高中生科學(xué)思維能力培養(yǎng)策略研究

占國忠

摘 要：生物是高中階段的重要學(xué)科，是一門具有理性特點(diǎn)的學(xué)科。在高中生物學(xué)習(xí)中，概念知識是重要的教學(xué)內(nèi)容，在概念學(xué)習(xí)中，需要學(xué)生了解知識的產(chǎn)生過程，再結(jié)合思考和深入加工，形成新知識，實(shí)現(xiàn)對生物知識更深層的理解。在生物學(xué)習(xí)過程中，需要學(xué)生進(jìn)行推理判斷、歸納和分析，培養(yǎng)學(xué)生思維能力以及靈活解決生物問題的能力，提高課堂教學(xué)效果。因此，在高中生物教學(xué)中，教師應(yīng)重視對學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)，進(jìn)一步提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。本文分析了高中生物教學(xué)中，學(xué)生科學(xué)思維能力培養(yǎng)方面存在的問題，相應(yīng)地提出了培養(yǎng)策略，希望能夠提升學(xué)生科學(xué)思維能力培養(yǎng)的成效以及高中生物學(xué)科教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：高中生物;科學(xué)思維能力;問題;培養(yǎng)策略

在高中生物教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力，有利于學(xué)生主動學(xué)習(xí)，探究新的知識內(nèi)容。高中生物教學(xué)在傳授學(xué)科知識基礎(chǔ)上，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主探究，深入理解新知識。在學(xué)生探索過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，讓學(xué)生自主思考和探究，尋找合適的學(xué)習(xí)方式。在高中生物教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力，完善學(xué)生知識結(jié)構(gòu)，能夠提高學(xué)生的知識應(yīng)用能力。在實(shí)際的生物教學(xué)中，教師采取多樣化教學(xué)方式，有助于加強(qiáng)學(xué)生科學(xué)思維能力培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)生物課堂教學(xué)目標(biāo)。

一、高中生物教學(xué)在學(xué)生科學(xué)思維能力培養(yǎng)方面存在的問題

（一）傳統(tǒng)教學(xué)觀念的影響

在高中生物教學(xué)中，教師作為指導(dǎo)者，在學(xué)生科學(xué)思維能力培養(yǎng)方面有著重要的作用。隨著教育觀念的不斷革新，要求教師革新教學(xué)觀念，但是，在實(shí)際的教學(xué)中，不少教師并沒有貫徹落實(shí)新的教學(xué)方式，課堂教學(xué)模式較為陳舊，仍采取灌輸式教學(xué)模式，學(xué)生處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài)，采取死記硬背的方式記憶知識。為了取得好的考試成績，教師采取題海戰(zhàn)術(shù)的方式，使學(xué)生的思維較為狹窄，不利于學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。同時(shí)，生物學(xué)科是一門注重實(shí)驗(yàn)的學(xué)科，但是，在具體教學(xué)中，學(xué)生參與實(shí)踐的機(jī)會較少，教師為了提高學(xué)生考試成績，一味地灌輸理論知識，學(xué)生知識應(yīng)用的能力不足。同時(shí)，枯燥的課堂學(xué)習(xí)氛圍使得學(xué)生學(xué)習(xí)興趣下降，影響學(xué)生的科學(xué)思維能力培養(yǎng)效果。在課堂上，師生之間的互動不足，教師不能及時(shí)地發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的不足，使針對學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)達(dá)不到預(yù)期效果。

（二）學(xué)生思維水平存在差異

高中生的科學(xué)思維能力有著一定的差異，為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，教師需要充分結(jié)合學(xué)生的思維水平，優(yōu)化課堂教學(xué)活動。在以往的教學(xué)模式下，學(xué)生缺乏動手動腦的習(xí)慣，探究能力得不到提升，使得學(xué)生逐漸喪失學(xué)習(xí)興趣。作為高中生物教師，需要考慮每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，加強(qiáng)對學(xué)生思維能力的培養(yǎng)[1]。

