王媛
海南省儋州市第一中学 571700
摘要：科学思维是人们的高级思维之一，同时也是人和动物之间存在的最大区别，其主要指的是具有充足的证据以及明确的方向，可以观察、分析以及概括客观世界的一种思维模式。高中时期正是学生身心发育的关键性时期，在高中时期生物学科课程过程中对学生科学思维进行培养不单单是国家生物新课程标准内在要求的体现，同时也能够对生物课程教学的教学效果进行提升，还能够帮助学生将学习经验融会贯通，逐渐形成极为良好的学习信念以及思维习惯，进而推动学生全面发展，为学生后续的人生成长提供一定的助动力。为此，高中生物教学既要让学生获得基础的生物学知识，又要让学生领悟生物学家解决问题的思路和方法。学生通过主动地参与学习，在亲历科学探究过程中获得生物学知识，养成科学思维的习惯，为发展终身学习与创新能力打下基础。
关键词：新教材；高中生物课堂；科学思维培养
传统的课堂教学呈现教师“一言堂”，课堂上采用的方法是以教师为主体，教师讲授占据大部分时间和空间，教师有着完整的思路和逻辑线索来引领学生;学生更多的是被动接受知识，忽视了学生在教学中的能动作用，学生活动处于被抑制状态。目前，高中生物教学中促进学生形成科学思维是培养学生学习核心素养的一大具体要求，这也就要求高中生物教师在课堂实际教学当中对教学模式进行改进，积极引导学生进行思考，对学生思维进行激活。生物学科的核心素养之一就是培养科学思维。为此，教师在教学中设置情境，训练和提升学生归纳概括、演绎推理、模型与建模、批判性思维等理性思维，有助于提高学生能力和课堂效率，继而为他们未来的学习发展打下坚实的基础。
一、目前高中生物课程教学存在的问题
1.学生缺乏学习动力
在学习活动当中，学生是主体，在高中生物课程当中帜有学生真正地参与进课堂当中，教师才能够顺利开展教学活动。但是在现阶段的高中生生物课堂教学过程中，生物作为一门兼具有文科特点的理科学科，学科中有非常多的知识需要学生记忆和背诵，且教师在进行集体化教学时常常无法面面俱到，时刻关注每位学生的情况。这一情况就导致班级中有部分学生会对生物课堂极为厌恶和抵触，对学生学习动力以及积极性造成影响，进而使得课堂过于混乱和无序，影响到教师的教学效果。
2.教师教学观念较为传统
高中时期是学生升学的重要时期，面临着极大的高考压力，这使得教师往往不敢改革和创新课堂教学，在教学中依旧采取的是以往的传统教学观念，在教学中重视对学生进行课本生物知识的灌输并且布置给学生非常多的作业练习，在实际教学当中忽视实验以及探究等等比较耗费时间的环节。这也就导致高中时期生物课堂当中的学习变得极为枯燥和乏味，课堂的组织形式极为固化，长此以往，导致教师和学生出现非常大的隔阂，无法实现教师和学生之间的有效交流，导致生物教学无法有效地帮助学生进行生物知识的掌握。
二、高中生物课堂培养学生科学思维的具体措施
1.归纳和概括思维能力的培养
归纳和概括是把个别事实抽象成一般原理的过程。生物学概念是建立在生物学事实的基础上归纳、概括、总结出来的，在生物学概念教学中，教师必须弄清概念的内涵和本质属性，为学生提供大量的生物学事实，引导学生进行抽象、概括，进而生成概念。
例如，在学习“基因突变”这一重要概念时，仅按照人教版《普通高中课程标准实验教科书.生物学》(以下简称教材)提供的生物学事实“镰状细胞贫血”进行教学，学生会认识到基因中一个碱基的替换引起基因碱:基序列的改变导致基因突变。碱基还有其他改变方式吗?这个问题学生并不太清楚，这就需要教师提供不同的生物学事实。显然学生对基因突变的概念和内涵尚没有完全理解，那么“碱基”变化还会有哪些方式?教师进一步设疑:基因突变除碱基对的替换，还有哪些变化会引起基因碱基序列的改变?用PPT展示孟德尔用来做研究的皱粒豌豆的形成过程的实例: DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，导致淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，淀粉合成受阻，含量降低，淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩。再用PPT展示实例:囊性纤维病患者支气管被异常的黏液堵塞。研究表明，在大约70%的患者中，编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基，导致CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，其空间结构发生改变，进而影响了CFTR蛋白转运氯离子的功能。学生在真实的问题情境中明确基因突变除了碱基的替换，还可以是碱基的增添或缺失等原因导致，进而引导学生对基因突变的概念进行补充完善。
遵循学生的认知规律，通过问题引领激发学生的求知欲，在分析生物学事实的过程中，体验概念的构建过程，深化对概念的准确理解、概念的建构，培养了学生归纳与概括的思维能力。
2.演绎和推理思维能力的培养
演绎推理是一种严格的逻辑推理，它是从一般性的前提出发，通过推导(即“演绎”)，得出具体陈述或个别结论的过程。在高中生物课堂教学中，鼓励学生参与实验设计，实验设计中很重要的一个环节就是演绎推理，要求学生能运用已知的生物学规律、原理，预测或探讨相关生命现象的机制。
例如，在学习孟德尔豌豆杂交实验时，学生在“观察、分析实验结果->发现问题->作出解释(提出假说)->演绎推理->实验验证->总结规律”的过程中，可以培养归纳与演绎的科学思维，体会“假说——演绎法”的基本思路，学习如何利用“假说——演绎法”进行科学探究。在此基础上引导学生运用“假说-演绎法”分析果蝇眼睛颜色的遗传方式。学生沿着摩尔根的探索之路，先分析教材中果蝇杂交实验结果，不难发现，F2中果蝇的红眼和白眼的性状分离比为3 : 1，说明这样的遗传表现符合孟德尔的分离定律，但有所不同的是白眼性状均为雄性，说明果蝇眼睛颜色的遗传与性别相关联。
教师引导学生提出假说，用遗传图解对X、Y染色体的遗传进行比较分析，进一步判断控制白眼的基因位于X染色体上。随后教师指导学生模仿孟德尔的测交实验的过程，设计F1红眼雄果蝇与白眼雌蝇的测交实验，演绎推理出测交的结果。然后教师展示摩尔根等人做的测交实验结果，来确定假说是否成立，从而训练学生设计实验、演绎推理的能力。通;过“基因位于染色体上”一节内容的学习，学生能够体验科学家的角色，像科学家一样根据已知条件进行演绎推理，并预测实验结果，提高了学生演绎推理的思维能力。
3.模型和建模思维能力的培养
模型建构是指运用模型方法，借助材料或用具、数学语言、图式等形式描述、呈现抽象复杂的事实或过程的一类活动，它是体现模型方法精髓的载体。在模型建构的过程中，学生通过观察和模拟，分析归纳出研究对象原型的各结构特点及内在联系，运用自己现有的知识技能将抽象概念具体化、形象化，用直观简单的方式呈现原型的本质属性。通过这个过程，学生不断地探索思考，使用模型方法将研究对象内化为认知图式，实现认知水平上的提升。
例如，学生在制作DNA双螺旋结构模型时，教师事先准备好打印有不同形状图案的A 4纸，五边形图案代表脱氧核糖，圆形图案代表磷酸，写上A、G、C、T的长方形图案代表四种不同的碱基。然后，教师引导学生用细纸条将剪下的五边形纸片、圆形纸片、长方形纸片用胶棒粘贴连接，组装成若干个脱氧核苷酸模型，连接成两条脱氧核苷酸长链模型。学生体会磷酸二酯键的建立过程，再用细纸条连接碱基对，领悟氢键的形成过程，最后通过旋转得到DNA分子双螺旋结构模型。在DNA模型的建构过程中，学生经历了思考、模型建构、评价、修正完善的过程，体验了物理模型建构的学习方法，加深对DNA结构特点的认识和理解，提高了科学思维能力。
模型建构在生物教学中具有重要作用，指导学生参与模型建构活动，不仅能使学生形成对知识内容的深入理解，还可以提高解决实际问题的能力，促进学生对科学本质的认识。
4.批判性与质疑思维能力的培养
