高中生物科學(xué)思維素養(yǎng)的內(nèi)涵與培養(yǎng)策略

曾偉東

隨著課程改革的不斷深入，新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生物學(xué)科提出了新的教學(xué)要求。學(xué)生的科學(xué)思維方式對(duì)提高學(xué)習(xí)生物能力具有決定性作用，科學(xué)思維素養(yǎng)的培養(yǎng)可以增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)探究問(wèn)題的能力，強(qiáng)化知識(shí)的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性。因此，教師應(yīng)將生物科學(xué)思維融入教學(xué)之中，開(kāi)展多樣化的生物思維培訓(xùn)，從而提高學(xué)生的綜合思維素養(yǎng)能力。

一、高中生物科學(xué)思維素養(yǎng)內(nèi)涵概況

科學(xué)思維是指尊重科學(xué)事實(shí)和證據(jù)的思考習(xí)慣及能力，它要求學(xué)生具備嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，能運(yùn)用科學(xué)思維認(rèn)識(shí)和解決生活實(shí)際問(wèn)題?？茖W(xué)思維必須符合認(rèn)知規(guī)律，遵循科學(xué)有效的邏輯規(guī)律，要正確呈現(xiàn)客觀(guān)事物及其規(guī)律，并正確地將邏輯規(guī)律運(yùn)用到推理的活動(dòng)中，從中不斷取得合理正確的結(jié)果。科學(xué)思想具備一定的客觀(guān)性、準(zhǔn)確性、可驗(yàn)證性及可預(yù)見(jiàn)性。高中生物的科學(xué)思維是運(yùn)用理性意識(shí)、批判性意識(shí)和創(chuàng)造性意識(shí)來(lái)面對(duì)生物知識(shí)，它可以幫助學(xué)生正確理解和解釋生物學(xué)，科學(xué)有效地處理生物問(wèn)題。

二、高中生物科學(xué)思維素養(yǎng)培養(yǎng)的價(jià)值

1. 運(yùn)用科學(xué)思維激發(fā)學(xué)生解決問(wèn)題的能力

生物教材內(nèi)容一般側(cè)重于生物學(xué)的發(fā)展過(guò)程和歷史，學(xué)生在探索生物學(xué)科的歷程中對(duì)每一個(gè)生物事件都有著深刻的認(rèn)識(shí)。老師通過(guò)將生物學(xué)的科學(xué)思維傳授給學(xué)生，使他們了解更多的生物現(xiàn)象和學(xué)到與人體健康相關(guān)的知識(shí)，對(duì)提高學(xué)生的理性思維素養(yǎng)有一定的積極作用。此外，科學(xué)思維素養(yǎng)的培養(yǎng)還可以檢驗(yàn)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法研究和解決生活問(wèn)題的能力。在課堂上，老師為學(xué)生提出生物學(xué)問(wèn)題，學(xué)生在思考的過(guò)程中，認(rèn)知能力和理性思維會(huì)達(dá)到一定的水平，在他們解決日常問(wèn)題時(shí)，便能感受到科學(xué)思維的重要價(jià)值和理性思維的魅力。

2. 運(yùn)用科學(xué)思維培養(yǎng)學(xué)生的理性表達(dá)能力

科學(xué)思維可以引導(dǎo)學(xué)生正確的思維發(fā)展，使他們積極地接受教師傳授的知識(shí)，不斷探索新知識(shí)。當(dāng)學(xué)生通過(guò)自己的努力探索他們想理解的問(wèn)題時(shí)，他們會(huì)不斷思考問(wèn)題的根源以及思考解決方法。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生構(gòu)建起適合自己的知識(shí)體系，在回答問(wèn)題的表達(dá)能力上也會(huì)做到更加理性和清晰。

三、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)面臨的困難

（一）生物課程課時(shí)較少

教師沒(méi)有太多時(shí)間來(lái)系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)。據(jù)調(diào)查，在高中，每個(gè)班級(jí)在每周只安排2-3節(jié)生物課，生物課的教學(xué)時(shí)間與其他科目相比相對(duì)較少，生物學(xué)科本身的教學(xué)任務(wù)也比較多，在完成基本教學(xué)任務(wù)之后就很少有課堂的時(shí)間來(lái)開(kāi)展科學(xué)思維訓(xùn)練，只能采取偶爾或者利用課外時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)思維訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生很少參與到此項(xiàng)技能的訓(xùn)練，科學(xué)思維教學(xué)的效果也并不是很理想。