二、高中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的有效策略

（一）有效設(shè)計(jì)課堂問題，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力

高中生物課堂中，教師需要注重問題的設(shè)計(jì)和引導(dǎo)，借助問題，引導(dǎo)學(xué)生思考和探究，活躍學(xué)生思維能力。借助問題情境創(chuàng)設(shè)，鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探索，激發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生在原有認(rèn)知基礎(chǔ)上，深入分析生物問題，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)造思維鍛煉。在具體的問題設(shè)計(jì)時(shí)，教師可以結(jié)合學(xué)生思維水平的“最近發(fā)展區(qū)”，設(shè)計(jì)針對性問題，鼓勵學(xué)生分析和解決問題。同時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)借助有效的課堂問題，調(diào)動學(xué)生積極性，引導(dǎo)學(xué)生自主探究和交流，培養(yǎng)學(xué)生的思維品質(zhì)。例如，新人教版高中必修2“基因在染色體上”的教學(xué)中，根據(jù)教材中的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)活動，組織學(xué)生開展課堂討論活動，結(jié)合學(xué)生掌握的知識，設(shè)計(jì)層次性的問題：在實(shí)驗(yàn)過程中，遵循什么樣的定律？在果蠅顯隱性狀判斷中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)什么樣的雜交組合做出判斷？其中有著怎樣的理由？相對于孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)，摩爾根的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)有著怎樣的不同，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的相同點(diǎn)是什么？對果蠅的白眼性狀的遺傳應(yīng)該如何解釋？在這些問題設(shè)計(jì)時(shí)，教師需要考慮學(xué)生學(xué)習(xí)需求，讓學(xué)生自主思考，開展課堂探究活動，內(nèi)化課堂知識內(nèi)容。高中生物教學(xué)活動中，教師通過問題引導(dǎo)學(xué)生，體現(xiàn)學(xué)生的課堂主體地位，鍛煉了學(xué)生的發(fā)散思維，提高了學(xué)生歸納和概括能力，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生創(chuàng)造思維的培養(yǎng)。

（二）借助生物模型構(gòu)建，深入了解知識過程

借助模型構(gòu)建開展教學(xué)，是一種過程式教學(xué)活動。教師通過構(gòu)建生物模型，引導(dǎo)學(xué)生掌握有效的學(xué)習(xí)方式，感受知識的形成過程，幫助學(xué)生構(gòu)建知識體系。在教學(xué)過程中，教師利用生物模型，引導(dǎo)學(xué)生對生物學(xué)知識進(jìn)行總結(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的重要方式。在高中生物教學(xué)中，涉及的模型比較多，通過將抽象知識形象化展示，加強(qiáng)了學(xué)生思維訓(xùn)練。同時(shí)，教師需要結(jié)合課堂教學(xué)目標(biāo)，選擇合適的生物模型，引導(dǎo)學(xué)生嘗試構(gòu)建模型，體會模型構(gòu)建過程，加深對生物知識的理解。例如，在真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型中，教材中并沒有明確指定材料，為學(xué)生的自由發(fā)揮提供了機(jī)會和空間。教師在完成細(xì)胞器和細(xì)胞核知識講解后，將學(xué)生劃分成若干小組，讓學(xué)生制作動物和植物的細(xì)胞模型，提醒學(xué)生制作過程中需要注意的事項(xiàng)。如動物細(xì)胞和植物細(xì)胞的差異，細(xì)胞器和細(xì)胞核有著不同的比例等。在高中生物課堂活動中，教師通過引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建生物模型，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生主動參與課堂活動，并借助小組合作活動，讓學(xué)生體會生物學(xué)習(xí)樂趣，加深了學(xué)生對細(xì)胞結(jié)構(gòu)知識的掌握。同時(shí)，在教學(xué)中，通過讓學(xué)生體會知識生成過程，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)造思維，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)思維能力培養(yǎng)目標(biāo)[2]。

