2024年10期
浅谈高中生物科学实验探究思维及能力的培养
【关键词】 ；
【正文】 摘 要：高中生物学课程是各个科学领域中重要的学科课程之一。生物学学科核心素养的四个要素——生命观念、科学思维、科学探究和社会责任，其中科学思维和科学探究在学科核心素养中占据十分重要的地位，是今后学生在解决真实情境问题时所必须具备的能力。因此在高中生物教学过程中，逐渐帮助学生形成生物学学科核心素养，是教师教学过程中的重要目标
关键词：生物学；核心素养；科学思维；科学探究
生物是一门以实验为基础的学科。科学的本质是一个动态的探究过程，而非目前人类已形成的静态知识体系。随着人类文明的进步，知识也在迅速更新发展，学生的时间和精力相对有限。因此，相比于让学生掌握知识而言，学会如何掌握知识则显得尤为重要。只有学生具备课科学的思维及探究能力，才能更好的解决问题。
一、 科学探究实验中的科学思维培养
科学思维也叫科学逻辑，它是人们基于事实寻找真理的过程中，对多种科学的思维方式的有机整合。在科学认识过程中，科学思维必须遵守以下几个基本原则：首先要求严谨的逻辑性，做到演绎推理与归纳总结相统一；其次要求拥有辩证和综合分析问题的两种思维方法；最后要求理论与历史性的具体实践相统一。目前，教师所讲授的科学知识是人类已知的文明成果，但对于学生而言却是未知的新鲜领域，是需要学生真正的动脑“思考”、用心“发现”的。在学习过程中学生逐渐形成科学思维，从而能够利用科学的思维方式来认识世界、发现问题、解决问题。
1. 科学思维对学生的重要性
思维是人脑的高级功能之一，是人与生俱来的能力，它代表着人类的智慧。随着个体的不断发展，不同个体对相同问题的理解与认识可能出现显著差异，这很大程度上源于人们的思维方式不同。有智慧的人可以通过自己高质量的思维方式和习惯获得更好的结论或解决问题的方法。在生物学中习得的科学思维同样可用于其他学科及日常生活，提高学生学习效率和生活质量。
在科学迅速发展的当今社会，对于知识和信息不能只是简单的重复记忆，而是需要主动的运用已有知识探寻并解决一些“未知世界”里的问题。教育绝不是没有思维过程的事实性的知识积累，而是要使学生对已有科学结果形成过程的“重新”认识。只有学生具备了科学思维，才能拥有发现问题并运用合理的论证来判断、解决问题的能力。
科学思维主要包括逻辑思维、辩证思维、发散思维、创新思维等。要使学生成为一个能够独立思考并解决问题的人，应该培养学生的综合思维能力。在科学发展过程中，很多科学家由于对故有理论的“深信不疑”而与真理“失之交臂”。例如在《促胰液素的发现》过程中，囿于定论的沃泰默因不能以辩证的科学思维认识可能存在的新的调节机制，最终还是把原因“勉强”归于顽固的神经反射。而另辟蹊径的斯他林和贝利斯在沃泰默实验的基础上转换一种思维方式，便揭开了激素调节的历史帷幕。因此综合培养学生的科学思维，不仅有利于个体的发展，更是为祖国的未来奠定坚实的基础。
2. 如何培养学生的科学思维
在教学过程中，培养学生的思维能力，就是学生在对物质及其变化规律进行分析、综合、比较、概括的过程中发展和提高科学思维能力。而思考的过程是别人所代替不了的，在教与学的过程中要强调学生学习的主动性，让学生在思考的过程中获取知识并主动训练思维技能，从而达到培养思维能力的目的。
在生物学教学中，教师可以通过精心设计一系列具有启发性的问题，使学生在思考的过程中循序渐进的形成科学逻辑思维。例如，在《孟德尔豌豆杂交实验》的课堂教学中，根据孟德尔杂交实验过程教师提出问题串，子一代中矮茎哪里去了？子二代矮茎为什么又出现了？3：1的性状分离比是偶然吗？逐渐引导学生学会提出问题、思考并解决问题，通过讨论交流得到较为严谨的解决方案，同时加强学生辩证思维能力。此外，教师还可以在教学过程中有意识的对知识进行比较分类、归纳总结、演绎推理，从而使学生对知识理解更加透彻并且逐渐养成归纳总结、演绎推理的思维能力。例如，在讲授《探究温度对酶活性影响》、《探究生长素促进扦插枝条生根的最适浓度》等探究性实验时，虽然每个实验探究的目的不同，但在实验过程中都要遵循控制单一变量原则、设置对照原则等；通过对比引导学生归纳总结出探究性实验的思维方式。这样，在后续探究性实验教学中可以让学生应用归纳总结的实验思路演绎推理到新的探究性实验中，最终达到培养学生归纳总结与演绎推理的科学思维方式。
