陳麗香

摘 要：高中生物學(xué)科作為科學(xué)領(lǐng)域的一門基礎(chǔ)學(xué)科，其學(xué)習(xí)和研究過程中需要運用多種科學(xué)思維方法，在高中生物教學(xué)中，對學(xué)生實施科學(xué)思維培養(yǎng)也具有非常重要的價值?？茖W(xué)思維包括歸納思維、演繹思維、科學(xué)實證、變量控制、假說演繹、批判性思維、模型構(gòu)建和系統(tǒng)思維等，與學(xué)生的思維拓展、能力提升關(guān)系密切。高中階段培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，有利于幫助高中生形成正確的科學(xué)態(tài)度、求真的科學(xué)思維，有利于促進(jìn)學(xué)生的學(xué)科知識掌握。

關(guān)鍵詞：高中；生物；學(xué)科思維

隨著新高考改革的深入推進(jìn)，高中生物教學(xué)也面臨著新的要求和挑戰(zhàn)，包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任、生物學(xué)科知識與技能、實驗設(shè)計與操作技能、生物科學(xué)學(xué)習(xí)方法等多重要求。其中，科學(xué)思維在高中生物教學(xué)中的價值不言而喻。科學(xué)思維能力是指通過觀察、實驗、推理和驗證等方式，進(jìn)行科學(xué)思考和問題解決的能力。在高中生物學(xué)科學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要運用科學(xué)思維能力去理解生物學(xué)的概念、原理和方法，探究生命現(xiàn)象和解決實際問題。培養(yǎng)科學(xué)思維能力不僅有助于提高生物科學(xué)的學(xué)習(xí)效果，還能夠發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力，對于學(xué)生未來的發(fā)展具有重要意義。

一、基于生物科學(xué)素養(yǎng)的學(xué)生科學(xué)思維概述

（一）科學(xué)思維相關(guān)概述

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版2020年修訂）提出“高中教育階段的生物學(xué)課程是科學(xué)領(lǐng)域的重要學(xué)科課程之一，其精要是展示生物學(xué)的基本內(nèi)容，反映自然科學(xué)的本質(zhì)”的觀點，由此彰顯了科學(xué)思維的重要性?？茖W(xué)思維是指基于科學(xué)原則和科學(xué)方法的一種思維方式，它旨在分析和解決自然界和人類生活中的問題，探究和揭示自然規(guī)律和生命奧秘。在高中生物學(xué)科中，科學(xué)思維是學(xué)生必須掌握的一項重要能力，它有助于學(xué)生理解生物科學(xué)知識，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力?？茖W(xué)思維的基本原則包括客觀性、精確性、系統(tǒng)性、邏輯性等。客觀性是指要基于事實進(jìn)行思考和判斷，不主觀臆斷；精確性是指要精確地描述和測量現(xiàn)象，使用準(zhǔn)確的術(shù)語；系統(tǒng)性是指要全面考慮問題，分析各種因素之間的聯(lián)系；邏輯性是指要遵循邏輯原則，推理要有據(jù)可循?？茖W(xué)思維的特點包括分析性、綜合性、創(chuàng)新性、實證性等。分析性是指要對問題進(jìn)行深入的分析和分解，找出關(guān)鍵因素；綜合性是指要將各種信息、觀點和方法進(jìn)行綜合，形成完整的認(rèn)識；創(chuàng)新性是指要敢于提出新的觀點和假設(shè)，探索新的研究方向；實證性是指要通過實驗和觀察來驗證假設(shè)和結(jié)論，以事實為依據(jù)[1]。

（二）高中生物教學(xué)中學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)的現(xiàn)狀

1.缺乏深度和廣度。科學(xué)思維作為思維方式之一，在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)隨著教學(xué)活動的不斷深入，實現(xiàn)深度和廣度的培養(yǎng)，尤其是對于生物學(xué)科而言，學(xué)生對知識的理解不能停留在淺層次，而是要確保學(xué)生對學(xué)科概念、性質(zhì)的深度把握。但是目前在高中生物教學(xué)中，很多教師對于某些科學(xué)概念和實驗只是簡單介紹，以學(xué)生知識掌握、記憶和考試為主，而沒有深入探討其原理和應(yīng)用，這可能導(dǎo)致學(xué)生對于科學(xué)知識的理解不夠深入，限制了其科學(xué)思維的發(fā)展。

2.缺乏實際操作。生物學(xué)科是一門實驗性學(xué)科，需要通過實驗來驗證理論和概念，尤其是高中生物所涉及的內(nèi)容較為抽象，是學(xué)生基于抽象概念的理解實現(xiàn)對知識的應(yīng)用和拓展的過程，因此對學(xué)生實際操作的要求更高。只有通過實際操作學(xué)生才能切實掌握知識概念，實現(xiàn)科學(xué)思維發(fā)展。但是目前在高中生物學(xué)科教學(xué)中，教師通常只是通過講解或演示來介紹實驗，而沒有讓學(xué)生親自動手操作，這可能導(dǎo)致學(xué)生對于科學(xué)實驗的方法和技巧理解不足，也限制了其科學(xué)思維的發(fā)展。