（二）學(xué)生對(duì)生物的重視程度不夠

經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很多家長(zhǎng)和學(xué)生對(duì)生物學(xué)科的重視程度不夠。由于大量的主科的作業(yè)以及考試要占用大部分的時(shí)間，生物的學(xué)習(xí)被安排在次要的位置，在學(xué)習(xí)和訓(xùn)練上的時(shí)間相對(duì)較少，也很少有學(xué)生愿意將課外時(shí)間用于生物學(xué)研究。有的學(xué)生甚至認(rèn)為，要想在生物學(xué)上拿高分，只要將生物書(shū)本背誦就可以，沒(méi)有考慮到科學(xué)的思維素養(yǎng)的提高。

（三）老師的教學(xué)能力和水平不足

很多生物教師的專(zhuān)業(yè)教學(xué)能力和水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，在提高學(xué)生的科學(xué)思維能力上沒(méi)有具體的方法和策略。只有很少的教師認(rèn)識(shí)到新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維文化的重要意義，但由于教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)教材的掌握不夠深入，無(wú)法有效地實(shí)施科學(xué)思維教學(xué)。還有的生物教師對(duì)“科學(xué)思維素養(yǎng)”的認(rèn)識(shí)不夠深刻?？傊?，受各種現(xiàn)實(shí)條件的限制，他們不能將科學(xué)思維滲透到日常的生物教學(xué)中。

四、高中生物科學(xué)思維素養(yǎng)的培養(yǎng)策略

（一）運(yùn)用多媒體技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，手機(jī)、電腦、投影儀等多樣化媒體設(shè)備的出現(xiàn)，為教師的個(gè)性化教學(xué)提供了更多機(jī)會(huì)和方法。老師也可在生物教學(xué)過(guò)程中，利用多媒體，讓學(xué)生看到與教學(xué)有關(guān)的視頻和動(dòng)畫(huà)等，并利用直觀(guān)的、可視化的實(shí)踐教學(xué)構(gòu)建相應(yīng)的生物學(xué)模式。例如，在講授《遺傳學(xué)與進(jìn)化》一課時(shí)，由于基因突變的概念比較抽象，無(wú)法用實(shí)驗(yàn)來(lái)演練，此時(shí)教師就可以讓學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)搜索相關(guān)基因突變視頻，學(xué)生在收集和觀(guān)看基因突變的視頻過(guò)程中，可以了解更多的關(guān)于基因工程的知識(shí)，豐富教材以外的生物知識(shí)，從而有效培養(yǎng)他們的科學(xué)思維。又比如，在講授《細(xì)胞的生命歷程》一課時(shí)，細(xì)胞的有絲分裂很難在現(xiàn)實(shí)中觀(guān)察，將相關(guān)的動(dòng)畫(huà)在課堂上展示給學(xué)生，讓他們?cè)敿?xì)了解細(xì)胞有絲分裂的原理和過(guò)程，了解細(xì)胞分裂的連續(xù)性和有序性的邏輯聯(lián)系，形成對(duì)細(xì)胞有絲分裂的理性思維。

（二）利用生物科學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

生物科學(xué)的歷史經(jīng)歷從無(wú)知到啟蒙再到科研改造，實(shí)現(xiàn)生物學(xué)進(jìn)展的質(zhì)變與量變。這一進(jìn)展歷程，是生物學(xué)家以及整個(gè)人類(lèi)社會(huì)不斷質(zhì)疑生物學(xué)現(xiàn)象并達(dá)成認(rèn)知的必然成果，而這些質(zhì)疑也終將促進(jìn)生物學(xué)的有效進(jìn)展。整個(gè)生命科學(xué)的發(fā)展史中，如細(xì)胞學(xué)說(shuō)的形成過(guò)程、光合作用的探索過(guò)程、生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程等，都承載了生物學(xué)家的艱苦思索與科研工作。每項(xiàng)試驗(yàn)的成功不但依靠科研人員的細(xì)心考察，更依靠在試驗(yàn)過(guò)程中認(rèn)真的態(tài)度和科學(xué)的試驗(yàn)方法。這種科研方式是介紹生命科學(xué)必不可少的基礎(chǔ)知識(shí)，如假說(shuō)推理、同類(lèi)推理、同位素標(biāo)記和對(duì)照性試驗(yàn)等，是人類(lèi)科學(xué)思維文化的整體反映。而利用生物科學(xué)史培養(yǎng)的學(xué)生思維主要有三種方法。

首先，教師要向?qū)W生講解生物科學(xué)史思想，讓學(xué)生清楚地了解科學(xué)家是怎樣進(jìn)行研究生物學(xué)和實(shí)驗(yàn)的，從而為學(xué)生研究生物學(xué)奠定基礎(chǔ)。學(xué)生清晰的生物學(xué)思維方式的形成是提高課堂生物學(xué)教學(xué)效果的有效保證。