二、 科学探究实验中的科学探究能力培养
高中生物学课程标准中明确指出：“科学探究”是指能够针对现实世界中的某些生物学现象进行观察、提出问题、做出合理假设、演绎推理、实验验证以及对结果的表达交流。
1. 科学探究在国内外课程中受到重视的原因
好奇是人类的天性，探究是人类认识并了解世界的最佳途径。同时，探究也是人类生来就有的能力，但这种能力的强弱与后天培养密切相关。现如今人们已经掌握的知识、技术都是前人通过对某一类问题进行探究所获得的成果，但社会是不断进步的，各类知识、技术也在不断更新，只有在探究的路上不断前进，人类社会才能得以发展。
目前，许多国家已经将科学探究课程进行推广，在中国，科学探究也是高中生物学学科核心素养中的重要一员。科学知识看似静止，实际却在探究过程中不断变化。科学探究过程可以让学生置身于事物本身，并逐渐了解其本质。只有当学生拥有一定的探究能力，才能更好的发现世界、认识世界、感受世界同时创造更好的世界。
2. 如何培养学生的科学探究能力
学校教育在时间和空间上都是有限的，相比于教室中的“纸上谈兵”，让学生真正接触社会、接触自然，在实践中学习，既有利于培养学生的科学思维，又有利于培养学生的动手能力。这也是培养学生科学探究能力的重要途径之一。例如在《土壤小动物丰富度调查》实验教学中，让学生以小组为单位，对校园内不同位置土壤进行调查，最终形成调查报告，各组进行交流。首先学生需要设计设计流程、准备相应材料用具、制定统计丰富度的方法。在此过程中各小组会遇到不同的问题，例如取样的方法、统计数据的方法、遇到不认识的土壤小动物如何检索其名称进行分类等。当教师放开手相信学生有解决问题的能力，学生遇到问题自然会寻找解决问题的方法，逐渐完善方案。在探究的过程中的短成长。
总而言之，基于高中生物核心素养内容，培养学生科学思维及科学探究能力是对教师教学过程的基本要求。需要教师在课上不断渗透、课后设置探究课题，逐渐培养出有能力的人才。
参考文献：
[1]陈建军. 科学新课程中科学实验探究活动的设计[D].华中师范大学，2008.
[2]郭传杰. 科学实验也是科学素养教育的“主粮”[N]. 中国科学报，2021-02-04（007）.
关键词：生物学；核心素养；科学思维；科学探究
生物是一门以实验为基础的学科。科学的本质是一个动态的探究过程，而非目前人类已形成的静态知识体系。随着人类文明的进步，知识也在迅速更新发展，学生的时间和精力相对有限。因此，相比于让学生掌握知识而言，学会如何掌握知识则显得尤为重要。只有学生具备课科学的思维及探究能力，才能更好的解决问题。
一、 科学探究实验中的科学思维培养
科学思维也叫科学逻辑，它是人们基于事实寻找真理的过程中，对多种科学的思维方式的有机整合。在科学认识过程中，科学思维必须遵守以下几个基本原则：首先要求严谨的逻辑性，做到演绎推理与归纳总结相统一；其次要求拥有辩证和综合分析问题的两种思维方法；最后要求理论与历史性的具体实践相统一。目前，教师所讲授的科学知识是人类已知的文明成果，但对于学生而言却是未知的新鲜领域，是需要学生真正的动脑“思考”、用心“发现”的。在学习过程中学生逐渐形成科学思维，从而能够利用科学的思维方式来认识世界、发现问题、解决问题。
1. 科学思维对学生的重要性
思维是人脑的高级功能之一，是人与生俱来的能力，它代表着人类的智慧。随着个体的不断发展，不同个体对相同问题的理解与认识可能出现显著差异，这很大程度上源于人们的思维方式不同。有智慧的人可以通过自己高质量的思维方式和习惯获得更好的结论或解决问题的方法。在生物学中习得的科学思维同样可用于其他学科及日常生活，提高学生学习效率和生活质量。
在科学迅速发展的当今社会，对于知识和信息不能只是简单的重复记忆，而是需要主动的运用已有知识探寻并解决一些“未知世界”里的问题。教育绝不是没有思维过程的事实性的知识积累，而是要使学生对已有科学结果形成过程的“重新”认识。只有学生具备了科学思维，才能拥有发现问题并运用合理的论证来判断、解决问题的能力。
