高中生物课堂中学生科学思维的培养策略

摘要：生物对学生而言是极具吸引力的学科，但受传统教学理念的影响，无论是教师还是学生，都只关注生物分数，忽视了科学思维的养成，这使学生只会做题，却无法真正探究生物知识。对此教师要理解培养学生科学思维的意义，意识到科学思维可以引导学生观察现象，并提出问题和假设，让学生通过设计实验、收集证据的方式分析生物知识，最后得出自己想要的答案。这一过程可以让学生发现自然中的规律，从而用科学的理论和技巧处理现实问题。所以，教师一定要重视学生科学思维的养成。学生只有获得科学思维，才能真正意义上领悟生物的魅力，拥有获得知识的成就感。关键词：高中生物;科学思维;学科素养科学思维可以帮助学生深度学习生物知识，了解和掌握生物知识的来源;在学习新知识时，科学思维可以引导学生深入知识内部寻找知识中存在的问题，并采用设计实验的方式收集数据，用科学的数据验证自己的猜想，从而总结数据，得出理想答案。学生用科学思维学习生物知识，不仅仅是掌握知识，用知识解决课堂中的问题，而是深度理解知识，用理论知识去解决生活、现实中的问题，真正将所学的生物知识内化于心。因此教师需要在教学中培养高中生的科学思维，促使学生用科学的眼光看待生物知识，用科学思维学习知识，从而提升学生的生物学科素养。一、生物教学培养科学思维的重要性高中生物知识的内容丰富，其中包含了科学思考、生命观念以及科学的态度责任等生物学素养，其关键素养的核心是科学思考。如果学生具备科学思考的能力，就能更深入地学习和理解生物知识，从根本上提升学习的有效性，进而获得科学思维，这也是学生真正步入社会后不能缺少的环节。随着时代发展和科技进步，信息技术逐渐成熟为人们的生活提供了极大便利。但因网络过于发达，也涵盖了大量错综复杂的信息，即便高中生具备独立的思想和意识，也难免会被错误的信息所影响。如果学生可以获得科学思维，将对他们识别信息的真实度有极大帮助。这也说明，培养学生的科学思维，不仅仅是让学生掌握生物学知识，而是将这一思维延伸到生活中、社会中，使学生在掌握所需知识的同时还能解决实际问题，有效体现科学思维的重要性。二、高中生物教学对学生科学思维培养的不足（一）过于重视对单独知识点的掌握，忽略了知识间的联系性很多人认为，高中是学生整个学习生涯最为重要的阶段，高考决定了学生的去路和人生方向，因此学生和教师都过于看重成绩，希望能考取高的分数到理想中的大学。为了帮助学生提升成绩，教师选择了最为简单的方法，让学生针对单一知识点进行死记硬背，只要能做题即可。将生物变成与文科一样，让学生通过背诵解决问题，不仅会让学生感到疲惫，还无法让学生真正理解知识;同时大部分学生也认为，只要将知识点记住，会做题，就可以考高分。教师日常为学生设计的试卷也比较死板，学生将自己脑海中记忆背诵的知识默写到相应的位置即可，锻炼逻辑思维和分析能力的题目少之又少。这不仅无法让学生真正意义上理解生物知识，还无法让学生对知识进行融会贯通，用记忆的方式记住知识，学生不会对已经掌握的知识进行整合，脑海中缺乏完整的知识架构，更不要说培养科学思维。（二）忽略实验探究过程根据高中课程的整体分布来看，生物学科的课程安排相对紧凑，如果每堂课教师都按照课程标准为学生开展实验探究活动，将会花费大量的时间和精力去组织实验、进行实验筹备。高效地进行一场实验课程，需要教师针对不同年级、不同内容以及不同水平的学生去整合实验、设计问题，因此教师的备课时间便会延长。但即使教师花费大量的时间去备课，学生对此不感兴趣，也无法实现开展实验的目的。因此在教学中，教师最大的难题就是想办法吸引那些不感兴趣、不愿意参与实验课程的学生，这一过程也比较花费时间。因此教师在开展实验课程时，要么忽视实验探究过程，直接给结果，要么不再开展实验探究课程，只将需要实验研究得出的知识点用传统授课的方式展现。传统的授课方式长时间会让学生感到单调且无趣，令其丧失了学习兴趣。另外，设计实验、探究实验过程是培养科学思维的途径，教师如果放弃实验，将无法更好地培养学生的科学思维。（三）过于强调教师的威严，缺乏养成科学思维的气氛教师要想培养学生的科学思维，就要先锻炼学生的批判思维和创造思维，因此需要为学生建立一个平等、轻松且自由的环境。在这一学习环境中，学生可以畅所欲言，也只有在这样放松的环境中，学生才能意识到自己的问题，明确在学习中还不懂、不理解的知识;才可以不断提升自我，用自己的想法和逻辑去看待事物，从而养成批判和创造的思维。这一过程十分考验教师的耐心和专业知识。青春期的学生会通过互联网挖掘出大量和生物有关的资源，资源质量存在差异性，需要教师协助学生辨认相关学习资源。另外，如果学生在学习中展开思考，将知识和生活中的实例相结合，提出的问题难免会超出教师的认知，教师也会有难以处理的问题，这时，一部分教师就会认为学生在挑战自己的权威，会限制学生在课堂中提出各种各样奇怪的问题，或者不允许学生讨论和课堂内容无关的问题，这严重影响了学生的思考，使学生丧失培养科学思维的大好机会，生物课堂教学质量也会因此下降。