科学思维与中学生物教学

科学思维与生物学教学

科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第1页。引言科学思维与核心素养的关系科学思维的内涵科学思维与理性思维的关系生物学科科学思维的特点生物学教学中如何培养学生的科学思维

科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第2页。一、科学思维与核心素养的关系

与学生发展核心素养与学科核心素养科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第3页。全面发展的人文化基础社会参与学生发展核心素养-六大素养（定稿）学会学习健康生活自主发展责任担当实践创新人文底蕴科学精神科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第4页。学生发展核心素养举例科学精神：

主要是学生在学习、理解、运用科学知识和技能等方面所形成的价值标准、思维方式和行为表现。具体包括理性思维、批判质疑、勇于探究等基本要点。科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第5页。学生发展核心素养中的理性思维学生发展核心素养的六大素养之一——科学精神

科学精神的三个要点之一——理性思维科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第6页。学科核心素养的内涵

学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。

——普通高中生物学课程标准科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第7页。物理学科核心素养物理学科核心素养物理观念科学思维科学探究科学态度与责任科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第8页。化学学科核心素养化学学科核心素养宏观辨识与微观探析变化观念与平衡思想证据推理与模型认知科学态度与社会责任实验探究与创新意识科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第9页。生物学学科核心素养

——《普通高中生物学课程标准（2017年版）》

生物学科核心素养生命观念科学探究科学思维社会责任科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第10页。学科核心素养中的科学思维物理：科学思维化学：证据推理与模型认知生物：科学思维（送审稿中是“理性思维”）科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第11页。小结：科学（理性）思维与核心素养的关系从学生必备品格和关键能力角度看，科学（理性）思维是科学态度、科学世界观和科学价值观的基础；学生要具有分析和解决问题能力，关键要靠科学（理性）思维。从学生发展核心素养的框架体系看，理性思维是作为六大素养之一的科学精神的基本要点。从学科核心素养来看，科学思维是理化生等理科课程标准所凝炼的学科核心素养的重要组成。科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第12页。加里.R.卡比杰弗里.R.古德帕斯特《思维》：

“科学与其说是一种知识体系，不如说是一种思维方式。”

“我们不是要成为科学家，而是去了解科学研究的基础，从而成为科学信息的明智消费者。”科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第13页。二、科学思维的内涵科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第14页。理性思维：崇尚真知，能理解和掌握基本的科学原理和方法；尊重事实和证据，有实证意识和严谨的求知态度；逻辑清晰，能运用科学的思维方式认识事物、解决问题、指导行为等。

——《学生发展核心素养体系构建》课题组科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第15页。科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。学生应该在学习过程中逐步发展科学思维，如能够基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法探讨生命现象及规律，审视或论证生物学议题——《普通高中生物学课程标准（2017年版）》科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第16页。科学思维（物理课标）科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第17页。科学思维（专著解释）张大松《科学思维的艺术科学思维方法导论》

“科学思维方法是指形成并运用于科学认识活动的、人脑借助信息符号对感性材料进行加工处理的方式与途径。一般来说，科学思维方法比日常思维方法更具有严谨性与科学性。”科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第18页。科学思维（专著解释）马林著《思维科学知识读本》：“科学思维是人们在科学认识和科学实验的活动中所进行的一种思维活动，是以探索真理为目的的思维活动，是反映客观事物本质与规律，以‘理论’掌握世界的方式进行的思维活动。”科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第19页。对“科学思维”的理解从认知角度，是求真的思维。从做事角度，是合规律的思维。科学思维在科学探究中形成，用来解决自然科学问题，也可用来解决自然科学以外的某些问题。科学思维不能解决人类面临的所有问题。科学思维是人类理性精神在思维中的体现。科学思维的核心是理性思维。科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第20页。三、科学思维与理性思维的关系科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第21页。科学思维与理性思维的关系科学思维的核心是理性思维，都是人类理性精神在思维中的体现。科学思维=理性思维+直觉、灵感、顿悟等直觉是与生俱来的，灵感和顿悟是可遇而不可求的，教育教学中训练和提升科学思维，主要是指理性思维科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第22页。余自强《生物课程论》：科学思维内容科学抽象思维判断推理（归纳、演绎、类比）科学形象思维表象模型科学直觉思维和灵感直觉灵感科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第23页。直觉思维张大松《科学思维的艺术科学思维方法导论》

“直觉思维是人们思维活动中那种超越感性经验和逻辑推理的一种直接洞察与整体判断，它跨越了一系列研发积累和理性分析，往往说不出判断或选择的理由，似乎在当时也不需要说明理由。”“直觉思维是创造性活动中普遍存在的思维方式”科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第24页。理性思维的概念解析理性：合客观+合逻辑

合客观：区别于宗教信仰等

尽量排除主观因素的影响

合逻辑：区别于感性、情感科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第25页。如何做到合客观、合逻辑合客观：靠证据——观察、实验、调查等合逻辑：靠推理——归纳、演绎

科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第26页。科学的基本特点科学的基本特点是以怀疑作审视的出发点，以实证为判别尺度，以逻辑作论辩的武器。——高中生物教材《遗传与进化》P128