科学思维主要包括逻辑思维、辩证思维、发散思维、创新思维等。要使学生成为一个能够独立思考并解决问题的人，应该培养学生的综合思维能力。在科学发展过程中，很多科学家由于对故有理论的“深信不疑”而与真理“失之交臂”。例如在《促胰液素的发现》过程中，囿于定论的沃泰默因不能以辩证的科学思维认识可能存在的新的调节机制，最终还是把原因“勉强”归于顽固的神经反射。而另辟蹊径的斯他林和贝利斯在沃泰默实验的基础上转换一种思维方式，便揭开了激素调节的历史帷幕。因此综合培养学生的科学思维，不仅有利于个体的发展，更是为祖国的未来奠定坚实的基础。
2. 如何培养学生的科学思维
在教学过程中，培养学生的思维能力，就是学生在对物质及其变化规律进行分析、综合、比较、概括的过程中发展和提高科学思维能力。而思考的过程是别人所代替不了的，在教与学的过程中要强调学生学习的主动性，让学生在思考的过程中获取知识并主动训练思维技能，从而达到培养思维能力的目的。
在生物学教学中，教师可以通过精心设计一系列具有启发性的问题，使学生在思考的过程中循序渐进的形成科学逻辑思维。例如，在《孟德尔豌豆杂交实验》的课堂教学中，根据孟德尔杂交实验过程教师提出问题串，子一代中矮茎哪里去了？子二代矮茎为什么又出现了？3：1的性状分离比是偶然吗？逐渐引导学生学会提出问题、思考并解决问题，通过讨论交流得到较为严谨的解决方案，同时加强学生辩证思维能力。此外，教师还可以在教学过程中有意识的对知识进行比较分类、归纳总结、演绎推理，从而使学生对知识理解更加透彻并且逐渐养成归纳总结、演绎推理的思维能力。例如，在讲授《探究温度对酶活性影响》、《探究生长素促进扦插枝条生根的最适浓度》等探究性实验时，虽然每个实验探究的目的不同，但在实验过程中都要遵循控制单一变量原则、设置对照原则等；通过对比引导学生归纳总结出探究性实验的思维方式。这样，在后续探究性实验教学中可以让学生应用归纳总结的实验思路演绎推理到新的探究性实验中，最终达到培养学生归纳总结与演绎推理的科学思维方式。
二、 科学探究实验中的科学探究能力培养
高中生物学课程标准中明确指出：“科学探究”是指能够针对现实世界中的某些生物学现象进行观察、提出问题、做出合理假设、演绎推理、实验验证以及对结果的表达交流。
1. 科学探究在国内外课程中受到重视的原因
好奇是人类的天性，探究是人类认识并了解世界的最佳途径。同时，探究也是人类生来就有的能力，但这种能力的强弱与后天培养密切相关。现如今人们已经掌握的知识、技术都是前人通过对某一类问题进行探究所获得的成果，但社会是不断进步的，各类知识、技术也在不断更新，只有在探究的路上不断前进，人类社会才能得以发展。
目前，许多国家已经将科学探究课程进行推广，在中国，科学探究也是高中生物学学科核心素养中的重要一员。科学知识看似静止，实际却在探究过程中不断变化。科学探究过程可以让学生置身于事物本身，并逐渐了解其本质。只有当学生拥有一定的探究能力，才能更好的发现世界、认识世界、感受世界同时创造更好的世界。
2. 如何培养学生的科学探究能力
学校教育在时间和空间上都是有限的，相比于教室中的“纸上谈兵”，让学生真正接触社会、接触自然，在实践中学习，既有利于培养学生的科学思维，又有利于培养学生的动手能力。这也是培养学生科学探究能力的重要途径之一。例如在《土壤小动物丰富度调查》实验教学中，让学生以小组为单位，对校园内不同位置土壤进行调查，最终形成调查报告，各组进行交流。首先学生需要设计设计流程、准备相应材料用具、制定统计丰富度的方法。在此过程中各小组会遇到不同的问题，例如取样的方法、统计数据的方法、遇到不认识的土壤小动物如何检索其名称进行分类等。当教师放开手相信学生有解决问题的能力，学生遇到问题自然会寻找解决问题的方法，逐渐完善方案。在探究的过程中的短成长。
总而言之，基于高中生物核心素养内容，培养学生科学思维及科学探究能力是对教师教学过程的基本要求。需要教师在课上不断渗透、课后设置探究课题，逐渐培养出有能力的人才。
参考文献：
[1]陈建军. 科学新课程中科学实验探究活动的设计[D].华中师范大学，2008.
[2]郭传杰. 科学实验也是科学素养教育的“主粮”[N]. 中国科学报，2021-02-04（007）.
- 【发布时间】2021/5/12 19:37:59
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