【荐读】周卉：高中生物学科学思维能力培养的方法研究

非诚勿扰孟非

高中生物学科学思维
能力培养的方法研究
周卉 %28陕西省西安市蓝田县城关中学 710500%29

摘要：：本文旨在探讨新高考背景下高中生物学科学思维能力培养的策略。通过创设问题情境、利用信息技术手段、增加实践操作环节、多样化评估方式以及注重学科交叉等方法，引导学生主动思考、提高学习兴趣、强化科学思维，全面了解学生的综合能力，从而促进高中生物学科学思维能力的提升。
关键词：新高考背景；高中生物；科学思维能力；培养策略

当前，高中生物学教育更注重学生科学思维和创新能力的培养。科学思维能力的培养是素质教育的重要组成部分，它不仅要求学生掌握基本的生物学知识，还要求学生能够运用这些知识去解决实际问题，理解生物科学对社会和个人的影响。符合当前教育改革的需求，也是高中生物学教育的核心目标。
在高中生物学教育中，教师通过引导学生进行科学实验和探究活动，使学生能够积极主动地获取知识，并对实验过程进行独立的观察、分析、推理和总结。这样的学习方式可以激发学生的学习兴趣，也有助于培养学生的创新精神和实践能力。

一、创设问题情境，
促进学生主动思考
创设问题情境能够激发学生的学习兴趣，使他们更加投入和主动地参与到课堂学习中。这种情境化的学习环境有助于打破传统的教学模式，让学生在实际问题的背景下展开思考，从而更深刻地理解知识。问题情境的创设可以引导学生进行探究性学习。探究性学习是一种以学生为主体，以问题为导向的学习方式。通过问题情境的创设，教师可以引导学生自主发现问题、提出假设、设计实验、收集和分析数据、得出结论等，从而培养他们的科学思维能力和实践能力。
以人教版高一生物必修1“细胞是生命活动的基本单位”为例。细胞是生命活动的基本单位，这一概念对于学生来说可能比较抽象。因此，教师可以利用生活中的实例来引导学生理解细胞的结构和功能。例如，教师可以问学生：“我们每天吃的食物是由什么构成的？”或者“我们身体内的各种器官是由什么构成的？”教师可以引导学生从不同角度审视细胞的重要性和作用。例如，教师可以问学生：“如果我们把细胞比作一个工厂，那么细胞中的各种结构如线粒体、核糖体等应该是什么角色呢？”或者“如果我们把细胞比作一个国家，那么细胞中的各种结构如细胞膜、细胞核等应该是什么角色呢？”比如，从生物学、医学、工程学等多个领域来讨论细胞的功能和应用，帮助学生更全面地理解细胞的重要性。学生在学习过程中难免会出现错误，教师可以利用这些错误引导学生思考。例如，教师可以故意把细胞膜说成是细胞壁，让学生找出错误并纠正。这种方法可以帮助学生加深对细胞结构的理解，并且能够促使他们主动思考。

二、利用信息技术手段，
提高学生的学习兴趣
信息技术为学生提供了多样化的学习资源。通过网络，学生可以获取到各种形式的信息。这样的多样性能够满足不同学生的学习需求和兴趣，使他们更容易理解和接受生物学知识。
以人教版高一生物必修2“生物有共同祖先的证据”为例。这一节中有很多数据可以证明生物有共同的祖先，教师可以利用数据可视化工具将这些数据呈现给学生。例如，教师可以利用图表来展示不同生物之间的演化关系和演化过程，让学生更加直观地理解生物演化的趋势和规律。同时，教师还可以利用数据可视化工具展示各种生物的遗传信息和基因组序列，让学生更加深入地了解不同生物之间的遗传差异和相似之处。互联网上有大量的生物科学资源，教师可以利用这些资源来丰富教学内容，提高学生的学习兴趣。例如，教师可以引导学生访问一些生物科学网站或论坛，让学生了解最新的生物科学研究成果和技术进展，同时，也可以让学生通过这些网站或论坛获取更多的学习资源和学习方法。教师可以利用在线互动平台来促进师生之间的互动，提高学生的学习兴趣。例如，教师可以利用社交软件建立班级群，让学生在班级群中讨论问题、交流学习心得和分享学习资源等。通过在线互动平台，教师可以及时了解学生的学习情况和问题，并给予及时的指导和帮助。