三、高中生物教学中培养学生科学思维的策略（一）转换师生角色，拓展科学思维在传统生物教学中，都是教师向学生传授生物知识点，这些知识点皆是教师整合并总结出的，教师在讲解时，要求学生熟练掌握知识，并可以自己用知识解答问题。这样传统的授课方式可以让课程开展得更顺利，每一个教学环节和步骤都是学生跟着教师的计划走。但在学习中，就会让学生过于依赖教师，学生无论是分析问题还是解答问题，都是根据教师的课堂讲述内容，一旦失去教师的帮助，学生的学习思路就会混乱，无法更加积极地探索知识，这样的课堂不利于学生科学思维的养成。因此在教学中，教师可以通过互换角色的方法，引导学生在课堂学习中扮演教师，学习教师研究和讲解生物知识的方法，并对实验步骤和相关知识点进行讲解，以拓展学生的科学思维。例如，在“基因的表达”相关知识中，其中有一课是探究“基因指导蛋白质的合成”。这部分知识需要学生认识RNA的基本单元，相关化学的类型和成分，了解RNA和DNA的组成，分析两者在功能上有哪些相似性和不同点，掌握遗传的信息和密码，并认识基因的翻译过程。为了帮助学生拓展科学思维，教师可以将这部分内容进行划分，引导学生根据自己的学习能力选择内容，将选择相同内容的学生组织到一起，要求这部分学生在规定的时间完成探究任务，在讨论中分析需要讲解的内容，为后期实际的课程讲解做好准备。让学生承担教师的角色，这一方法对学生而言相对陌生，因此在实际讲解中，或者实验过程的探究中，会出现各种各样的问题。当内容不完善或者学生的操作不正确时，教师需要给予补充说明，久而久之，学生就能在实践中提升自己，进而拓展自身的科学思维。（二）深化概念教学，形成科学思维在高中生物教材中，大部分知识概念都可以互相关联，所以在教学中，教师可以用已学过的概念指导学生，帮助学生建立新的知识概念。传统生物教学看重学生对知识的记忆，要求学生掌握单独的知识点即可，这忽略了不同知识之间的关联性，所以无法更好地锻炼学生的科学思维。为了避免传统教学的弊端，教师可以引导学生再次思考学过的知识，并对知识进行归纳总结，将可以相互关联的知识总结到一起，形成新的知识架构，这也是学生养成科学思维的一种方法。例如，在对“孟德尔的豌豆杂交实验”的探究中，教师首先要从观念上对学生展开教育，目的是增强学生的科学意识。在实际教学中，教师需要指出孟德尔实验中一个值得思考的观点，也就是融合遗传不能说明生物基因的法则。教师向学生讲解融合遗传学的观念，在学生听完后，询问学生是否同意这一观念，如果学生不同意，教师还要询问：“你觉得这应该是一种什么样的生物遗传现象？”目的是让学生思考融合遗传的概念，引导学生归纳这一理念的不足，进而对孟德尔新理念产生新的认识。这种询问式交流能够锻炼学生的批判性思维。同时教师一定要重视对概念的讲解，让学生对人工异花传粉的流程有一个简单了解，引导学生思考知识，产生疑问。部分学生会问：“为何要在豌豆上做实验？其他植物上不可以做吗？”此时，教师用多媒体展示豌豆授粉的相关知识，进而能让学生明白为何要在豌豆上进行实验。学生根据教师的思想理解实验的整体流程，对新概念有了更加清晰的认识，这一过程可以提高学生的思维能力。（三）创设建模活动，提高科学思维能力生物学科中，有一部分知识比较抽象，对学生而言有一定的学习难度。为了让学生更好地理解抽象性知识，教师可以采用建模的方式展开教学。模型教学可以让学生感知抽象性以及无法直接展示的知识，让抽象知识具象化，从而帮助学生理解这部分知识。在实际的生物教材中，教师可以根据学生的实际情况，为其建设多种模型，从而引导学生用模型解决自己遇到的问题;同时教师也应鼓励学生大胆实验，评估模型，并在建模的基础上对模型进行优化和改进，借此提升学生的创新性思维。例如，在教学“酶的特性”相关知识时，教师可以应用实际案例增强学生的科研意识，用探究“影响酶活力的条件”展开教学。具体而言，教师先让学生了解建模，在此基础上提升学生的建模能力。在实际教学中，教师需要深度说明这些建模模式，并结合实际案例帮助学生进行了解，但选择的案例应是学生所知晓的，否则会起到相反的效果。比如37℃是酶的最佳工作温度，当人体出现发热的迹象时，酶的活力就会减弱，人体功能也会随之受到影响。班级中，绝大多数学生都有过感冒发烧的情况，因此对这一点并不陌生。在理解这一模式的基础上，教师再引导学生主动探索知识，为学生准备实验需要用到的材料，探索最适合酶的温度，并要求学生使用合适的模式进行实验，用反复的思考和讨论验证模式的准确性。只有通过构建模型，学生才能清晰看到影响酶活力的条件和温度有关系，明确在低温和高温下酶的活力是怎样的，从而提高了学生的科学思维能力。（四）优化实验，培养创新性科学思维生物是一门由理论知识和实验活动组成的学科，很多结论都是用实验来验证、证明的，因此设计实验也属于重点内容，这需要教师针对教材内容和学生的实际情况设计优化实验，从而培养学生的创新性科学思维。例如，在“被动运输”的教学中，教师可以让学生对“植物细胞的吸水和失水”展开实验探究，并对实验进行二次优化和设计。实验选择的材料是洋葱鳞片，在保证细胞活性的前提下，教师让学生观察质壁分离的现象，并思考用其他材料进行细胞实验是否还会存在质壁分离的现象。这可以促使学生主动