樊紅娟

【摘要】科學思維能力的培養(yǎng)是新課標下高中生物教學的重要目標，是學生形成正確的生物觀念以及科學地利用生物知識分析問題并實踐運用的基礎，所以如何在課堂教學中滲透生物科學思維具有重要的研究意義。學習方法、邏輯推理能力以及生活應用的講解都是滲透科學思維的有效手段，有助于學生了解生物實驗原理，體會生物學科的應用價值。

【關鍵詞】高中生物；科學思維；新課標

科學思維是生物學科的核心素養(yǎng)之一，諸多的生物概念原理和規(guī)律均是科學思維的產物，大多是通過分析、比較、歸納演繹、抽象概括等一些學科思維方法形成的結果。因此，科學思維的滲透對于學生深刻理解生物學相關概念，了解生物知識的形成過程，掌握生物學科學習推理方法，具有重要的促進作用。本文從聚焦欄目設置、開展自主實驗以及聯(lián)系生活實際三個方面論述了高中生物課堂中實現(xiàn)學習方法滲透、邏輯推理能力培養(yǎng)以及生物應用價值觀念形成的過程。

一、聚焦欄目設置，滲透學習方法

針對不同類型的學習欄目教師應設計不同的教學模式，以多樣化的教學手段促進學生掌握更全面的生物學習方法，了解不同類型生物知識的形成過程。具體包括互動型、探究型以及拓展性，分別適用于發(fā)散思維、建構抽象模型以及了解前沿技術發(fā)展等領域的學習。

1.互動型，延展想象空間

互動型課堂模式主要應用于思考討論、資料分析以及調查互動等教學內容，互動型課堂旨在通過課堂環(huán)節(jié)設計促進學生之間的互動交流，讓學生在交流中發(fā)散思維，延伸想象空間，感受不同個體的思維差異，并在其中攫取不同觀點的優(yōu)勢，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，從而促進科學思維能力的發(fā)展。

互動交流是促進思維發(fā)散，延伸學生想象能力的有效手段。比如，在學習“基因對性狀的控制”這一小節(jié)時，設計探究問題組織學生互動與討論：“同一株水毛茛暴露于空氣中以及沉在水中的葉片性狀呈現(xiàn)不同的狀態(tài)，分析這兩種性狀的葉子的基因是否相同？兩種葉子出現(xiàn)不同性狀的原因？”同學們在討論中分析出兩者的基因相同，之所以出現(xiàn)不同的性狀是因為兩者的環(huán)境不同（水下和空氣中），并聯(lián)想到許多受到環(huán)境影響二性狀改變的生物個體，包括被繩子包裹的樹干出現(xiàn)勒痕、雪兔在不同季節(jié)的顏色變化，等等。在討論的過程中同學們各抒己見，充分地發(fā)揮了互動探究的作用，掌握了生物性狀還受周邊環(huán)境影響的理論。

2.探究型，建構學科模型

抽象概括與模型建構是科學思維的一種主要體現(xiàn)方式，在高中生物學習內容中存在許多難以直接觀察，需要同學們發(fā)散思維進行抽象理解的知識點。因此，教師應有意識地開展探究性課堂，設置探究性問題，引導學生通過自主探究獲取知識的形成過程，實現(xiàn)抽象模型的建構，從而對生物抽象規(guī)律有更深刻的理解。

鼓勵學生動手探究，制作相應的教具模型對于培養(yǎng)學生的抽象模型思維有著十分積極的作用。比如，在學習“生物膜的流動鑲嵌模型”這一小節(jié)時，首先初步講解生物細胞膜的組成成分，記憶組成結構，之后引導學生探究制作細胞膜模型的方法，需要在模型中體現(xiàn)出細胞膜的結構特性以及功能組件。對于這一問題的探究，同學們將其分為兩個方向，一是要保證模型能夠準確表述細胞膜應有的結構和外貌特征，二是模型的組成能夠體現(xiàn)出細胞膜在生命活動中起到的作用。比如對于膜上蛋白質的不同分布形式，同學們在模型中準備不同大小的物質代表蛋白質，將其分別附著于表面，貫穿整個模型等結構，充分體現(xiàn)模型的科學性。