3.缺乏與實際生活的聯(lián)系。生物學(xué)科的知識與人們的日常生活密切相關(guān)，學(xué)生需要運用所學(xué)知識去解決實際問題，如分析遺傳病、設(shè)計實驗等，通過不斷地解決問題，學(xué)生的解決問題能力得到提高，這也為學(xué)生未來的工作和學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)。然而，在高中生物教學(xué)中，雖然部分生物教師也能夠?qū)⒔滩闹械膬?nèi)容進(jìn)行拓展，聯(lián)系實際生活，但是也僅僅局限在教材為學(xué)生展示的圖片中，沒有融合到學(xué)生的實際生活中。這會導(dǎo)致學(xué)生對于科學(xué)知識的應(yīng)用價值理解不足，也限制了其科學(xué)思維的發(fā)展。

4.缺乏對科學(xué)思維培養(yǎng)的重視。高中生物科學(xué)思維并沒有明確被列為高中生學(xué)科素養(yǎng)之一，但是基于課程標(biāo)準(zhǔn)的概念界定，生物學(xué)科作為科學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)之一，在生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維是重要內(nèi)容。樹立科學(xué)觀念是高中生物學(xué)科學(xué)習(xí)的又一重要任務(wù)，這需要學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)、方法和價值，樹立科學(xué)意識和科學(xué)觀念。但是在目前高中生物學(xué)科教學(xué)中，部分教師在教學(xué)設(shè)計時對學(xué)生的核心素養(yǎng)關(guān)注點更高，但是卻忽視了學(xué)生的科學(xué)思維培養(yǎng)，是高中生物教師對學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)不夠重視的表現(xiàn)之一[2]。

二、高中生物課堂中有效培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的路徑

（一）創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維

高中生物課程是生物學(xué)的基礎(chǔ)，對于學(xué)生掌握生物學(xué)基本理論和實踐技能具有重要意義，情境教學(xué)作為一種創(chuàng)新的教學(xué)方式，將其引入高中生物課堂，可以帶來多方面的價值。情境教學(xué)通過創(chuàng)設(shè)生動、真實的學(xué)習(xí)場景，使學(xué)生身臨其境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣。在情境中，學(xué)生可以感受到生物學(xué)的實際應(yīng)用，了解生物學(xué)的社會意義，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)熱情；情境教學(xué)將抽象的生物學(xué)知識融入具體的情境中，使學(xué)生更容易理解和記憶，動態(tài)的情境、形象地展示有助于學(xué)生形成深刻的印象，提高記憶效果；情境教學(xué)在創(chuàng)設(shè)情境的過程中，注重啟發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維，通過引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出假設(shè)、設(shè)計實驗等過程，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、創(chuàng)新思維和科學(xué)解決問題的能力；情境教學(xué)鼓勵學(xué)生發(fā)揮想象力，嘗試解決問題；在情境中，學(xué)生面臨的問題往往具有多種可能性，這為學(xué)生提供了創(chuàng)新的空間，通過引導(dǎo)學(xué)生探索新的解決方案，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。基于此，通過在高中生物課堂中設(shè)置多種情境，有利于加強(qiáng)對學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)。

例如，在高中生物《細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用》一課的教學(xué)中，本部分問題探討提出“培養(yǎng)酵母菌為什么有的需要通氣，有的卻需要密封？”酵母是學(xué)生生活中比較常見的物品，其核心成分是酵母菌，可以成為制作面食的重要材料，因此，與學(xué)生的生活關(guān)系更為密切。在探究“酵母菌的呼吸方式”時，在探究實驗中，學(xué)生得出酵母菌可以進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸兩種呼吸方式，且有氧呼吸產(chǎn)生大量二氧化碳和水，無氧呼吸產(chǎn)生酒精和少量二氧化碳。基于探究背景，教師可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)生活實驗情境“開放形式酵母菌發(fā)面”與“密封形式酵母菌發(fā)面”的區(qū)別，探究酵母菌的呼吸方式，其對照組為“不使用酵母菌”。在實際的情境中，學(xué)生能夠探究得到現(xiàn)象：1.“開放形式酵母菌發(fā)面”組，發(fā)好的面團(tuán)氣孔多，表面有水珠，有發(fā)酵氣味；2.“密封形式酵母菌發(fā)面”組，發(fā)好的面團(tuán)氣孔少、小，且有酒精味道；3.“不使用酵母菌”組面團(tuán)變化不大，內(nèi)部未產(chǎn)生明顯氣孔。以學(xué)生得出的實驗結(jié)果，進(jìn)一步融合生活情境開展探究，促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)觀察，鍛煉學(xué)生科學(xué)應(yīng)用思維。

