新课改背景下，如何在生物教学中培养高中生的科学思维
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摘 要：2017年最新颁布的《普通高中生物学课程标准（2017年版）》，不仅更新了教学内容、凝练了学科核心素养，还强调了学科核心素养的重要价值。核心素养是学生应具备的必要品格及关键能力，在其适应终身发展和社会发展的过程中起到关键作用。《新课标》明确指出，高中生物教学应培养学生用科学的观点、知识、思维和方法去解决实际问题，从科学思维、社会责任、生命观念和科学探究四个方面提升学生的核心素养。其中，科学思维是生物核心素养的重要组成，在教学中培养科学思维，是教师落实课程标准的重要环节。
关键词：高中;生物教学;思维
科学思维是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。也即：科学思维是一种求真的思维，要严谨、务实、尊重事实和证据;科学思维也是一种凡事要合乎规律的思维，形成科学思维就拥有了认识事物的正确方法、解决问题的思维习惯和能力;科学思维源自科学探究，也会指导科学探究，最终形成观念和品格[1]。学生应该在学习生物学知识的过程中逐步发展科学思维，使其可以对生物实验进行归纳概括，可以使用文字、图示或其他形式揭示相关生命活动的原理，总结基本的生物学规律，推测或验证相关生命机制，并对某些生物学问题或观点提出质疑或论证，利用逻辑推理表明个人观点。
教师如何在生物课堂教学中培养高中生的科学思维？
一、创设问题情境，激发学生的科学思维能力。
创设联系生活实际的问题情境。教师应合理安排教学内容，精心设计课程内容，选择贴近生活实际的例子，贴近社会，符合当前的社会发展，通过问题情境启发学生思考，激发学生学习兴趣，激发学生的科学思维能力。例如：在《植物细胞的吸水与失水》实验的课堂中，教师提出这样的问题：我们去菜市场的时候会发现，菜农会在菜上面喷水，这是为什么？那又是什么东西使得菜保持坚挺的？又如：学习血糖调节这部分内容时，教师可以让学生例举生活中与血糖调节相关的例子。再如：在学习遗传和变异时，创设问题情境：种瓜得瓜，种豆得豆，这体现了一种怎样的生物学现象？为什么双眼皮的父母会生出单眼皮的孩子？给两种材料，高杆抗病和矮杆易感病，如何创造出集合双亲优点的矮杆抗病的优良品种？这一切的问题都可以从生物中找到答案。生物源于生活，用于生活。以生活入手，以学生的关注点入手，以最大程度调动学生学习的兴趣性。教师通过创设这些问题，不仅可以激发学生的学习兴趣，还可以启发学生思考，激发学生的好奇心和求知欲，培养学生学生的科学思维能力。
创设科学方法教育的问题情境。在生物课堂教学中有比较多的概念、规律和原理的建立、发展及应用过程中，蕴涵着丰富的科学方法。目前高中生物新课程中涉及的科学方法主要有：观察法、实验方法、归纳法、演绎法、分析和综合法、比较法、类比推理法等。通过创设科学方法的问题情境，有助于学生形成科学的知识结构，并可引导学生掌握透过事物现象，深入本质的科学思维方法，形成科学的认知模式。例如，为了美国生物学家摩尔根运用果蝇进行实验，证明基因位于染色体上，教师创设问题情境，学生像科学家一样体验生物规律的产生过程，引导学生运用假说演绎法，先让学生提出假说，在进行演绎—遗传图解的分析，得到合理的解释，最后通过测交的方法进一步验证了假说的合理性。通过创设问题情境进行有效的科学方法教育，使学生形成科学思维。
二、巧用科学史，引导学生掌握正确思维方法
“科学史”是指科学发生发展的历史，包括科学知识的发展、科学方法的演进以及科学家的科学精神。学习科学史，不仅可以学习生物科学知识，还可以学习科学家科学的思维和方法。学生通过科学史的学习，像科学家一样探究生物科学的发现历程，学习科学方法，锻炼自身的思维品质，学习科学家刻苦钻研的科学精神。这种精神慢慢融入到学生自身的价值观中，在今后的学习生活中也具有这样不怕困难，严谨认真、勇于探索的品质。在生物教学中，教师通过挖掘教材中与科学史相关的内容，创设科学史的问题情境，引导学生学习科学家的科学思维及实事求是、不懈探索的科学精神，培养学生的探究能力，培养学生质疑求真、创新、不畏艰辛、勇于探索的科学精神，在潜移默化中使他们模仿科学家思考问题的方式，渐渐培养他们的科学思维素养。例如，在学习《遗传因子的發现》时，通过介绍孟德尔的事迹，进行情境渲染，观看本章题图的画面：一张张孟德尔数学计算手迹的草稿，遗传学之父——孟德尔年轻时的肖像，然后由学生讲述孟德尔的生平，在这样的情境中，提出本节内容探究的第一个问题——孟德尔获得成功的原因是什么？全班学生无不为孟德尔敢于质疑、勇于创新和实践的科学品质和科学精神所震撼，所感动。又如：在激素调节这一课的教学中，学生自主阅读"促胰液素的发现"，提出以下问题：沃泰默的观点和斯他林、贝利斯的观点有何不同？沃泰默和斯他林、贝利斯是如何设计实验的，结果又如何？学生思考回答后，教师给予纠正点拨，指出沃泰默的囿于定论和斯他林、贝利斯的创造性思维和严谨的科学态度。