（三）引導(dǎo)學(xué)生批判質(zhì)疑，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生物學(xué)研究也在不斷深入，對于生命的認(rèn)知也在不斷更新。在高中生物教學(xué)中，教師需要更新科學(xué)概念和豐富的教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)在不斷地發(fā)展和更新，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生對論斷持有批判和質(zhì)疑態(tài)度，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生批判性思維，使學(xué)生逐漸養(yǎng)成質(zhì)疑精神。在實(shí)際的課堂活動中，教師應(yīng)當(dāng)結(jié)合課堂內(nèi)容，構(gòu)建情境，引導(dǎo)學(xué)生融入情境，了解生物學(xué)家的探索歷程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。例如，在人教版高中生物必修二“DNA的結(jié)構(gòu)”的教學(xué)中，通過讓學(xué)生復(fù)習(xí)DNA的基本組成單位，讓學(xué)生閱讀教材內(nèi)容，對威爾金斯和富蘭克林拍出的DNA衍射圖譜進(jìn)行總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生思考圖譜是從DNA的哪個(gè)方向拍攝的？通過這樣的問題引起學(xué)生質(zhì)疑，為學(xué)生批判思維培養(yǎng)做好準(zhǔn)備。之后，教師向?qū)W生展示沃森、克里克提出的DNA結(jié)構(gòu)模型，設(shè)計(jì)問題：如果DNA位于外側(cè)，是否可以實(shí)現(xiàn)堿基互補(bǔ)配對原則，無法產(chǎn)生遺傳信息的穩(wěn)定遺傳？教師通過講解沃森、克里克的研究過程，讓學(xué)生根據(jù)掌握的知識內(nèi)容，對模型進(jìn)行質(zhì)疑，探究科學(xué)本質(zhì)。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)DNA結(jié)構(gòu)的研究，進(jìn)行自主構(gòu)建，通過這樣的方式，鼓勵學(xué)生質(zhì)疑，推翻前人的理論，構(gòu)建DNA結(jié)構(gòu)模型，培養(yǎng)學(xué)生批判性思維。在課堂教學(xué)中，教師做好問題設(shè)計(jì)，鼓勵學(xué)生質(zhì)疑，鼓勵學(xué)生思考和探究，實(shí)現(xiàn)學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)[3]。

（四）結(jié)合生物概念教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力

在高中生物教學(xué)中，概念知識是構(gòu)建生命觀念，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的基礎(chǔ)，因此，教師在教學(xué)中，結(jié)合概念知識內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生了解概念知識之間的關(guān)系，逐漸完善知識結(jié)構(gòu)。作為生物教師，需要結(jié)合生物學(xué)內(nèi)容，鼓勵學(xué)生歸納概念知識，深化概念知識理解。教師通過概念知識教學(xué)，能夠培養(yǎng)學(xué)生生物思維，鍛煉學(xué)生概念總結(jié)能力，啟發(fā)學(xué)生科學(xué)思維能力。例如，人教版高中生物必修一“組成細(xì)胞的分子”的教學(xué)中，教師在講解蛋白質(zhì)是生成生命活動的主要承擔(dān)者的相關(guān)知識時(shí)，針對氨基酸的概念知識內(nèi)容，根據(jù)教材中對氨基酸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的介紹，引導(dǎo)學(xué)生通過思考和討論，對幾種氨基酸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比，對其共同點(diǎn)進(jìn)行歸納，總結(jié)氨基酸的結(jié)構(gòu)。借助這樣的活動，讓學(xué)生感受氨基酸概念形成的過程，加深對概念知識理解。之后，教師結(jié)合問題：蛋白質(zhì)的功能與結(jié)構(gòu)有著怎樣的聯(lián)系？讓學(xué)生討論和探究。在課堂教學(xué)活動中，教師向?qū)W生展示氨基酸形成血紅蛋白的圖形，引導(dǎo)學(xué)生思考整個(gè)過程，借助直觀圖形，探究問題本質(zhì)，加深了學(xué)生對生物概念知識的理解，幫助學(xué)生掌握了氨基酸的序列、結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。通過這樣的方式，加深了學(xué)生對生物概念知識的理解。在高中生物課堂中，歸納和總結(jié)是概念構(gòu)建的重要思維方式，開展有效的課堂學(xué)習(xí)，能夠引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建完善的知識體系，提高學(xué)生歸納總結(jié)能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)生科學(xué)思維能力培養(yǎng)。

