劉敬賀 晁 賀

（遼寧省大連市旅順第二高級中學 遼寧大連 116041）

1 發(fā)展科學思維的意義與價值

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《課程標準》）指出，高中生物學中的科學思維是指“尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態(tài)度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力”。作為生物學學科核心素養(yǎng)之一，科學思維是生物學學習的基礎和必備能力。在新高考背景下，試題注重對學生科學思維的考查，學生科學思維發(fā)展水平與其成績密切相關。在高中階段，教師應在課堂教學中滲透科學思維，培養(yǎng)學生的科學思維習慣和能力，使學生具備了解和解決現實生物學問題的能力，奠定學生未來學習和研究生物學知識的基礎能力。即使學生在未來不再繼續(xù)生物學或理工科的學習，科學思維對于他們在現實生活中進行合理預期與判斷也非常重要。

2 現階段學情與科學思維素養(yǎng)之間的關系

筆者從課堂活動、課后作業(yè)完成情況、考試卷面分析等方面對現階段學生的生物學學情進行分析匯總，普遍存在的問題有：學生的知識網絡不夠健全，對某些概念不清楚；回答問題時語言表述不完整，存在思維定勢；在情境中獲取信息的能力有待加強；重視知識，輕視生命觀念；對變量分析、實驗方法、實驗結論的理解不到位，實驗探究能力有待提高等。要構建完整的知識體系，建立概念間的邏輯關系是關鍵，這需要學生能夠基于生物學事實和證據，運用歸納、概括、建模等活動，即要求學生具備一定的科學思維素養(yǎng)。而學生回答問題時語言表述不完整，存在思維定勢則表明其思維不夠嚴謹全面，還未能真正具備科學思維素養(yǎng)。此外，科學思維素養(yǎng)注重證據性，注重證據的獲取與評價能力。要解決現階段學情中的這些問題，培養(yǎng)和提升學生科學思維是必需的。

3 基于科學思維培養(yǎng)的高中生物學課堂教學

在新課改的背景下，基于發(fā)展學生的科學思維這一理念，筆者將教學中的一些理解和方法分析、匯總如下。

3.1 科學思維應以充分完整的概念為基礎

《課程標準》中明確表明，發(fā)展科學思維的前提是“尊重事實和依據”?；诔浞质聦嵑妥C據支撐的概念學習，有利于學生進行歸納與概括、演繹與推理、建構模型等，進而更好地發(fā)展科學思維這一核心素養(yǎng)。例如，在“染色體變異”這一節(jié)的學習中，染色體組這一概念是學習二倍體、多倍體、單倍體等概念的基礎，是突破“染色體數目的變異”這一難點的關鍵。教材前面的章節(jié)通過“人染色體的掃描電鏡照片”和“雌雄果蠅體細胞染色體示意圖”展示了人類和果蠅的染色體組成，本節(jié)中又圖示了野生馬鈴薯的染色體組成，教師再補充果蠅配子的染色體組成圖片?；谶@些事實，結合減數分裂的實質，學生對于染色體組的概念就會有清晰明了的認知，能從事實中抽象出概念。在此基礎之上，教師利用教材“問題探討”中的相關信息，如根據馬鈴薯的野生祖先種有兩個染色體組的事實，引出二倍體的概念；通過分析二倍體減數分裂中發(fā)生錯誤產生的含有兩個染色體組的配子，與正常的二倍體的配子結合后形成的受精卵中有3個染色體組，歸納出三倍體的概念；通過同樣含有2個染色體組的配子結合后形成的受精卵中有4個染色體組的事實，歸納出四倍體的概念。然后，教師引導學生對不同細胞的染色體示意圖和基因型進行染色體組的分析與判斷，并歸納、概括出辨別染色體組的方法。上述的學習活動依據概念間的聯系步步展開、層層遞進，在發(fā)展了科學思維核心素養(yǎng)的同時，也對學生的學習情況進行即時的評價。

