高中生物教學(xué)提升學(xué)生科學(xué)思維策略探究

盧聰聰（山東省臨沂市沂水縣第一中學(xué)）

新課程標(biāo)準(zhǔn)中將科學(xué)思維納入高中生物學(xué)科的四維核心素養(yǎng)中?？茖W(xué)思維又被稱之為“科學(xué)邏輯”“理性思維”，泛指運用科學(xué)的方法解決問題進而產(chǎn)生的一系列理論規(guī)則。高中生學(xué)習(xí)的物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)學(xué)科之間存在緊密的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，其融合之處就在于“科學(xué)”。因此，落實科學(xué)思維教育不僅是生物學(xué)科教育的基本職責(zé)，更是高中生專業(yè)成長、深度發(fā)展不可或缺的思維能力品質(zhì)。簡言之，科學(xué)思維是貫穿于高中生物學(xué)科教育的基礎(chǔ)能力，學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展水平將對其學(xué)科學(xué)習(xí)產(chǎn)生重要影響。

一、高中生物科學(xué)思維能力培養(yǎng)的要點

（一）統(tǒng)籌兼顧，合理安排培養(yǎng)計劃

我們要立足學(xué)生視域解讀科學(xué)思維教育，學(xué)生科學(xué)思維能力的發(fā)展能對學(xué)生生物學(xué)科成績、學(xué)生個性行為、學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力的發(fā)展起到重要作用。從學(xué)生學(xué)科成績角度出發(fā)，在高中生物教學(xué)中大力發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維，能有效培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維，促使學(xué)生看待學(xué)科知識時更具邏輯性，對知識之間關(guān)聯(lián)的解讀更清晰、深刻；從學(xué)生個性行為角度出發(fā)，科學(xué)思維的培養(yǎng)能為學(xué)生個性發(fā)展帶來積極影響?？茖W(xué)思維強調(diào)知識之間的邏輯關(guān)系，以客觀事實為參照，以科學(xué)規(guī)律為依據(jù)。科學(xué)思維能力可以按照不同的分類思路產(chǎn)生多元化思維培養(yǎng)方向。

在高中生物科學(xué)思維能力培養(yǎng)過程中，教師需注意培養(yǎng)計劃的統(tǒng)籌兼顧，將能力培養(yǎng)目標(biāo)進行全面梳理和科學(xué)分配，實現(xiàn)目標(biāo)全覆蓋、課時全面訓(xùn)練。使學(xué)生能在不同特征的教學(xué)內(nèi)容中訓(xùn)練適合的科學(xué)思維目標(biāo)，達(dá)到較好的教育效果。

（二）循序發(fā)展，搭建能力培養(yǎng)階梯

學(xué)生在發(fā)展科學(xué)思維的同時受到科學(xué)思維模式的影響，以科學(xué)的眼光看待生活現(xiàn)象，以科學(xué)的行為分析、解決生活問題。久而久之，學(xué)生個性將向著更理性的方向發(fā)展，衍生出求真、務(wù)實、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)让篮闷焚|(zhì)；從學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力角度出發(fā)，科學(xué)思維的影響力不僅作用于生物學(xué)科，科學(xué)思維的內(nèi)涵與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等學(xué)科均存在緊密的關(guān)聯(lián)性。

科學(xué)思維能力的培養(yǎng)并非一蹴而就的教育任務(wù)，而是持續(xù)發(fā)展、逐步生效的教育活動。學(xué)生思維品質(zhì)的發(fā)展具有漸進性。認(rèn)知水平將隨著思維品質(zhì)的培養(yǎng)得以逐步提升。因此在高中生物科學(xué)思維能力培養(yǎng)過程中，教師需遵循學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，設(shè)計由簡到難、由低階到高階的科學(xué)思維能力培養(yǎng)階梯，促使學(xué)生科學(xué)思維能力獲得循序漸進的發(fā)展。

