方法，使他們在學(xué)習(xí)的過程中，養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣。同時(shí)要加強(qiáng)學(xué)法指導(dǎo)，如主題復(fù)習(xí)、建立經(jīng)典習(xí)題集、建立思維導(dǎo)圖等，通過構(gòu)建知識(shí)間的聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)，來進(jìn)一步提升科學(xué)思維水平。

二、 高中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的策略

（一） 歸納與概括提升科學(xué)思維

歸納與概括是指把研究對象的各個(gè)組成部分聯(lián)系起來，或把事物的個(gè)別特性、個(gè)別方面結(jié)合成整體的過程。在高考生物試卷命題中往往要求學(xué)生能夠基于生物學(xué)現(xiàn)象來得到相關(guān)結(jié)論Ⅰ和Ⅱ，然后再把二者進(jìn)行綜合得到最后的總結(jié)論。在分析過程中，學(xué)生要對試題題意進(jìn)行深入研究、展開科學(xué)判斷，不能只停留于事實(shí)表面或者相應(yīng)子結(jié)論的表面。因?yàn)樵诟咧猩锝虒W(xué)中，教師可通過高考真題分析來著力提升學(xué)生的歸納與概括能力。

2016年全國Ⅰ卷第30題第3問考察有關(guān)光合作用強(qiáng)度與遺傳因素的結(jié)合知識(shí)，主要考察學(xué)生歸納與概括的能力。作為課后作業(yè)，高三學(xué)生在答題過程中，不少學(xué)生流于表面，答成“光照強(qiáng)度的增加，使得光合作用強(qiáng)度增加”。這一答案不能闡明主要觀點(diǎn)，只是知識(shí)描述性內(nèi)容。還有部分學(xué)生只找到了結(jié)論Ⅰ，即兩組光合作用強(qiáng)度不同是由于環(huán)境因素低光照引起，但是卻忽視了遺傳因素的影響。這些答案均表明學(xué)生自身歸納和概括能力不足。鑒于此，筆者引導(dǎo)學(xué)生畫出解題邏輯圖，通過圖示對試題進(jìn)行深入解析，根據(jù)“單因素”和“對照”原則得到問題答案，學(xué)生的解題思維也有一定提升。

（二） 演繹與推理發(fā)展科學(xué)思維

演繹與推理是從一般性的前提條件出發(fā)，通過推理及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得到具體結(jié)論。一般包括以下三個(gè)方面：從一般到特殊、蘊(yùn)含的前提條件、前提條件與結(jié)論間存在聯(lián)系的推理。演繹推理能夠幫助學(xué)生嚴(yán)密邏輯思維，注重思維過程而并非教材內(nèi)容。在生物教學(xué)過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生注意運(yùn)用事實(shí)依據(jù)進(jìn)行推理，提出相關(guān)證據(jù)來驗(yàn)證所提出的假說，使結(jié)論有據(jù)可依，并且能夠有實(shí)踐進(jìn)行驗(yàn)證。因此應(yīng)注重生物學(xué)史教學(xué)，有效培養(yǎng)學(xué)生的思維方式。

在講解孟德爾遺傳定律過程中，筆者首先引導(dǎo)學(xué)生對“融合遺傳”觀點(diǎn)進(jìn)行分析，然后總結(jié)出孟德爾“顆粒遺傳”與“融合遺傳”觀點(diǎn)之間存在的區(qū)別，從而掌握學(xué)習(xí)要點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，筆者啟發(fā)學(xué)生在性狀分離比的模擬實(shí)驗(yàn)中，體會(huì)到配子種類及比例對性狀分離及比例能夠起到?jīng)Q定性作用，借助于教材中的相對性狀測交實(shí)驗(yàn)圖解分析，通過演繹推理得到理論性狀分離比，再根據(jù)測交實(shí)驗(yàn)所得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論，使學(xué)生深入理解孟德爾遺傳定律實(shí)質(zhì)。在課堂教學(xué)中，可通過引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用演繹推理深化相關(guān)知識(shí)的理解，有效提升課堂教學(xué)質(zhì)量，幫助學(xué)生從生物實(shí)驗(yàn)中獲取生物學(xué)知識(shí)。