3.2 將科學思維的發(fā)展與科學史的教學結合起來

新教材的科學史中蘊含著豐富的實驗案例和科學家不迷信權威、敢于質疑的事例，教師可以通過分析科學家的實驗和故事性的科學史，引導學生體會和掌握科學嚴謹的思維過程，培養(yǎng)證據意識，形成批判質疑精神觀。例如，在“遺傳因子的發(fā)現”中，學生體會孟德爾在進行實驗、觀察現象和分析數據后通過合理的推測和想象提出假說，根據假說進行演繹推理和實驗驗證，最終得出結論的科學實驗流程，在經歷科研的過程中體會和掌握科學嚴謹的思維過程，進而培養(yǎng)科學思維的嚴謹性與全面性。再如，在“激素與內分泌系統”一節(jié)中，“思考·討論”欄目“促胰液素的發(fā)現”的科學史展現出斯塔林和貝利斯不迷信權威、敢于質疑是他們成功的必要條件，教師可據此培養(yǎng)學生批判質疑的精神和態(tài)度以及證據意識。再如，在“DNA的結構”一節(jié)中，在“DNA雙螺旋結構模型的建構”部分，“思考·討論”欄目“DNA結構模型的建構”將相關科學史以故事的形式展現出來，學生對材料進行分析，能夠體會到沃森和克里克的成功以豐富的學科知識儲備為前提，應用了多學科交叉的重要手段，科學思維、探索求真的科學精神以及善于應用前人的成果和與人合作是成功的關鍵。

3.3 將科學思維的發(fā)展與探究活動結合起來

在探究活動中，教師應注意挖掘隱藏的科學思維發(fā)展目標，使學生親身參與探究活動，手腦并用，培養(yǎng)科學思維。例如，在進行“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”這一“探究·實踐”活動中，學生可通過分組實驗，自主選擇實驗材料，觀察還原糖、脂肪、蛋白質與相應化學試劑產生的顏色反應。在蛋白質的檢測過程中，學生可以選擇對不同品牌生牛乳進行蛋白質的檢測，根據顏色的深淺來判斷蛋白質的含量。此過程，使學生明確生物組織中主要化合物的鑒定方法的同時，提高學生運用科學方法探究生活中關于食品安全、營養(yǎng)保健等方面的社會議題的能力，發(fā)展了學生的證據意識以及獲取證據、對證據的評價意識。

再如，將“細胞膜的結構和功能”中“利用廢舊物品制作生物膜模型”引入“細胞的物質輸入和輸出”這一章。教師課前分組，學生利用課外時間完成模型建構，于課堂展示并進行評價，以此作為本章節(jié)的導入情境。學生基于細胞膜的流動鑲嵌模型這一生物學事實進行模型建構，根據其結構及結構特點探討物質跨膜運輸的方式，以及在此基礎之上解釋生活中常見的生物學現象，分析、解決如蔬菜腌制、合理施肥等實踐問題。這樣的教學設計在遵循學生認知規(guī)律的基礎上發(fā)展科學思維素養(yǎng)，非常有效。

3.4 合理利用教材資源，設計思維訓練活動，訓練學生的邏輯思維。

教師可充分利用教材中的“思考與討論”“思維訓練”“練習與應用”“復習與提高”等欄目中的部分題目，創(chuàng)設情境，激發(fā)學生的思維，引導其進行討論交流，并針對學生在此過程中暴露的思維問題進行即時的評價反饋，進行指導。例如，在“染色體變異”一節(jié)對多倍體育種的教學設計中，教師可利用“聯系與應用”中“拓展應用”的第二題創(chuàng)設情境。教師給予一定的知識背景，通過設計一系列的問題串來創(chuàng)設問題情境，引導學生設計出獲得三倍體無子西瓜的流程（表1）。教師引導學生從三倍體的概念入手，通過對染色體組的數目變化規(guī)律進行推理分析，層層遞進，最終總結出獲取三倍體無子西瓜的多倍體育種流程，以此發(fā)展學生科學思維的全面性和流暢性。

表1 教師引導學生設計三倍體無子西瓜育種流程

綜上所述，教師通過從多角度、多層次地在教學設計中融入發(fā)展科學思維，在課堂教學中滲透科學思維，培養(yǎng)學生的科學思維習慣和能力，充分彰顯本學科的學科特點和育人價值。