二、在高中生物課堂發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的有效策略

（一）模型教學(xué)法，以直觀演繹促進科學(xué)思維發(fā)展

高中生物知識涉及大量宏觀與微觀層面的內(nèi)容，具有一定抽象性，教師在展開教學(xué)時，運用語言難以調(diào)動學(xué)生生活經(jīng)驗，將知識內(nèi)容可視化。由于部分學(xué)生存在理解困難，教師可以采用培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的方式突破此類教學(xué)問題，將模型教學(xué)法融入課堂，讓學(xué)生在可視化模型內(nèi)容中感知生物概念、專業(yè)術(shù)語之間的內(nèi)在聯(lián)系，進而建立形象、生動的知識體系。模型教學(xué)法的應(yīng)用不僅在學(xué)生科學(xué)思維方面予以點撥，幫助學(xué)生更好地觀察科學(xué)知識形態(tài)，還能為學(xué)生滲透一類知識的學(xué)習(xí)方法，將抽象化事物形象化，促使學(xué)生深度掌握知識，獲得關(guān)鍵性能力。

例如，在人教版《普通高中教科書·生物學(xué)》必修1《分子與細(xì)胞》中的《促成細(xì)胞的分子》教學(xué)活動中，本課教學(xué)重點涉及微觀知識領(lǐng)域。細(xì)胞的內(nèi)部構(gòu)造是學(xué)生難以通過肉眼來觀察的。為使學(xué)生深度理解知識內(nèi)涵，了解構(gòu)成細(xì)胞的分子，教師可以采用模型教學(xué)法展開課堂教學(xué)。首先，教師可以為學(xué)生播放動畫微課程視頻《醫(yī)學(xué)3D 動畫演示：細(xì)胞內(nèi)部的各種細(xì)胞器及生命活動》，以3D 動畫作為教學(xué)模型，便于學(xué)生直觀感知細(xì)胞內(nèi)的多樣化分子結(jié)構(gòu)。該教學(xué)輔助視頻具有教育指向性，能以差異化顏色清晰區(qū)分細(xì)胞中不同分子的分區(qū)，便于學(xué)生清晰理解細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的構(gòu)成與形態(tài)，延伸科學(xué)思維；教師還可以為學(xué)生布置模型設(shè)計作業(yè)，請學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組，自主設(shè)計本課涉及細(xì)胞剖面模型。該教學(xué)活動具有一定趣味性，能有效錘煉學(xué)生科學(xué)思維品質(zhì)，促其核心素養(yǎng)發(fā)展。

（二）問題串聯(lián)法，以批判論證促進科學(xué)思維發(fā)展

科學(xué)思維是串聯(lián)多類型知識內(nèi)容，建立知識關(guān)系橋梁的思考工具，問題則是牽引學(xué)生科學(xué)思維的引線。在生物課堂，教師可以為學(xué)生設(shè)計一連串啟發(fā)性問題，借助問題串聯(lián)法啟迪學(xué)生科學(xué)思考。教師可以設(shè)計批判類問題，促使學(xué)生探究、驗證問題觀點的準(zhǔn)確性，從中獲得學(xué)習(xí)思路；教師可以設(shè)計論證類問題，促使學(xué)生在思考過程中產(chǎn)生論點，再圍繞論點尋找可供佐證的論據(jù)，進行論證探討。觀點的佐證和交流能以科學(xué)思維、科學(xué)邏輯為依據(jù)，促進學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

以人教版《普通高中教科書·生物學(xué)》必修2《遺傳與進化》中《生物的進化》一課為例，本課教學(xué)重點在于：讓學(xué)生了解生物進化的證據(jù)、原因、發(fā)展和變化。在本課教學(xué)中，教師可以采用問題串聯(lián)法啟迪學(xué)生科學(xué)思考。（1）試辯論：隔離在物種形成過程中是否起到重大影響作用？（2）你如何看待外來生物入侵現(xiàn)象？這一現(xiàn)象將對當(dāng)?shù)厣锒鄻踊男纬蓭砟男用娴挠绊懀?/p>

上述問題中，第一個問題緊扣“隔離”知識點，旨在通過辯論思考培養(yǎng)學(xué)生批判思維，學(xué)生能在辯證思考，萌生觀點的過程中發(fā)展科學(xué)思維；第二個問題則以啟迪學(xué)生論證思考為目標(biāo)，要求學(xué)生辯證地看待“生物多樣性”問題，科學(xué)、理性地解讀生物知識，看待生活現(xiàn)象。學(xué)生科學(xué)思維能在思辨中得以延伸。