（五）利用社會性科學(xué)議題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，引起一系列的社會性問題，很多的社會性議題和生物學(xué)科有著密切關(guān)系，如轉(zhuǎn)基因、傳染病以及生物戰(zhàn)爭等。社會性議題有著爭議性的特點(diǎn)，在課堂教學(xué)中，教師讓學(xué)生討論和生物學(xué)科相關(guān)的社會性議題，引導(dǎo)學(xué)生思考和判斷，積極地參與社會事務(wù)，培養(yǎng)了學(xué)生的社會責(zé)任和擔(dān)當(dāng)。例如，在人教版高中生物必修二中，針對基因相關(guān)知識，教師可以引入轉(zhuǎn)基因生物與食品安全的社會性議題，組織學(xué)生開展課堂辯論活動，在活動開始時(shí)，讓學(xué)生提出自己的觀點(diǎn)。如，借助轉(zhuǎn)基因技術(shù)，解決糧食安全問題，轉(zhuǎn)基因食物能夠食用或者轉(zhuǎn)基因食物安全性問題較大，食用時(shí)應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎。根據(jù)兩種不同的觀點(diǎn)，教師應(yīng)當(dāng)鼓勵學(xué)生深入分析，做出相應(yīng)的評估，同時(shí)要結(jié)合自身的基礎(chǔ)知識，尋找相關(guān)的資料，為自身的觀點(diǎn)提供論據(jù)。如，轉(zhuǎn)基因食品中，只有少數(shù)類別的食品使得少數(shù)人群出現(xiàn)過敏等問題，同時(shí)，科學(xué)家對人民生命安全有很強(qiáng)的責(zé)任感，對轉(zhuǎn)基因食品做出安全評價(jià)后，才會在市場上推廣?；蛘邔Ψ降挠^點(diǎn)提出相應(yīng)的質(zhì)疑：安全性的檢驗(yàn)可能會因?yàn)榧夹g(shù)不到位，使得檢測不全，轉(zhuǎn)基因食品安全問題存在滯后性，科學(xué)家難以在短期內(nèi)做出絕對的安全保障。其他學(xué)生也可以說出自己的觀點(diǎn)：轉(zhuǎn)基因食品能夠給生活帶來便利，如提高營養(yǎng)品質(zhì)，但是，也可能會出現(xiàn)安全問題，如合成有毒蛋白的潛在威脅，因此，轉(zhuǎn)基因食品食用應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎。不同的學(xué)生有著不同的觀點(diǎn)，論據(jù)也有著各自的特色，讓學(xué)生結(jié)合論據(jù)表達(dá)自身的觀點(diǎn)。通過這樣的辯論活動，引導(dǎo)學(xué)生分析、評估和質(zhì)疑，實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維能力培養(yǎng)[4]。

