談高中生物教學(xué)中科學(xué)思維的培養(yǎng)

謝丹紅

(福建省龍巖市第二中學(xué) 364000)

科學(xué)素養(yǎng)是高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)之一，能引領(lǐng)學(xué)生積極主動探究新知，并基于此深入思考，尋求正確答案.此種自主探究結(jié)果的學(xué)習(xí)方式能激發(fā)學(xué)生潛在求知欲與成就感，提升生物學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量，對未來發(fā)展有著重要現(xiàn)實意義.

1 高中生物培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維現(xiàn)狀

(1)忽略知識內(nèi)在聯(lián)系；(2)忽略實驗探究過程；(3)忽略科學(xué)思維內(nèi)涵.

2 在高中生物教學(xué)中培養(yǎng)科學(xué)思維策略

2.1 應(yīng)用思維導(dǎo)圖

思維導(dǎo)圖是一種以主題為中心并基于此建立與其緊密相連的一級基本概念，再運用顏色、符號、詞匯、線條、圖片等形象化標(biāo)識逐級朝著四周發(fā)散，通過歸納、分析、整合知識呈現(xiàn)自然有機組織，有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)成績和發(fā)展思維水平.該工具無需過多標(biāo)注就能將每個知識點以及與其相關(guān)的內(nèi)容相聯(lián)系，減輕學(xué)生理解和記憶負(fù)擔(dān)，提高生物學(xué)習(xí)效率.雖然高中生物知識繁雜，然而知識網(wǎng)絡(luò)卻十分清晰.教材每個章節(jié)都有一個主題，如第一章和第二章分別為走進細(xì)胞和組成細(xì)胞的分子，故而上述兩個章節(jié)圍繞生物體基本單位細(xì)胞以及構(gòu)成細(xì)胞的不同有機物、無機物分子進行敘述.學(xué)生學(xué)習(xí)首章節(jié)后時將各個章節(jié)關(guān)鍵詞作為建構(gòu)框架重要因素并基于此繪制思維導(dǎo)圖，明確知識間緊密聯(lián)系的同時形成系統(tǒng)化知識網(wǎng).若學(xué)習(xí)的知識點較為相似，教師可指導(dǎo)學(xué)生從多方面比較其相同和異同點并基于此繪制思維導(dǎo)圖，由此形成橫向知識網(wǎng).以“細(xì)胞器之間的分工合作”教學(xué)為例，除了要比較八種不同細(xì)胞器，與項目所處位置、結(jié)構(gòu)特征、膜層數(shù)，還需歸納總結(jié)不同細(xì)胞器協(xié)同配合案例，如生物膜系統(tǒng)組成與分泌蛋白合成、分泌等，逐層強化學(xué)生科學(xué)思維.

2.2 巧用隱性信息

科學(xué)思維即在尊重證據(jù)與事實的基礎(chǔ)上以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那笾獞B(tài)度與科學(xué)探究思維方式解決實際問題.學(xué)生只有具備嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的態(tài)度才能強化科學(xué)思維，實現(xiàn)真正意義層面深度學(xué)習(xí).教師可挖掘教材中涵蓋的隱性信息并設(shè)置問題，使學(xué)生在深入思考中分析和解決問題，形成縝密思維，為強化科學(xué)思維做好鋪墊.學(xué)生在實驗教學(xué)中是否能準(zhǔn)確理解操作步驟是培養(yǎng)科學(xué)思維的關(guān)鍵所在，生物教師可挖掘?qū)嶒灢牧?、試劑、方法中涵蓋的隱性信息并指導(dǎo)學(xué)生掌握，使學(xué)生理解實驗操作步驟的同時形成嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的學(xué)習(xí)態(tài)度與科學(xué)思維.以“探究影響酶活性的條件”實驗教學(xué)為例，生物教材收錄該實驗運用淀粉酶對溫度對酶活性產(chǎn)生的影響進行探究，但并未說明為何運用過氧化氫酶探究pH對酶活性影響原因，是否可運用淀粉酶探究分析pH對酶活性產(chǎn)生影響？生物教師可運用教材實驗中涵蓋的隱性信息使學(xué)生深度思考知識，引領(lǐng)學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)思維，為強化科學(xué)探究中所需的思維奠定堅實基礎(chǔ).