（三）生物史學(xué)法，以歸納總結(jié)促進科學(xué)思維發(fā)展

高中生物課程中涵蓋部分與生物史有關(guān)的知識內(nèi)容。教師可以結(jié)合教材內(nèi)容或教學(xué)中涉及知識點的相關(guān)拓展歷史進行細(xì)化滲透。學(xué)生能立足宏觀角度看待生物學(xué)科知識的發(fā)展，在其發(fā)展脈絡(luò)中歸納前人經(jīng)驗，總結(jié)科學(xué)探究的教訓(xùn)和啟示，進而追本溯源，了解科學(xué)發(fā)展的本質(zhì)。教師可以為學(xué)生拓展生物史學(xué)閱讀材料，啟發(fā)學(xué)生提煉重點內(nèi)容，從史實中感悟科學(xué)家的情感、態(tài)度、價值觀，促學(xué)生以發(fā)展的眼光看待生物學(xué)科，培養(yǎng)科學(xué)思維；教師可以將生物史學(xué)融入知識教學(xué)中，向?qū)W生普及生物學(xué)事實和證據(jù)的發(fā)現(xiàn)、論證過程，科學(xué)看待生活中的生命現(xiàn)象以及規(guī)律，進而發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維。

例如，在人教版《普通高中教科書·生物學(xué)》選擇性必修1《穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)》中《神經(jīng)沖動的產(chǎn)生與傳導(dǎo)》一課教學(xué)中，該課教學(xué)重點包括“發(fā)現(xiàn)生物電”這一段學(xué)科知識探究歷史。教師可以借助該教學(xué)內(nèi)容引領(lǐng)學(xué)生歸納生物學(xué)科知識芻探思維規(guī)律，總結(jié)歷史發(fā)展結(jié)論，使學(xué)生在思辨中衍生對科學(xué)的思考，建立科學(xué)思維。教師可以引領(lǐng)學(xué)生閱讀教材內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生將探究注意力放在生物學(xué)家的探究思路上，簡要說明探究未知生物規(guī)律的一般思路，分析其科學(xué)性與邏輯性；教師可以在講解“神經(jīng)沖動”相關(guān)生物現(xiàn)象時，可以將相關(guān)史學(xué)材料穿插其中，便于學(xué)生全面了解該知識點，深度還原生物探究史，對相關(guān)知識的產(chǎn)生與發(fā)展產(chǎn)生科學(xué)的思考觀點。多樣化生物史學(xué)的應(yīng)用與滲透能有效深化學(xué)生學(xué)科解讀，促進學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展。

（四）實驗觀察法，以實踐探究促進科學(xué)思維發(fā)展

實驗課程以學(xué)生自主探究、獨立思考、實踐觀察活動為主體。學(xué)生能在深度觀察與實踐的過程中高效發(fā)展科學(xué)思維，深化對相關(guān)知識概念、科學(xué)理論的追問與探討。教師可以為學(xué)生優(yōu)設(shè)實驗教學(xué)活動，重視學(xué)生實驗過程中獨立思考、觀察、探究、交流的過程，為學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維能力提供契機。在上述多個實驗學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中，教師需為學(xué)生提供充足的學(xué)習(xí)時間和表現(xiàn)機會，促使實驗教學(xué)發(fā)揮其應(yīng)有的能力培養(yǎng)價值，為學(xué)生科學(xué)思維能力的發(fā)展注入活力。

例如，在人教版《普通高中教科書·生物學(xué)》必修1《分子與細(xì)胞》中《探究·實踐 探究植物細(xì)胞的吸水和失水》一課教學(xué)中，本課教學(xué)重點圍繞“細(xì)胞吸水與失水實驗”展開。要求學(xué)生能結(jié)合教材給出的生活現(xiàn)象提出問題，并作出假設(shè)，設(shè)計實驗活動檢驗假設(shè)觀點的正誤，形成優(yōu)秀的科學(xué)品質(zhì)。在實驗教學(xué)活動中，教師可以將培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力作為課時活動的重點，為學(xué)生設(shè)計科學(xué)思維能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)如下所示：