（六）開展合作探究學(xué)習(xí)活動，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維

在新課程標(biāo)準(zhǔn)下，創(chuàng)造性思維是一種高級的思維。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)特和有意義的思維活動，能夠促使學(xué)生獨(dú)立思考和探索問題，采取新的思想方法解決問題，創(chuàng)新了課堂學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維能力。合作探究教學(xué)是以小組學(xué)習(xí)作為基礎(chǔ)的教學(xué)方式，借助小組合作探究，引導(dǎo)學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題，并結(jié)合問題進(jìn)行思考和探究。在整個(gè)合作學(xué)習(xí)和探究活動中，教師讓學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題，根據(jù)問題設(shè)計(jì)解決方案，鍛煉了學(xué)生問題思考和解決能力，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生創(chuàng)造思維的培養(yǎng)。例如，在人教版高中生物選擇性必修二“種群數(shù)量的變化”的教學(xué)中，教師需要對課堂重難點(diǎn)進(jìn)行分析，優(yōu)化課堂活動設(shè)計(jì)。在課堂導(dǎo)入時(shí)，教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的情境：2008年北京奧運(yùn)會，在全國都為之高興的時(shí)候，青島卻遇到了難題，因?yàn)轳R上要進(jìn)行帆船比賽的水面被滸苔占滿。這樣的現(xiàn)象是怎么發(fā)生的？應(yīng)該怎樣去解決呢？結(jié)合這樣的實(shí)際問題，將學(xué)生劃分相應(yīng)的小組，開展小組合作探究活動。教師則需要強(qiáng)調(diào)描述、解釋和預(yù)測種群數(shù)量的變化，構(gòu)建相應(yīng)的模型。在教學(xué)活動中，教師將學(xué)生劃分成兩個(gè)小組，提供相應(yīng)的資料，引導(dǎo)學(xué)生完成探究活動。

資料一：在營養(yǎng)和空間充足的情況下，某種細(xì)菌以20min/代的速度快速繁殖，提供產(chǎn)生后代的數(shù)量。

結(jié)合資料設(shè)計(jì)問題：n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式是什么？細(xì)菌種群的增長曲線是怎樣的？此種細(xì)菌的種群數(shù)量變化有著什么樣的特征？

資料二：在高斯實(shí)驗(yàn)中，高斯在0.5mL的培養(yǎng)液中，放了五個(gè)大草履蟲，每過24小時(shí)進(jìn)行一次數(shù)量統(tǒng)計(jì)，附帶統(tǒng)計(jì)的結(jié)果。

結(jié)合資料設(shè)計(jì)問題：草履蟲種群的增長曲線是怎樣的？增長曲線有著什么樣的特點(diǎn)？

通過這樣的兩個(gè)資料，引導(dǎo)學(xué)生開展思考和討論活動，掌握種群的增長數(shù)量曲線。通過這樣的合作探究活動，加深對種群的數(shù)量特征理解，掌握構(gòu)建種群增長模型的方法，將新舊知識聯(lián)系在一起，完善學(xué)生生物知識結(jié)構(gòu)[5]。

（七）結(jié)合生物實(shí)驗(yàn)過程，培養(yǎng)學(xué)生的演繹推理能力

在高中生物教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)是重要的教學(xué)內(nèi)容，開展生物實(shí)驗(yàn)主要是探究生命運(yùn)動本質(zhì)和規(guī)律，通過實(shí)驗(yàn)活動，鍛煉學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，為學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。因此，在實(shí)際的高中生物教學(xué)中，教師需要對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和過程，引導(dǎo)學(xué)生自主思考和探究，對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行推理，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的推理能力。教師借助探究性實(shí)驗(yàn)活動，強(qiáng)化了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)論進(jìn)行質(zhì)疑，并且提出相應(yīng)的假說，設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)一步提升了學(xué)生科學(xué)思維能力品質(zhì)。例如，新人教版高中必修2“基因在染色體上”的教學(xué)時(shí)，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容介紹了薩頓假說以及摩爾根的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)，結(jié)合生物學(xué)史內(nèi)容，鼓勵學(xué)生對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，開展思考討論活動。之后，教師讓學(xué)生根據(jù)之前的假說，完成實(shí)驗(yàn)活動設(shè)計(jì)，對摩爾根的解釋做出驗(yàn)證，同時(shí)，教師可以利用演繹法引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究，加深了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)重要性的認(rèn)識，實(shí)現(xiàn)了對學(xué)生科學(xué)思維能力的訓(xùn)練。

結(jié)束語

在高中生物教學(xué)中，通過培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，能夠幫助學(xué)生深入地理解生物知識，完善學(xué)生的生物知識結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。但是，對學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)是一個(gè)長期過程，作為高中生物教師，應(yīng)當(dāng)采取多樣化教學(xué)方式，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，進(jìn)一步提升高中生物課程的教學(xué)成效。

參考文獻(xiàn)

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