通過自主探究，同學們獲取了更加直觀的學習體驗，在制作模型的過程中對生物知識的理解更加透徹，能夠將課本上的抽象表述轉化為直觀可見的生物模型，提高生物知識的應用能力和聯(lián)想能力。

3.拓展型，了解前沿技術

了解生物學科相關的前沿技術發(fā)展對于幫助同學們形成生物學科科學思維是十分有利的，通過了解最新技術的發(fā)展，可以讓同學們更清晰地感受到生物學科的發(fā)展應用前景，體會生物學科的社會應用價值并且熟悉生物學科發(fā)展的知識脈絡，從而系統(tǒng)地掌握生物學科的科學含義，促進科學思維的發(fā)展提升。

對課本內容進行拓展，將學科前沿內容、相關知識背景引入到課堂教學中是開展拓展型課堂的常用方法。比如，在學習“胚胎工程的應用及前景”這一小節(jié)時，可以拓展當前比較熱門的試管嬰兒技術，引導學生進行探究，體會其中的生物科學價值。通過對試管嬰兒技術的實現(xiàn)流程進行探究，同學們發(fā)現(xiàn)這一前沿技術應用屬于胚胎移植概念的一種應用方式，通過體外受精后胚胎移植的方式幫助一些無法自然受孕的家庭實現(xiàn)生育計劃。但是這一技術也存在許多的倫理矛盾，不管是從生物科學的角度還是社會倫理的層面都需要加以限制，讓技術更好地服務于社會，而不是對社會造成不良的影響。

二、基于自主實驗，指導邏輯推理

實驗是生物學科的重要組成部分，實驗過程以及實現(xiàn)結果的分析是邏輯推理能力的直接應用體現(xiàn)，結合生物課程設計自主實驗，并讓學生利用科學的方法對實驗現(xiàn)象進行分析，推理得出相應的生物規(guī)律是培養(yǎng)學生生物科學思維的高效方式。

1.變換實驗材料，比較不同現(xiàn)象

對比分析是邏輯推理的一種主要方式，在生物實驗中通過改變實驗材料可以得到不同的現(xiàn)象，對不同的實驗材料以及現(xiàn)象進行對比可以有力地分析出生物實驗過程的本質，幫助同學們深入理解生物活動過程。因此，教師應引導學生變換實驗材料，比較不同的實驗現(xiàn)象，對比推理相應的生物活動規(guī)律。

比如，在學習“物質跨膜運輸的實例”這一小節(jié)時，需要同學們自主實驗觀察洋蔥表皮細胞的質壁分離和復原現(xiàn)象，不同的溶液，觀察在不同溶液下實驗現(xiàn)象的區(qū)別，分析出現(xiàn)結果差異的原因。同學們分別利用兩種濃度的蔗糖溶液滴到待觀察細胞上，發(fā)現(xiàn)兩種情況下細胞均發(fā)生質壁分離現(xiàn)象，但是對于低濃度溶液的實驗中滴入清水后細胞又逐漸恢復到原始狀態(tài)，而高濃度的對比實驗中即使滴上清水也不會出現(xiàn)復原現(xiàn)象。對比這兩種條件以及現(xiàn)象，同學們分析，較低濃度的溶液僅會使細胞脫水，當及時補充水分后還可以復原，但是較高濃度的溶液則會使細胞脫水死亡，所以不可能發(fā)生復原現(xiàn)象。在此基礎上鼓勵學生嘗試用不同的細胞進行相同的實驗觀察現(xiàn)象。