（三） 模型與建構(gòu)形成科學(xué)思維

模型是人們?yōu)榱苏J(rèn)識(shí)某個(gè)對象所做的一種簡化描述。在高中生物教學(xué)中，教師可通過培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建模型的能力，以模型構(gòu)建引導(dǎo)他們進(jìn)行探究學(xué)習(xí)，發(fā)揮其學(xué)習(xí)主動(dòng)性，幫助他們掌握科學(xué)研究的方法，進(jìn)而提升科學(xué)思維。

例如講解“DNA分子的結(jié)構(gòu)”時(shí)，在回顧DNA分子的組成單位后，讓學(xué)生用自制的堿基、磷酸和脫氧核糖模型，嘗試進(jìn)行模型構(gòu)建，以小組探討的形式構(gòu)建4種脫氧核糖核苷酸的模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步構(gòu)建多脫氧核糖核苷酸長鏈模型，在建?；顒?dòng)中，學(xué)生堿基配對會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，再通過仔細(xì)閱讀教材內(nèi)容，學(xué)習(xí)沃森和克里克發(fā)現(xiàn)雙螺旋結(jié)構(gòu)的生物學(xué)史，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行DNA分子結(jié)構(gòu)的生物模型修正，完成模型構(gòu)建。在模型構(gòu)建和修正過程中培養(yǎng)探索精神，引導(dǎo)其形成科學(xué)思維，從而提升學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。

（四） 通過實(shí)驗(yàn)探究發(fā)展批判性思維

在傳統(tǒng)生物課堂教學(xué)中，教師較為重視知識(shí)的理解程度及準(zhǔn)確性，強(qiáng)調(diào)要牢記課堂所學(xué)知識(shí)。而高中生物教學(xué)的一大目的是幫助學(xué)生提高獲取生物學(xué)知識(shí)的能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性思維，以批判性眼光來看待問題，從而適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的快速發(fā)展。因此教師在高中生物教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生對生物現(xiàn)象的判斷能力，體現(xiàn)他們的課堂“主體”地位，鼓勵(lì)其深入思考大膽展開質(zhì)疑。

例如在學(xué)習(xí)“探究pH對酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)時(shí)，可引導(dǎo)學(xué)生成立研究小組，開展探究。分析出自變量、因變量后，討論如何來控制，進(jìn)而展開實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步做實(shí)驗(yàn)，探究該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊襁x用淀粉和淀粉酶作為實(shí)驗(yàn)材料，讓各實(shí)驗(yàn)小組來介紹實(shí)驗(yàn)方案和結(jié)果，讓其他小組來評價(jià)其合理性和可行性，使雙方從中都有所受益。通過實(shí)驗(yàn)探究，使學(xué)生進(jìn)一步深化學(xué)習(xí)，明確氫離子對淀粉的分解作用和對淀粉酶活性的影響。在實(shí)驗(yàn)探究過程中要引導(dǎo)他們對問題進(jìn)行批判性思考，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的不合理之處，并進(jìn)行修改。以此培養(yǎng)他們的生物科學(xué)思維。

總之，科學(xué)思維是可以培養(yǎng)的。要進(jìn)一步提高學(xué)生科學(xué)思維水平除自身生理更成熟外，也離不開教師的培養(yǎng)。發(fā)展科學(xué)思維可以矯正過去教育偏失，強(qiáng)化學(xué)科育人功能，有助于提高教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)，有助于指導(dǎo)教師更好地理解生物學(xué)科的理科屬性和自身的責(zé)任。

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作者簡介：

吳金花，福建省三明市，福建省三明市明溪縣第一中學(xué)。