基于发展科学思维的模型构建在高中生物教学中的应用

杨东辉

随着新课程改革思想的发展和不断深化，使得传统教学面临着变革。生物是一种开阔视野、认识世界上一切事物自然规律的科学课程。在高中生物教学中，要通过生物研究，让学生对生物学产生浓厚的好奇心，从而提高他们提出问题、解决问题的能力。然而，从目前高中生物的教学状况来看，基于发展科学思维模型在教学中没有得到重视，这会对学生学习能力的提升产生一定的不利作用。为此，应加大对基于发展科学思维模型构建的课程探索，让学生逐渐发展其科研意识。科学思维并非天生，而是需要学生在后天的学习中不断培养。科学思维在自然科学中有清晰的发展路径，而生物学又是自然科学中的重要内容，因此，在高中生物教学实践中，构建基于发展科学思维的模型也是学科属性的有效需求。

一、发展科学思维相关内容

任何一种科学都有其特定的规律和形态，可以用一种科学的方式加以检验和阐释，而要想找到正确的答案，就必须养成一种科学的思维方式，用科学的方式去观察和发现问题，且在发展中不断完善思维，这就是科学思维。在生物教学过程中，发展科学思维模型的构建就是要指导学生学会“动手”，从海量的生物现象中寻找关键内容，归纳、总结生物现象中的根本法则;利用生物定律对有关的生物现象进行探索，能够运用文字、图解、模型等正确表达和阐述有关的生活规律;从生物原则和现实情况出发，对生物问题或思想进行挑战或证明，从而培养学生的理性思维、批判思维和质疑探索精神，并能应用归纳总结、演绎推理等方式探索生物现象和法则，从而提高学生的综合素质。

二、在高中生物教学中构建发展科学思维模型的意义

（一）有利于激发学生学习的热情

高中生物主要讲述的是自然界的各种自然现象和法则，这些东西用眼睛是看不见的，只能依靠自己的研究去理解。生物课中会有很多关于生物学科的专用术语，这会让学生认为生物课程的学习较为困难。发展科学思维是对生物课程教学的深度探究，通过探究，使学生能够更好地理解生物的基本原理。将学生的科学探索思维能力与高中生物教学相结合，将有助于建立起一个良好的课堂氛围，培养学生的学习积极性，使学生逐渐提高学习的兴趣，在探索中发现问题，有利于激发学生学习的热情。

（二）帮助学生突破生物学的重难点，构建高效生物课堂

高中生物课程中，有许多内容光靠记忆是无法掌握和理解的，学生必须要经过无数次的探究，才能将结果和结论掌握。改革传统的教学方法，以促进学生的科学思维，生物教师必须在教学方式上进行改革，构建发展科学思维模型，将多种教学手段结合起来，以提升学生学习能力。通过反复的探索与实验，帮助学生突破生物学重难点，构建高效生物课堂。

（三）有利于培养和提升学生的综合素质

在经济飞速发展的今天，社会对高层次的人才需求不断提高，这也导致了教育教学领域的变革。高中生物需要教师在教学中具有高度的前瞻性，利用发展科学思维模型培养、提升学生的综合素质;同时，有助于实现学生生物核心素养的提升，为解决现实问题打下坚实的基础，使学生全面发展，为社会将来的发展提供优质的生物领域人才。

三、高中生物教学中构建发展科学思维模型存在的问题

（一）过于强调单独知识点的记忆

许多高中以分数和升学率为导向，而分数则成了学生的“命根”。这种情况下，教师们往往会加强对知识点的背诵，让学生把更多的精力放在提升记忆力上，而非让学生自己去理解和思考。这种情况下，很多时候学生把生物当成“副科”或者“文科”来看待。在平时的测试中，试题更注重的是死板知识的测试，在考查知识的连贯性、逻辑性等方面做得差强人意，长此以往，只会让学生觉得死记硬背是十分有效的学习方法，不利于学生的综合发展。