2.分析實驗數據，追溯差異因素

同學們在實驗過程中難免會因為細節(jié)操作等問題導致最后的實驗結果呈現(xiàn)一定的差異。對于這一現(xiàn)象，教師應該充分地加以利用，鼓勵同學們分析實驗數據中出現(xiàn)差異的原因，追溯導致差異現(xiàn)象的實驗因素，幫助同學們更加深刻地理解實驗本質的同時促進其科學思維的培養(yǎng)。

在生物的生命活動中某種物質的細小差異就會導致出現(xiàn)不同的生命活動現(xiàn)象，結合實驗數據對此分析才能更深刻地理解出現(xiàn)的差異因素。比如，在學習“生長素的生理力作用”這一小節(jié)時，需要同學們通過實驗探究不同濃度的生長素對植物生長的促進作用，在實驗完成后同學們發(fā)現(xiàn)彼此之間的實驗結果存在較大的差異，在此基礎上依次對自己采用的溶液濃度、植物位置以及實驗過程進行比較分析，發(fā)現(xiàn)是因為采用的不同位置的植物體導致實驗結果繪制出的曲線存在較大的差異，比如同樣是10-6mol/L的溶液對根具有抑制作用，而對莖則具有較強的促進作用，對于芽則幾乎不起作用。

結合實驗現(xiàn)象對實驗過程中的參數信息價逆向比較，嘗試分析不同的實驗因素對實驗結果的影響是科學思維的一種重要體現(xiàn)方式，對于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，提升生命活動現(xiàn)象本質理解有著積極的促進作用。

3.改進實驗試劑，開放設計空間

創(chuàng)新思維以及開放的思想是科學思維的一個重要方面，生物科學思維能力的培養(yǎng)并不是讓學生死板地掌握生物知識和實驗原理，更重要的是培養(yǎng)學生的質疑精神和創(chuàng)新開放能力，從精神層次培養(yǎng)學生的生物科學思維。因此，教師應引導學生在實驗的同時思考改進的方式，為學生設計開放的實驗空間。

比如，在學習“細胞中的元素和化合物”這一小節(jié)時，需要通過實驗檢測細胞中包含的物質種類以及化學性質，結合這一實驗鼓勵同學們嘗試改進已有方案中的化學檢驗試劑，實現(xiàn)對生物體中包含的不同物質的檢測。其中有一項實驗需要對花生果實切片滴入蘇丹Ⅲ染液，通過顯微鏡觀察現(xiàn)象，但是由于切片的薄度不容易把握，所以同學們嘗試將花生果實打碎，然后將染液滴到搗碎的物體組織中。從宏觀角度利用肉眼直接觀察兩者的反應現(xiàn)象，結果同樣可以觀察到一些黃色的反應結果，證明了搗碎后的果實顆粒中包含有豐富的脂肪顆粒，驗證了生命細胞中包含脂肪物質的正確性。

三、聯(lián)系生活實際，深化價值判斷

生物學科重點講述了生物體的生命活動以及生物與自然系統(tǒng)之間的活動關系，與人類的日常生活具有十分緊密的聯(lián)系。在生物課程學習中教師要有意識地聯(lián)系生活實際，幫助同學們建立生物知識與實際生活應用之間的橋梁，借助知識的實際應用背景深化學生對生物知識的價值判斷，從而促進科學思維的發(fā)展。

1.擷取生活資源，發(fā)明制作

基于所學內容進行發(fā)明制作是深化生物應用價值的直接手段，不僅可以檢驗學生對知識的理解情況，同時能夠了解知識的實際運用過程，在實踐中加深理解。因此，教師應結合教學過程擷取與之貼切的生活資源，鼓勵同學們參與利用生物知識設計生活用品的發(fā)明制作過程，在實踐中享用生物知識。