引自美国《国家科学教育标准）以怀疑作审视的出发点以实证为判别尺度以逻辑作论辩的武器合客观合逻辑理性科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第27页。逻辑思维逻辑思维的基本形式：概念、判断、推理、论证逻辑思维的基本方法：归纳和演绎、分析和综合、抽象和概括、比较和分类等科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第28页。理性思维的正例

达尔文

摩尔根科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第29页。证据和推论之间是严密的逻辑科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第30页。理性思维的反例

“一见钟情”：感性思维，无证据无逻辑

看风水：有逻辑无证据

用进废退：有大量反证

高压线附近患白血病几率高：有证据无逻辑63、73、83、93、103：有证据无逻辑科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第31页。理性思维的反例

反转斗士

砸日系车

抢购食盐

科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第32页。四、生物学科科学思维的特点与其他自然科学的共同点：

都致力于合客观和合逻辑

都倡导理性质疑

都是基于实证的逻辑思维，都强调形式逻辑思维的严密性。与其他学科的比较优势科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第33页。生物学科在思维训练上的优势（高阶思维）：——辩证思维、整体性思维、复杂性思维这代表了现代科学思维方式科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第34页。辩证思维一分为二、对立统一、发展变化、普遍联系地思考问题，都是辩证思维。摈弃非此即彼、二元对立的思维方式，引导学生全面、辩证地看问题，是培养辩证思维的重要方面之一。科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第35页。高中教材辩证思维训练科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第36页。进化的结果是占领更多的生态位，不一定适应能力更强。科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第37页。科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第38页。整体性思维的范例——生态学思维它不同于传统科学的分析式思维。分析式思维以过分的理性化和机械化为特征，注重事物和过程的单因果的硬性决定论，以及线性的和非循环因素的作用。生态学思维是一种整体性思维，它注重事物和过程多因果的网络结构及概率统计方法的运用，重视非线性的和循环因素的分析；注重将生态系统作为各种组分相异相依、相克相生、共存共荣的有机整体，主张摈弃传统的极端功利型思维，倡导互利型的思维方式。——赵占良《中学生物教育引入生态文化内涵的思考》科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第39页。这是受线性因果决定论影响形成的简单的线性思维引导学生在认识非线性因果关系基础上进行整体性思维科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第40页。整体性思维训练科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第41页。复杂性思维生物学中因果关系的复杂性一因多果某种药物的服用效果：最常见的副作用是：头痛、面部潮红、胃部不适、视力异常，如视觉色彩改变（如有蓝色色晕）和视力模糊、鼻塞或流鼻涕、背痛、肌肉痛、恶心、头晕、皮疹一果多因

初中生物：影响种子萌发的外界条件……高中生物：影响身高的多个基因及后天因素影响，影响光合作用强度的环境因素……多因多果

初高中生物：生态因素，环境污染对生物的影响，生物多样性锐减的原因和后果……

科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第42页。生物学中因果关系的复杂性线性因果关系

线状或树状（“一个基因一个酶”，反射，等等）非线性因果关系（环状或网状）

循环因果关系：如生命系统各层次的反馈调节，生产者、消费者、分解者之间的关系

科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第43页。似乎分不清起点和终点的因果环路科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第44页。高中生物的例子甲状腺激素的浓度是TSH作用的“果”，反过来又成为作用于垂体和下丘脑的“因”，构成一个封闭的反馈环。科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第45页。生物学中的因果关系线性因果关系

线状或树状（“一个基因一个酶”，反射，等等）非线性因果关系（环状或网状）

循环因果关系：如生命系统各层次的反馈调节

网络因果关系：诸多反馈环路之间的相互影响，如神经、体液、免疫调节网络，从基因到性状的调节网络，生物与环境的共同进化、生态系统的稳定性等

科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第46页。复杂性思维的反例20、右图为一个生态系统中某些生物的相对数量关系，这些生物构成了一条食物链。甲、乙、丙三者在食物链中正确的顺序是A甲→乙→丙B乙→丙→甲数量C丙→乙→甲D甲→丙→乙

甲乙丙科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第47页。复杂性思维的反例(5)若将雌雄成鼠各若干只，放在大小一定的笼内饲养，让它们交配繁殖，且供给足够的饲料和水，则笼内鼠数变化和饲养时间之间的关系应为下图中的曲线。缺乏复杂性思维的表现

科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第48页。五、如何培养学生的科学思维1.

注重怀疑态度、质疑精神

介绍科学史有关实例

在教学活动中鼓励质疑，培养问题意识

“不唯上，不唯书，只唯实”科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第49页。围绕提出问题进行思维训练科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第50页。科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第51页。五、如何培养学生的科学思维2.通过各种学习探究活动培养学生的实证意识、寻求证据的能力，注重证据的客观性

如测定人的反应速率

测定种子发芽率减少误差

两条钢轨之间距离（视错觉）

科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第52页。追求证据的客观性科学思维与中学生物教学全文共65页，当前为第53页。首先应重视模拟探究的教育价值。活动中应要求学生尽量避免主观因素影响。科