2.3 重視學(xué)生學(xué)情

高中生物教師需結(jié)合學(xué)生學(xué)情和教學(xué)內(nèi)容從多方面優(yōu)化教學(xué)，例如科學(xué)合理選取材料，培養(yǎng)學(xué)生建模能力；模型具有顯著的立體化特征，能便于學(xué)生理解抽象知識.以“細(xì)胞器之間的分工合作”教學(xué)為例，由于細(xì)胞器知識繁瑣復(fù)雜，通過顯微鏡觀察無法清晰看到立體化細(xì)胞.對此，教師將學(xué)生分為若干小組制作植物細(xì)胞，拿出提前準(zhǔn)備的彩色顏料、棉花、彩色帶、鑷子、一個禮品盒蓋、膠水、剪刀等物品，先在盒蓋上粘貼灰色帶子作為細(xì)胞膜，再在其外部一圈粘貼黑色帶子充當(dāng)細(xì)胞壁，隨后運用鑷子夾取棉花蘸上綠色顏料后貼滿在細(xì)胞膜里.在棕色氣球中裝入少量沙后再打結(jié)，再運用膠水貼將氣球貼在細(xì)胞質(zhì)左中央?yún)^(qū)域充當(dāng)細(xì)胞核.拿取一個白色氣球裝入少量清水充當(dāng)液泡并運用膠水將其粘貼在細(xì)胞質(zhì)上.通過構(gòu)建細(xì)胞模型促使學(xué)生對植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)特征形成深入理解，最重要在此過程中體驗?zāi)Ｐ徒?gòu)方式，強化科學(xué)思維能力.

2.4 合理設(shè)置問題 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

高中生物教師可在教學(xué)中結(jié)合學(xué)生學(xué)情設(shè)置與知識內(nèi)容有關(guān)問題并將其串聯(lián)形成問題串，強化學(xué)生科學(xué)思維.

2.4.1 設(shè)置遞進式問題

所謂遞進式問題即知識和邏輯關(guān)系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上遵循由淺入深等環(huán)環(huán)相扣的問題串，之前問題是后面問題前提或鋪墊，后面問題則是前面問題延續(xù)，在培養(yǎng)學(xué)生深刻性思維中發(fā)揮著不可小覷作用.以“生態(tài)系統(tǒng)能量流動”教學(xué)為例，對于學(xué)生而言，該章節(jié)知識是一個重難點，因為能量為無法觸摸和肉眼觀察的存在，尤其能量流動相對復(fù)雜抽象，涉及較多概念.如果生物教師直接為學(xué)生講授該章節(jié)知識，學(xué)生不可避免會因理解困難產(chǎn)生枯燥感.所以，在教學(xué)中可涉及科學(xué)合理問題，引導(dǎo)學(xué)生分析理解概念形成.其中能量流動為過程性知識，涉及傳入-傳遞-轉(zhuǎn)化-散失四個過程，生物教師在設(shè)置問題時可根據(jù)上述過程實施分段處理.在第一過程中設(shè)置以下問題：“輸入能量以哪些形式存儲？有何用途？去向哪里？”根據(jù)上述分析后續(xù)營養(yǎng)級并設(shè)置以下問題串：①能量輸入→地球上生態(tài)系統(tǒng)總能量來自哪里？②能量轉(zhuǎn)化：從太陽能轉(zhuǎn)化至有機物中化學(xué)能→輸入生產(chǎn)者的能量以哪種方式村存儲？③涵蓋傳遞與散失的四個去向→生產(chǎn)者所固定能量有哪些方向？④植食性動物該如何獲取能量？去向有哪些？借助問題串促使學(xué)生清晰認(rèn)識能量流動各個階段，更從整體層面認(rèn)識能量流動過程.

2.4.2 設(shè)置精細(xì)化問題

啟發(fā)性問題強調(diào)“問”，教師根據(jù)知識內(nèi)容設(shè)置循序漸進的問題，啟發(fā)學(xué)生思維.設(shè)計精細(xì)化問題能使學(xué)生思維更具有深刻性，突破表面現(xiàn)象影響，深入思考和分析某一現(xiàn)象并在此基礎(chǔ)上提出新問題，經(jīng)合理猜想后設(shè)計實驗進行驗證，挖掘現(xiàn)象背后特征得出結(jié)論，使演繹與推理能力得到發(fā)展.精細(xì)化問題強調(diào)在設(shè)計時體現(xiàn)細(xì)而精，其中“細(xì)”即問題連貫性與邏輯性，若缺少上述兩點則會導(dǎo)致學(xué)生思維陷入困境，影響問題解決.“精”則“細(xì)”的基礎(chǔ)上進一步凝練“細(xì)”，同時還要緊抓問題關(guān)鍵點展開剖析，提升教學(xué)效果.以“遺傳因子發(fā)現(xiàn)”教學(xué)為例，該章節(jié)知識點則基于孟德爾兩大遺傳定律發(fā)現(xiàn)展開，由于學(xué)生尚未學(xué)習(xí)基因和減數(shù)分裂等知識，在理解知識時不可避免出現(xiàn)困難，需要生物教師先梳理知識，結(jié)合假說演繹過程設(shè)計問題，引導(dǎo)學(xué)生有的放矢思考學(xué)習(xí).在學(xué)習(xí)“一對相交性狀的雜交實驗”時，先提出孟德爾在實驗中先選取純種高莖豌豆與純種矮莖豌豆進行雜交，無論正交或反交子一代(F1)均為高莖.緊接著設(shè)置以下問題：①大家對于上述實驗結(jié)果現(xiàn)象有何疑問？②孟德爾針對此提出哪些問題？③F1自交產(chǎn)生的子二代F2中除了有高莖豌豆，更有矮莖豌豆，為什么矮莖性狀從無轉(zhuǎn)至有？其中是否隱藏某種必然規(guī)律？孟德爾針對上述情況提出以下見解：并非豌豆矮莖性狀消失，則是高莖性轉(zhuǎn)掩蓋矮莖，運用統(tǒng)計學(xué)分析得出3∶1的高矮莖性狀分離，請問這種現(xiàn)象是偶然嗎？該如何證明？通過設(shè)置嚴(yán)密邏輯問題鍛煉學(xué)生科學(xué)思維，并學(xué)會在設(shè)計實驗驗證假說，逐漸形成良好科學(xué)思維與習(xí)慣，為后續(xù)學(xué)習(xí)做好鋪墊.