三、通过实验实践活动，培养学生的科学思维
在现行高中生物教材中有许多探究性实验，在实验教学过程中，教师可以从实验的目的，原理的分析，实验设计思想，实验操作过程，实验数据分析的各个角度来创设问题情境，指导学生积极参与各种实验实践活动，让学生体验发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的过程，调动学生积极思考，使学生从提出问题到解决问题始终处于探索的学习情境中，使每个实验的过程都成为学生亲身体验科学研究方法的过程，通过引导学生对各种生物现象进行分析，加以综合归纳，以获得完整的知识，逐步发展科学思维能力，通过逻辑思维概括归纳等科学的思维方式得到理性认识，让学生掌握科学的思维方法，提升实验设计能力，处理分析数据的能力和动手操作的能力。例如：“植物生长具有向光性”实验中，教师可以协助学生将无损的种子分成两组，一组给予光照，一组不予光照，其余条件相同，探究光源会对植物造成什么影响，研究植物胚芽鞘弯曲的地方是不是在其尖端下方。通过实践操作，不仅使学生体验学习乐趣，还可以使学生的科学思维得到提升。此外，教师还可以通过鼓励学生改进实验，激发和锻炼学生的科学思维能力。改进生物实验，不仅可以激发学生的学习兴趣，还可以活跃和提高科学思维能力。如：在“种子的萌发需要的外界条件”这个实验中，教师经常是按照教科书的步骤进行实验，即把一种种子分别放于不同的外界湿度、不同温度和有无被水浸泡的条件中进行实验。我们还可以让学生用多种种子进行实验，观察种子萌发的情况。在用绿豆种子进行实验时，有学生发现，绿豆种子在水下也出现萌发的情况，实验前的设想（种子完全泡在水下不会萌发）不一致。这时，教师引导学生思考分析，使学生明白种子萌发需要的空气是“足够”即可，不需要完全暴露于空气中。这就是应用从一般到特殊和从特殊到一般的方法来认识物质及其变化规律，通过实验的改进，锻炼了学生的科学思维。
四、利用图形、图像、表格等方式，提升学生的思维能力
通过利用图形、图像、表格可以培养学生的抽象、比较、分析、概括等能力。在教学过程中，教师应注意将有关知识点通过图的形式展示给学生，并运用图文结合读取图中有用的信息，培养学生图文转换能力，有助于学生灵活运用知识，完善认知结构。教师可以尝试让学生将观看到的图形或表格转变成文字信息，学生必须在理解图形、表格的基础上，加工整理，将形象、直观的画面概括成简练的文字。例如：有丝分裂的过程图解、人类遗传病的家族图谱、孟德尔遗传规律的图解等。又如：用牛奶瓶培养黑腹果蝇实验中，以表格形式给出数据，就需要学生能够熟练运用抽象思维方法，将表格数据抽象为果蝇成虫数量随时间变化的规律，进而求解。再如，在讲《基因突变》这一内容时，以镰刀形细胞贫血症为例，通过镰刀形细胞贫血症病因图解，探讨发生这一疾病的原因是什么来引入基因突变的内容。接下来讲解基因突变的概念，DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变叫做基因突变。那么，什么是碱基对的增添、缺失、替换？通过创设画图解的情境就很容易理解其概念的实质。紧接着让学生画一段DNA片段，然后画出增添、缺失、替换的DNA片段，展示学生所画的图解，进行点评，增加对概念的理解。这样，不仅使学生对概念有了深刻的理解，还提高了学生的抽象、分析、概括等能力。
参考文献
[1] 郭岩丽.高中生物课堂教学中对学生科学思维的培养研究[J].才智，2019（05）：133.
[2] 吕丽珊.浅谈高中生物教学中对学生科学思维能力的培养[J].课程教育研究，2019（14）：176-177.
[3] 徐建华.生物教学中培养学生科学思维的策略[J].中学生物学，2019，35（05）：34-35.
作者简介：魏彪（1992- ），男，汉族，天津人，云南师范大学在读研究生，研究方向：学科教学（生物）。
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