其次，向?qū)W生演示生物科學(xué)史實(shí)驗(yàn)。對(duì)于生物科學(xué)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的生物實(shí)驗(yàn)，教師可以利用多媒體播放生物實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，在播放過(guò)程中，教師要尊重學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程自己對(duì)其講解。

最后，讓學(xué)生進(jìn)行生物科學(xué)史思考。老師完成生物課知識(shí)的講授后，應(yīng)該讓學(xué)生自己思考，思考生物學(xué)習(xí)過(guò)程中各種知識(shí)的原理和方法，對(duì)教材內(nèi)容提出問(wèn)題和質(zhì)疑，思考其新的解決思路和改進(jìn)方法，讓學(xué)生能夠利用已有的生物學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合生物教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)更完整的生物知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，讓生物的學(xué)習(xí)變得簡(jiǎn)單化。

（三）利用實(shí)驗(yàn)思維訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

教師要實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)，首先要對(duì)生物學(xué)科的特點(diǎn)有透徹地了解。作為自然科學(xué)的一部分，生物學(xué)的主要目的是解釋生命活動(dòng)和正確地改造自然社會(huì)。考慮到生物學(xué)科涵蓋的方面比較廣泛，教師在向?qū)W生傳授生物學(xué)知識(shí)之外，還應(yīng)制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)科學(xué)思維。

首先，利用探索性實(shí)驗(yàn)方法培養(yǎng)學(xué)生的思考能力和創(chuàng)新能力。教師可以通過(guò)教材的實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)生活相結(jié)合，讓學(xué)生運(yùn)用創(chuàng)造性思維解決問(wèn)題。教師要將實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)替換為探索性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)，并從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題，這樣可以在很大程度上提高學(xué)生的科學(xué)思維水平。例如，教師引導(dǎo)學(xué)生做酵母菌探索細(xì)胞呼吸的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)習(xí)體會(huì)現(xiàn)實(shí)生活中的釀酒原理，思考釀酒的過(guò)程并提出相關(guān)問(wèn)題。

其次，利用近年高考考試題訓(xùn)練學(xué)生的思維能力。教師把高考題中的生物知識(shí)部分作為案例來(lái)講解，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明產(chǎn)生現(xiàn)象的原因，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)操作方法，并對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行構(gòu)思，以培養(yǎng)學(xué)生的解題思路能和邏輯推理能力。此外，教師將歷年的高考試題進(jìn)行整合采編，使試題更加全面、完整、更貼近教學(xué)研究，鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑，對(duì)現(xiàn)象積極思考，從而培養(yǎng)他們解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（四）采用參與式教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

1. 加強(qiáng)師生之間的和諧關(guān)系，有效實(shí)施參與式教學(xué)

培養(yǎng)師生情感，實(shí)現(xiàn)情感交流是學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的推動(dòng)力。在參與式教育中，師生平等，學(xué)生對(duì)老師的喜愛(ài)會(huì)無(wú)形中增加他們對(duì)課堂的精神投入。在教學(xué)過(guò)程中，生物教師首先要學(xué)會(huì)關(guān)心學(xué)生學(xué)習(xí)和生活，在學(xué)生面臨問(wèn)題時(shí)，用和藹的態(tài)度給學(xué)生講解問(wèn)題產(chǎn)生的原因，并給予正確的解答。對(duì)于一些生物知識(shí)的講解，教師可以采用游戲或者活動(dòng)的方式，讓學(xué)生積極參與到實(shí)踐和討論中，在活動(dòng)和游戲中，師生的關(guān)系更為密切，教師更能獲得學(xué)生的信任和認(rèn)可，在互動(dòng)中教師更能發(fā)揮參與式教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)提高學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)的效果會(huì)更加有效。例如：為了拉近師生距離，可以設(shè)計(jì)一個(gè)小游戲，教師提前準(zhǔn)備好許多小植株，讓學(xué)生分成小組，每組在三分鐘內(nèi)觀(guān)察討論一盆植株，要詳細(xì)地觀(guān)察外形、根莖以及紋理等;過(guò)三分鐘后，每個(gè)小組選出一個(gè)人來(lái)講述觀(guān)察的內(nèi)容，通過(guò)各個(gè)小組的回答，教師再進(jìn)行補(bǔ)充，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳镎Z(yǔ)言，教學(xué)生合理的生物思考。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生在和諧的教學(xué)氛圍中學(xué)習(xí)，對(duì)提升教學(xué)效果非常有效。