2.5 營造良好氛圍 提升課堂教學(xué)效率

生物學(xué)科最為顯著的特征即以實驗理論與規(guī)律為探究知識基礎(chǔ)，由此說明實驗教學(xué)在生物學(xué)科重要性.但傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式過于單一枯燥，學(xué)生課堂學(xué)習(xí)后課后直接背誦實驗步驟，并未理解實驗真正意義，影響綜合素養(yǎng)提升.高中生物教師在教學(xué)過程中能可借助信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)實驗教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生探究興趣.數(shù)字化實驗是蓬勃發(fā)展信息技術(shù)下的產(chǎn)物，有著較高地安全性，最重要以清晰直觀方式突破重難點生物知識，改變傳統(tǒng)實驗教學(xué)耗時長且學(xué)生并未看到顯著生物現(xiàn)象現(xiàn)狀，深入理解生物知識，提高學(xué)習(xí)效率與生物教學(xué)質(zhì)量，強化學(xué)生科學(xué)思維.以“細(xì)胞器之間的分工合作”教學(xué)為例，由于細(xì)胞器知識繁瑣復(fù)雜，通過顯微鏡觀察無法清晰看到立體化細(xì)胞.對此，教師將學(xué)生分為若干小組制作植物細(xì)胞，拿出提前準(zhǔn)備的彩色顏料、棉花、彩色帶、鑷子、一個禮品盒蓋、膠水、剪刀等物品，先在盒蓋上粘貼灰色帶子作為細(xì)胞膜，再在其外部一圈粘貼黑色帶子充當(dāng)細(xì)胞壁，隨后運用鑷子夾取棉花蘸上綠色顏料后貼滿在細(xì)胞膜里.在棕色氣球中裝入少量沙后再打結(jié)，再運用膠水貼將氣球貼在細(xì)胞質(zhì)左中央?yún)^(qū)域充當(dāng)細(xì)胞核.拿取一個白色氣球裝入少量清水充當(dāng)液泡并運用膠水將其粘貼在細(xì)胞質(zhì)上.通過構(gòu)建細(xì)胞模型促使學(xué)生對植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)特征形成深入理解，最重要在此過程中體驗?zāi)Ｐ徒?gòu)方式，強化科學(xué)思維能力.

此外，教師還需為學(xué)生營造良好科學(xué)思維培養(yǎng)氛圍；環(huán)境對人的發(fā)展有著較大影響，教師在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維時需先充分明確其主體地位，放下身份權(quán)威，以友好隨和態(tài)度與學(xué)生溝通交流，學(xué)生在此氛圍中會調(diào)動探究知識積極性和和主動性，更能在此過程中與其他同學(xué)共同分享獲得知識的喜悅和挫折，共同分析和解決問題，突破重難點知識，為形成良好科學(xué)思維能力奠定基礎(chǔ).

總之，現(xiàn)代教育強調(diào)學(xué)生核心素養(yǎng)提升與發(fā)展，高中生物教師在全新教育背景下需積極培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維，促使學(xué)生在探究生物事實的基礎(chǔ)上通過推理和演繹生物規(guī)律明確生物現(xiàn)象，感悟生物學(xué)科特有的樂趣和魅力.高中生物教師在具體教學(xué)中需充分關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度與過程，改變以往過于注重成績而忽略學(xué)生探究和發(fā)展能力培養(yǎng)，引領(lǐng)學(xué)生在主動探索生物本質(zhì)的同時以科學(xué)思維解決實際問題，從而更好地適應(yīng)現(xiàn)代社會對人才提出的高水平和高水準(zhǔn)要求.