三、增加实践操作环节，
强化科学思维
实践操作有助于培养学生的实验设计和观察能力。在实验中，学生需要设计实验步骤、控制变量、观察现象和记录数据，这些过程促进了学生的逻辑思维和实验技能的提升。通过反复实验和观察，学生逐渐培养对细节的关注和分析能力。通过小组实验或项目，学生需要相互协作、交流和分享观点，培养了团队合作和沟通能力。
以人教版高二生物必修3“生长素的生理作用”为例。教师可以设计简单的实验或模拟操作，让学生亲身参与，探究生长素的生理作用。例如，可以设计种子萌发实验，观察不同浓度生长素对种子萌发的影响。或者通过模拟软件，展示生长素在植物生长过程中的作用，让学生在虚拟环境中操作，引导学生观察实验，收集数据，并进行分析和归纳。通过记录实验结果、观察植物生长变化等，学生能够学会如何从数据中获取信息，理解生长素对植物生长的影响规律。教师提出实际问题，引导学生将所学知识应用到解决问题中。例如，探讨生长素在农业生产中的应用，或者在植物生长控制中的潜在应用。教师组织学生参与项目实践，如小组设计生长素应用方案或探究生长素在不同植物生长中的效果。这种实践活动有助于加深学生对生长素作用的理解。教师可以提供相关实验工具和材料，如生长素试剂、种子、培养基等，让学生亲自操作。这样的实践操作能够使学生更直观地感知生长素对植物生长的影响。

四、多样化评估方式，
更全面地了解学生的综合能力
多样化评估方式能够弥补传统考试评估的不足。传统的笔试往往只能评价学生的记忆和理解能力，无法全面了解其实际应用和创新能力，难以发现学生的个性化优势。采用多种评估方式能够更全面地了解学生的特长，有利于针对性地发展和培养学生的个性化能力。
以人教版高一生物必修1“细胞的结构和功能”为例。教师可以通过考试了解学生对理论知识的掌握情况，通过实验操作了解学生对实验技能的掌握情况，通过课堂表现了解学生的学习态度和解决问题的能力，通过小组讨论了解学生的团队协作能力和口头表达能力，通过项目式学习了解学生的自主学习能力、创新能力和解决问题的能力。
除了评估方式的多样化和评估形式的多样性外，教师还需要注重评估的过程性和综合性，对学生的学习过程及时评估和反馈，以便更好地指导学生。例如，教师可以及时评价学生的实验操作过程和结果，给予指导和建议。在学生学习结束后，进行综合性评估，以便更好地了解学生的综合能力。
除教师评估外，学生的自我评估和互相评估也是多样化评估方式的重要部分。在“生长素的生理作用”这一节中，教师可以引导学生进行自我评估和互相评估，让他们更好地了解自己的优点和不足之处，也可以促进他们之间的交流和合作。

五、注重学科交叉，
培养学生跨学科解决问题的能力
学科交叉有助于学生形成更系统的知识结构。通过将不同学科领域的知识相互联系，学生能够形成更为丰富、立体和互相补充的知识网络，拓展知识的深度和广度，有助于学生更深入地理解和运用知识。
学科交叉能够促进多维思考。生物学作为一门综合性强、与其他学科联系紧密的学科，其内部涉及物理、化学、数学、地理等多个学科的知识内容。通过引入其他学科的知识，可以帮助学生更全面地理解生物学概念，拓展学生的思维边界。
以人教版高二生物必修3“种群数量的变化”为例。这一章节中涉及的数量变化关系是本章节的重点和难点。教师可以引入数学模型，将生物学问题转化为数学问题，帮助学生更好地理解种群数量的变化规律。通过数学模型的建立和分析，也可以强化学生的数据分析能力，提高学生的数学素养。例如，在研究种群数量增长的时候，可以引入指数增长函数模型，通过数学分析得出种群数量增长的速度和趋势，进而推导出种群数量的变化曲线。在分析种群数量变化的时候，教师可以引导学生运用数学中的函数和导数知识，分析种群数量的变化率和变化趋势，进而深入理解种群数量的动态变化。涉及的空间分布关系也是本章节的重点和难点。教师可以引入地理信息系统（GIS），通过可视化手段将空间分布关系呈现出来，学生可以通过观察地图上的种群数量分布情况，深入理解种群数量的空间分布规律和影响因素。
通过创设问题情境、利用信息技术、实践操作、多样评估和学科交叉等策略，不仅提升学生的批判性思维和创造性思维，还能提高其解决问题的能力。培养学生的科学思维不仅关乎考试成绩，还关系到他们未来面对挑战时的综合应对能力。结合这些策略，教师可以为学生的生物学习提供更全面的支持，促进其科学思维能力的全面发展。

- 参考文献 -
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本文刊发于《教学管理与教育研究》2024年05月（上）

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排版：莫文昊（实习）
编辑：刘 静
审核：谭苗苗




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