生物學科的許多內容都與生活情景息息相關，結合這一類知識設計探究情境，讓學生通過自主設計完成發(fā)明制作可以有效地進行生活化滲透。比如，在學習“果酒和果醋的制作”這一小節(jié)時，組織同學們開展實驗探究，自主完成果酒和果醋的發(fā)明制作。同學們首先分析上述兩種生活用品的制作原理，果酒是利用酵母菌將原料中包含的糖類物質轉化為丙酮酸，之后丙酮酸在厭氧環(huán)境下可以分解得到酒精以及二氧化碳氣體，從而實現(xiàn)果酒的制作。通過分析上述過程，同學們確定了總體的實驗路線，并明確實驗中應注意的細節(jié)問題，確保原料洗凈后再參與反應，避免雜菌和其他微生物的干擾，并且要注意反應所需的溫度，確保真菌的繁殖生長。

基于生活資源自主發(fā)明制作的過程讓學生獲得了很強的滿足感，能夠親身體會到自己所學習的生物知識對生活帶來的改變，對學生的生物科學思維培養(yǎng)起到了正向激勵的作用。

2.參與生活實踐，深度認知

生物學科中有許多涉及到人類與生物種群的統(tǒng)計相關內容，這一部分內容不再拘泥于單獨的個體，而是從整體的角度分析整個族群的生命活動現(xiàn)象，針對這一部分內容教師應通過生活實踐的方式助力學生深度認知，在實踐中體會到生物學科的知識內涵。

在生物學科中與遺傳相關的內容都需要對整個家族的情況及統(tǒng)計分析才能得出相應的遺傳結論。比如，在學習“人類遺傳病”這一小節(jié)時，布置生活實踐任務，讓同學們實踐調研某一種單基因遺傳病在家族內的患病概率，并從生物學的角度進行分析。同學們對諸如紅綠色盲、白化病等進行調研，發(fā)現(xiàn)這一類又可以分為顯性和隱性兩種遺傳現(xiàn)象，比如白化病這種隱性遺傳病，若父母雙方都是雜合子正常體，根據統(tǒng)計結果發(fā)現(xiàn)其后代患病的概率為1/4，而顯性遺傳病如果其父母都是正常體，則孩子不會出現(xiàn)遺傳現(xiàn)象。

在實踐調研中，結合對調研數據的分析，同學們更加深刻地理解了不同類型遺傳病的遺傳規(guī)律，掌握了計算各種類型遺傳病后代患病的概率。因此，教師應結合生物學內容適時地創(chuàng)設實踐情境，通過實踐探究促進學生對生物學知識有深刻的理解，明晰生物學對社會發(fā)展的重要應用價值。

3.聯(lián)系生活應用，解決問題

生活應用往往是一個綜合性的系統(tǒng)問題，是一種需要綜合運用多學科知識綜合分析并解決問題的科學方法，可以有效地培養(yǎng)學生的科學思維。因此，教師應注重課堂教學中的拓展延伸，聯(lián)系生活應用問題，讓學生在問題解決的過程中實現(xiàn)生物知識走向社會的教學目標。

比如，在學習“光合作用以及呼吸作用”相關內容時，布置生活化問題：“某大棚種植戶為提高蔬菜產量，用工具測得在不同光照強度以及不同溫度下的大棚內部的CO2濃度變化曲線，請根據所學的生物知識推斷應該如何調整大棚的光照和溫度條件才能進一步提高產量？”對于這一問題需要同學們聯(lián)系植物的光合作用原理，觀察題目給出的變化曲線，找出光照對光及呼吸兩種作用的影響臨界點，確定呼吸作用和光合作用對等的點以及光照增強后呼吸作用不再加強的點，同理觀察曲線得到CO2吸收速度最快是對應的溫度條件，從而確定在何種條件下光合作用最劇烈，此時的蔬菜產量對應最高。

綜上所述，學生生物科學思維的培養(yǎng)是新課標背景下對生物教學提出的新變革，改變了傳統(tǒng)課堂中知識灌輸為主的教學理念。需要教師尊重學生的學習主體地位，聯(lián)系生活應用內容，采用多元化的教學模式，設計自主實驗操作內容，實現(xiàn)對學生的邏輯推理能力以及生物學習應用方法的培養(yǎng)，促進科學思維觀念的形成。

【參考文獻】

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