（二）應(yīng)用問題引導(dǎo)，驅(qū)動深度學(xué)習(xí)

科學(xué)思維作為一種思維方式，在高中生物學(xué)習(xí)中的意義重大，而在高中生物課堂教學(xué)中，教師可以通過設(shè)置驅(qū)動問題的方式，引導(dǎo)學(xué)生深度探究，實現(xiàn)學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)。在新高考背景下，學(xué)生課堂的主體性應(yīng)當(dāng)被有效激發(fā)。問題設(shè)置由淺入深，引導(dǎo)學(xué)生逐步思考，培養(yǎng)他們的邏輯思維和推理能力，通過問題鏈的引導(dǎo)，學(xué)生可以在探索問題的過程中，不斷發(fā)現(xiàn)新的知識和解決問題的方法，提高他們的創(chuàng)新思維和實踐能力。以問題設(shè)計的方式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，有利于促進(jìn)學(xué)生想象力發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生在課堂中展示自己真實想法，鍛煉學(xué)生思維，啟發(fā)學(xué)生思考，學(xué)生更加明確教師在課堂中所講述的關(guān)鍵內(nèi)容，積極參與課堂學(xué)習(xí)，有助于實現(xiàn)良好的學(xué)習(xí)效果。

例如，在高中生物《蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者》一課的教學(xué)中，主要核心內(nèi)容為：對蛋白質(zhì)的功能和結(jié)構(gòu)有所了解，明確氨基酸的結(jié)構(gòu)特點及形成蛋白質(zhì)的過程；了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能多樣性的原因。學(xué)生初次在細(xì)胞與分子中認(rèn)識蛋白質(zhì)這一物質(zhì)，對生物學(xué)科的認(rèn)識開始從具體到抽象，因此，在本部分教學(xué)中，教師可以為學(xué)生設(shè)置層層遞進(jìn)的問題鏈，彰顯對科學(xué)思維的引導(dǎo)：1.蛋白質(zhì)由哪些元素組成？2.蛋白質(zhì)的基本單位是什么？3.蛋白質(zhì)有哪些種類？4.蛋白質(zhì)在生命體中發(fā)揮了哪些作用？5.蛋白質(zhì)的合成過程是怎樣的？6.蛋白質(zhì)多樣性的原因是什么？7.蛋白質(zhì)在生活中的應(yīng)用舉例說明。從這七個問題出發(fā)，其中對蛋白質(zhì)的認(rèn)識、蛋白質(zhì)的生物認(rèn)識、蛋白質(zhì)的類型認(rèn)識、蛋白質(zhì)的特性、合成過程、多樣性等多個方面，由微觀到宏觀，由抽象到具體，層層遞進(jìn)，對學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展進(jìn)行全面考查，在問題中實現(xiàn)學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)。

（三）開展項目探究，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

項目探究活動在高中生物科學(xué)思維培養(yǎng)中具有重要價值。通過項目探究，學(xué)生可以在實踐中親身體驗生物學(xué)知識，培養(yǎng)觀察、實驗和獨立思考的能力，項目教學(xué)對于高中生科學(xué)思維的培養(yǎng)意義深遠(yuǎn)。

首先，以預(yù)測分析做好科學(xué)思維培養(yǎng)準(zhǔn)備，在活動開始前，學(xué)生可以根據(jù)已有的知識進(jìn)行預(yù)測，然后在實驗中通過觀察和記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證。這種預(yù)測和分析的過程可以幫助學(xué)生深化對生物學(xué)知識的理解，同時也訓(xùn)練了他們的科學(xué)思維方法。其次，以項目探究活動強(qiáng)調(diào)科學(xué)思維培養(yǎng)，尤其是在進(jìn)行生物實驗時，學(xué)生需要設(shè)計實驗流程、選擇合適的實驗設(shè)備、分析實驗數(shù)據(jù)等。這個過程不僅培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力，還讓他們在實踐中學(xué)習(xí)到科學(xué)的研究方法，進(jìn)一步提升了他們的科學(xué)思維能力。最后，以興趣引導(dǎo)進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生的思維培養(yǎng)，項目探究活動通常具有趣味性和實用性，可以激發(fā)學(xué)生對生物學(xué)的興趣，使他們更加主動地學(xué)習(xí)和探究生物科學(xué)知識，當(dāng)學(xué)生感到學(xué)習(xí)是有意義的事情的時候，他們會更愿意投入時間和精力去思考和探索問題，這也為培養(yǎng)他們的科學(xué)思維提供了良好的環(huán)境。