（1）獨立思考環(huán)節(jié)：在實驗提出問題、做出假設(shè)環(huán)節(jié)，教師為學(xué)生布置獨立思考任務(wù)，請學(xué)生結(jié)合教材中給出的問題和生活現(xiàn)象提出假設(shè)，并結(jié)合假設(shè)設(shè)計實驗的探究思路。

（2）觀察記錄環(huán)節(jié)：在“洋蔥鱗片葉”實驗過程中，教師為學(xué)生預(yù)留充分的觀察時間，請學(xué)生在實驗器材準(zhǔn)備、實施過程、實驗完成后分別進行細(xì)致地觀察與記錄。

（3）實踐探究環(huán)節(jié)：在實驗探究環(huán)節(jié)，教師可以為學(xué)生預(yù)留獨立思考任務(wù)，請學(xué)生結(jié)合個人設(shè)想調(diào)整實驗方法，觀察實驗結(jié)果。

（4）合作交流環(huán)節(jié)：完成實驗后，學(xué)生小組結(jié)合實驗的記錄結(jié)果展開活動反思。

上述實驗活動中蘊含豐富的科學(xué)思維能力培養(yǎng)契機。教師重視學(xué)生實驗過程中的思考、探究、交流與觀察，能為學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維能力賦能，促使學(xué)生在實驗中獲得更深層次的學(xué)習(xí)收獲。

（五）概念教學(xué)法，以含義解讀促進科學(xué)思維發(fā)展

高中生物教學(xué)中包含著理論概念教學(xué)這一環(huán)。向?qū)W生滲透知識概念，能有效培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識，促使學(xué)生深入了解科學(xué)內(nèi)涵，以更宏觀、客觀的視角解讀科學(xué)，其科學(xué)思維能力自然能獲得同步發(fā)展。教師可以為學(xué)生直觀滲透生物知識的概念，通過細(xì)化講學(xué)、舉例說明、案例參照等方式幫助學(xué)生直觀理解相關(guān)科學(xué)知識的內(nèi)涵。學(xué)生積累的生物理論知識越多，自主解釋科學(xué)知識、生成科學(xué)觀點的能力越強，其科學(xué)思維能力越能獲得有效的發(fā)展。

例如，在人教版《普通高中教科書·生物學(xué)》必修2《遺傳與進化》中《第2 節(jié) DNA 的結(jié)構(gòu)》一課教學(xué)中，本課理論知識的教學(xué)重點在于：讓學(xué)生掌握“DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建”“DNA的結(jié)構(gòu)”等知識。在課堂教學(xué)中，教師首先著重向?qū)W生說明DNA 的結(jié)構(gòu)，并以圖示法為學(xué)生構(gòu)建清晰的模型認(rèn)知；其次教師可以著重向?qū)W生滲透人類發(fā)現(xiàn)DNA 結(jié)構(gòu)、確定DNA 結(jié)構(gòu)的歷程。以科學(xué)史發(fā)展角度解釋這一科學(xué)原理，豐富學(xué)生對DNA 結(jié)構(gòu)概念的認(rèn)知；最后，教師可以指導(dǎo)學(xué)生在充分了解DNA 結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，組織學(xué)生自主繪制并創(chuàng)作DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，請學(xué)生基于前期課程的理解自主說明DNA 結(jié)構(gòu)相關(guān)理論知識。教師則可以在這一環(huán)節(jié)深度考查學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)的掌握情況，對學(xué)生科學(xué)思維能力學(xué)情的發(fā)展形成整體性把握。理論知識的正確認(rèn)知是學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維能力的必要條件。在教學(xué)活動中，通過設(shè)喻說理、概念滲透、建模說明等方式內(nèi)化學(xué)生理論知識基礎(chǔ)，能有效推動學(xué)生科學(xué)思維能力的發(fā)展，使學(xué)生發(fā)展思維時有法可依，有章可循。學(xué)生思維能力能在學(xué)習(xí)活動中獲得長足發(fā)展。