第一，质疑文本，逻辑推理。批判性思维要求学生们有着强烈的求知欲，学生们要从主观能动意识上去询问“为什么”，而不是被迫的接受关于“为什么”解释。为此，我们在教学过程中要善于激活学生的思维欲望，保证学生们有强烈的质疑冲动，不会盲目地接受现有的直接的观点，而是在一定知识基础上进行逻辑推理。质疑能力是促进学生不断探究新知，接纳新知，达到深度学习的内在原因。培养学生的批判性思维，就必须滋养和鼓励学生的质疑能力。教师实践也证明，培养学生们的质疑能力、逻辑推理能力对于学生们来说大有裨益。教学中，教师要善于抓住学生课堂的瞬间，引导学生凭借质疑能力打破传统的思维模式，解放自身的局限性思维，从而让自已敢于质疑、勇于质疑，同时，更升华学生的批判性思维本领，同时也加强了学生们的逻辑思维，促进了学生们对于生物知识的理解。第二，基于错误，深度反思。学生的思维不可能一帆风顺，在此过程中必然会发生一些错误，学生们对于问题的答案的质疑有可能出现问题，为此学生们要学会根据问题进行逆向的逻辑思维推理，来找到自己的逻辑上的问题在哪里，同时学生们要进行深度的反思，反思自己为什么会出现这种错误，错误的根源在哪里，从而彻底解决自己思维上的误区，提升自己的思维水平。学生思维的发展其实是一个螺旋式上升的过程，在此过程中错误是不可避免的。错误其实是学生成长过程中不可多得的资源，学生们进行错误反思也是一次机会，是一次学生们对于自身的知识缺陷进行查缺补漏的机会，是一次对于自身的思维漏洞以及误区进行重新思考的机会，更是学生们弥补自身缺陷的机会，这样更是可以提高学生们的生物学习效率，促进学生们对于生物的学习。为此，我们教师要捕捉学生课堂学习中的错误资源，巧妙引导，从而助推学生的课堂学习效率。第三，改进实验，创新思路。实验是生物学科的重要组成，也是教师教学的关键。生物实验中蕴含着丰富的思维因子。在平时的教学中，我们要改进生物实验，创新自身的教学思路，利用改进后的生物实验充分调动学生们的积极性，同时加强学生们对于实验结果的探究，让学生们称为实验的主人公，自己动手，通过实验的过程来锻炼学生们的批判性思维，提升学生们的学习效率。实验是生物学科的重要组成，也是教师教学的关键。生物实验中蕴含着丰富的思维因子。在平时的教学中，我们要改进生物实验，创新自身的教学思路，利用改进后的生物实验充分调动学生们的积极性，同时加强学生们对于实验结果的探究，让学生们称为实验的主人公，自己动手，通过实验的过程来锻炼学生们的批判性思维，提升学生们的学习效率。
例如，在学习教材中“自然选择与适应的形成”内容时，法国博物学家拉马克的进化学说认为，适应的形成是由于用进废退和获得性遗传。他认为器官越用越发达，如食蚁兽长期舔食蚂蚁，舌头变得又细又长;鼹鼠长期群居生活在地下黑暗的环境中，视觉派不上用场，眼睛就逐渐萎缩、退化。那么，拉马克的观点是否正确呢?你能举例反驳拉马克提出的用进废退、获得性遗传的观点吗?教师引领学生大胆辩论，让他们合理评判。辩论不仅有论点，还需要寻找论据来支撑自己的观点，否定他人的观点。学生提出在疫情防控期间在家上网课，用眼过度，视力不会变得更好，反而会下降。健美运动员的子女，如果不进行专业训练，也不会拥有发达的肌肉和健壮的体魄。通过学生在课堂上激烈的辩论、大胆的质疑，不仅有利于对知识的深入理解，还显著地提高了学生的批判性思维能力。利用生物学社会议题发展学生的科学思维能力。例如，在进行“转基因生物的安全性”这一节内容的教学时，因为学生对转基因生物与食品安全、转基因生物与环境安全等方面的内容不太了解，教师要求学生课余做好准备，利用网络或到图书馆查阅资料，了解转基因生物的安全性，并收集证据，激发了学生学习的积极性。课上组织学生利用小组合作形式展开辩论，有逻辑地表达自己的观点。通过激烈的辩论，活跃了课堂气氛，锻炼了学生的语言表达能力和敏锐的思维。
结束语
总而言之，在高中生物课程教学过程中，对学生科学思维进行培养是一项长时间且系统性的过程，教师可以在这一过程当中优化高中生物课程教学活动，从实验探究、教材知识以及科学精神等方面来着手，采取适当的措施，让学生可以在生物课程学习过程中获取更加积极的学习体验。
本文为海南省教育科学规划课题成果，课题名称：《基于新教材下对科学思维落实于高中生物教学的研究》，课题编号：QJH201910026。
参考文献
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