例如，在高中生物《細(xì)胞的衰老和死亡》一課的教學(xué)中，教師可以為學(xué)生設(shè)置驅(qū)動項目“個體衰老與細(xì)胞衰老的關(guān)系”，基于總體項目及學(xué)生的科學(xué)思維培養(yǎng)目標(biāo)，教師還為學(xué)生設(shè)置了子項目“人體衰老癥狀及其出現(xiàn)的原因”“細(xì)胞死亡的概念”等，在項目背景下，教師為學(xué)生展示了“燙傷表皮的細(xì)胞死亡圖片”“骨折后細(xì)胞死亡的3D動態(tài)演示”“癌癥病毒攻擊人體細(xì)胞導(dǎo)致細(xì)胞死亡的動態(tài)演示”等驅(qū)動活動，引導(dǎo)學(xué)生在驅(qū)動下開展項目學(xué)習(xí)。在項目中，教師對學(xué)生提出問題“細(xì)胞衰老和細(xì)胞凋亡的區(qū)別”“細(xì)胞凋亡的利弊分析”，為學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展提供進(jìn)階引導(dǎo)，以任務(wù)為切口，引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)思維與學(xué)科知識的交流互動，為學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展提供途徑，助推學(xué)生科學(xué)思維的構(gòu)建。

（四）構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，發(fā)展邏輯思維

在高中生物學(xué)習(xí)中，數(shù)據(jù)模型是一種重要的學(xué)習(xí)方法，能夠幫助我們更好地理解和掌握生物學(xué)的概念和原理，其包括分子結(jié)構(gòu)模型、細(xì)胞結(jié)構(gòu)模型、生物過程模型、生態(tài)系統(tǒng)模型、遺傳模型、生物多樣性模型、生物進(jìn)化模型和藥物作用模型，融合了高中生物各階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容。一方面，通過引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)數(shù)據(jù)模型，可以培養(yǎng)學(xué)生的洞察力和透過事物現(xiàn)象揭示本質(zhì)特性的能力。數(shù)據(jù)模型是一種描述和表達(dá)生物現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的有效工具，它能夠?qū)?fù)雜的生物現(xiàn)象簡化和抽象化，幫助學(xué)生更好地理解生物學(xué)的本質(zhì)。

例如，在《生長素的生理作用》一課的教學(xué)中，可以通過引入數(shù)學(xué)曲線模型，讓學(xué)生理解生長素作用的兩重性，掌握生長素濃度的最適范圍以及不同濃度的生長素對植物生長的影響。另一方面，借助虛擬仿真實驗開展概念模型教學(xué)，可以激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，為他們提供更多思考和探究的機(jī)會。虛擬仿真實驗?zāi)軌蚰M真實的生物學(xué)實驗，讓學(xué)生親身體驗實驗過程，加深對生物學(xué)知識的理解和記憶。同時，概念模型也是一種有效的學(xué)習(xí)工具，它能夠?qū)?fù)雜的生物現(xiàn)象簡化和抽象化，幫助學(xué)生更好地理解生物學(xué)的概念和原理[3]。

例如，在高中生物“被動運輸”知識點的學(xué)習(xí)中，植物的吸水和失水過程是滲透系統(tǒng)在完成作用，但是生物畢竟是微觀的，通過肉眼對植物的吸水和失水過程觀察并不明顯，且極少數(shù)高中會為學(xué)生配備開展實驗探究的相關(guān)器材，因此高中生物教師可以通過構(gòu)建動態(tài)數(shù)據(jù)模型的方式，引導(dǎo)學(xué)生深入了解該知識點。首先，教師要結(jié)合該知識點為學(xué)生準(zhǔn)備相關(guān)模型材料，包括玻璃紙、透析膜、漏斗等，玻璃紙的作用是模擬細(xì)胞膜；其次，教師在課堂中不要著急為學(xué)生演示模型，而是先引導(dǎo)學(xué)生開展科學(xué)思考，猜想“物質(zhì)是如何實現(xiàn)運輸?shù)摹?？激發(fā)學(xué)生對生物學(xué)科的濃厚興趣；最后，教師引導(dǎo)學(xué)生通過分組的方式利用材料模擬被動運輸過程，讓學(xué)生明確看到漏斗內(nèi)液體高度變化，觀察并總結(jié)被動運輸現(xiàn)象，理解植物細(xì)胞的吸水和失水過程，使抽象知識具體化，實現(xiàn)學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)。

結(jié)束語

綜上所述，在新高考背景下，高中生物教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維已成必然趨勢。對于高中生物教師而言，應(yīng)當(dāng)提高對學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)的重視度，改變教學(xué)觀念，通過多樣方法培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，提高學(xué)生對生物知識的理解、掌握和應(yīng)用能力，為學(xué)生的思維發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)，提高學(xué)生綜合素養(yǎng)的同時落實高中生物學(xué)科育人的基本要求。

參考文獻(xiàn)

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