2. 重視習(xí)題講解過(guò)程，組建系統(tǒng)性知識(shí)框架

學(xué)生在解答生物習(xí)題過(guò)程中，是否能高效且準(zhǔn)確地整理出題干信息，并給出符合邏輯的條理性答案，對(duì)于提高學(xué)生生物學(xué)習(xí)能力和成績(jī)至關(guān)重要。在新授課中，學(xué)生只是一味地接受新知識(shí)的灌輸，知識(shí)點(diǎn)零散繁雜，不利于知識(shí)的消化吸收。但是在習(xí)題講解過(guò)程中，學(xué)生會(huì)在習(xí)題解答和老師的講解中，將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行歸納整合，構(gòu)建系統(tǒng)的知識(shí)框架，這是培養(yǎng)和提升學(xué)生科學(xué)思維的重要途徑。因此，教師要重視生物相關(guān)習(xí)題的講解，一方面，按照知識(shí)系統(tǒng)的邏輯順序進(jìn)行引導(dǎo)，簡(jiǎn)單題目重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)概念辨析;難度大的題目則重教學(xué)生解題思路和方法，通過(guò)這樣的方式來(lái)幫助學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行二次吸收，同時(shí)還能夠做到對(duì)沒(méi)有掌握的知識(shí)進(jìn)行查缺補(bǔ)漏;另一方面，對(duì)同一知識(shí)點(diǎn)的不同題型作橫向比較，不同題型可以培養(yǎng)學(xué)生不同類(lèi)型的科學(xué)思維，鍛煉學(xué)生的比較分析能力。此外，在講解難題和復(fù)雜題目時(shí)，教師要與學(xué)生一起解題，親近學(xué)生、了解學(xué)生，并對(duì)不同層次水平的學(xué)生采用不同的方式講解，做到因材施教。最后，適時(shí)開(kāi)展學(xué)生自命題活動(dòng)，讓學(xué)生做出題人，比如以小組為單位，針對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行自主命題或者改編，再與其他小組進(jìn)行交換解題。在這一過(guò)程中可以培養(yǎng)學(xué)生的小組合作意識(shí)和創(chuàng)新性思維，進(jìn)而達(dá)到提升學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)的目的。

3. 情境懸念調(diào)動(dòng)積極性

教師可以創(chuàng)造有趣或現(xiàn)實(shí)的生活情境，以增強(qiáng)學(xué)生的代入感和學(xué)習(xí)熱情。例如：教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)TTP情境實(shí)驗(yàn)，用刺激青蛙的坐骨神經(jīng)的照片組做成一個(gè)教學(xué)情境來(lái)介紹神經(jīng)的傳遞知識(shí)。這樣的情境會(huì)引起學(xué)生的興趣和注意，在情境教學(xué)中，教師要設(shè)置幾個(gè)關(guān)鍵性的問(wèn)題來(lái)制造懸念，讓學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)行思考和觀(guān)察，這將更有利于他們主動(dòng)參與學(xué)習(xí)。

4. 讓學(xué)生參與到獎(jiǎng)懲機(jī)制之中

每個(gè)學(xué)生都想獲得老師的表?yè)P(yáng)。在生物教學(xué)中，教師可以建立一個(gè)評(píng)價(jià)獎(jiǎng)懲機(jī)制，引導(dǎo)學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中積極主動(dòng)、保持好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，評(píng)價(jià)機(jī)制的建立在生物學(xué)習(xí)中起著重要作用。同時(shí)，老師也需要注意，不要把學(xué)生知識(shí)的熟練水平來(lái)當(dāng)作獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制高低的主要指標(biāo)，而是要把學(xué)生的總體學(xué)習(xí)水準(zhǔn)、理性實(shí)踐能力以及科研思維能力當(dāng)作最主要的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，在獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制的促進(jìn)下，學(xué)生才能逐步提升生物學(xué)科的各項(xiàng)技能。

總結(jié)：

生物學(xué)是一門(mén)與生活息息相關(guān)的學(xué)科，在高中生物教學(xué)中積極培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)是培養(yǎng)綜合性人才的關(guān)鍵?？茖W(xué)思維素養(yǎng)的提高，有利于學(xué)生構(gòu)建科學(xué)的思維體系，全面地認(rèn)識(shí)和理解生物概念和原理，從科學(xué)合理的思維角度去看待科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題。對(duì)于思維培養(yǎng)科學(xué)思想與學(xué)科的有機(jī)結(jié)合，對(duì)提高學(xué)生的綜合能力具有極其重要的作用。然而，科學(xué)思維素養(yǎng)的培養(yǎng)不是一蹴而就的，教師應(yīng)在長(zhǎng)期的教學(xué)過(guò)程中逐步提高學(xué)生的思維能力。