（二）省略探究过程

高中的生物课程是很紧凑的，教师们要根据课程大纲来做相应的教学计划，这就意味着教师们要花更多的时间来做更多的教学准备。教师们在教学过程中，如何有效地组织和指导探究教学，这是十分重要的问题，因为发展科学思维模型的构建会让教师不仅花费大量的精力，而且还要求学生逐渐调整学习习惯，所以很多教师和学生都选择放弃了这种费时、费力的教学、学习方式，而是把一些重要的内容和要点通过传统教学的方式进行，省略探究过程。其实，这样的教学方式仅仅是让学生掌握了一些单一的知识，却忽视了生物知识的产生和应用，时间一长，不仅会让学生感觉到厌烦，也会让他们丧失对生物学习的兴趣，甚至还会影响到学生核心素养的提升。

（三）缺乏培养科学思维的氛围

在教学大纲中，教师应该将重点放在培养学生的科学思维上，要让他们拥有这种思维的能力，就需要师生们有一个公平、公正的环境，让他们可以尽情地表达自己的想法，只有在这种环境下，他们才能够将自己不懂的知识梳理出来。在良好的学习方式下，学生们就可以不断地提升自己，改变对事物的看法，从而产生批判和创新精神。

四、基于发展科学思维的模型构建在高中生物教学中应用的策略

（一）围绕解决真实问题设计学习目标

教学的主要目的在于发展和提升学生的综合素质，使学生可以利用生物知识处理各种问题。在将发展思维模型应用于高中生物教学时，在教学目标的设计上，教师注重对学生的实际体验，为学生的探究和拓展实践创造了有利的环境;围绕解决真实问题设计学习目标。让学生通过实际操作，“触及”各种科学现象，构建合作的研究团体，经历信息收集、组织、比较、分类等认知过程，在原有思想与新思想间架起一座桥梁，深入探讨生物的实质问题，通过问题的方式来完成知识集成，增强学生学习的自主性。

以“生态系统及其稳定性”教学为例，以“尊重自然法则，维持生态平衡”为中心思想，组织学生设计与制造环境缸，并观测其稳定性作为教学活动主题，让学生们通过了解微生态系统，来掌握所学知识;并持续进行观测，真实观察所制作的生态缸中水质、土壤、生物种类和数目等的改变，以体会生态环境的自我调控能力，达到培养学生科学思维的目的。在发展科学思维模型引导下，让学生认真组织生态缸的规划與设计，采集动植物材料，做好观察、记录，最后撰写课题报告、制作PPT等。在此学习过程中，学生的想法可以用不同的方式表达出来，例如学生在绘图、模型制作、实时资料收集中都会产生不同的想法，让学生养成严谨的科学素养，树立认真负责的态度。让学生学会深入探究现实问题，不断反省学科内涵和科学实质，综合知识，扩展知识运用，建立科学理念。

（二）促进概念教学的创新与发散，将教学过程直观化

发展科学思维模型构建较为繁琐，而模型构成的特殊性又使生物教学在理论知识体系上存在着很大的拓展余地。所以在教学中，教师要促进概念教学的创新与发散，将教学过程直观化。在“生态系统及其稳定性”教学中，要让学生明白，相对于其它要素，人类能够更容易地介入到生态体系统的各个部分。在学习过程中，学生可以在微型生态体系中加入某些物种和数目，从而加速了一个整体的运行速度;通过大量投入多种无机物质，加快生态循环，就此让学生思考生态系统最理想的运行状态。

同时，在概念教学上，要让学生对人类在生态环境中的作用有更深刻的认识。例如，让学生模拟出旨在突出人与自然之间和谐的生态系统。发展科学思维模型往往带有很强的抽象性。因此，在有关知识的研究中，许多教师都会试图通过建立相应的生态模式来展示不同元素之间的互动。大部分的学生相信，大型的生物系统是由于其成分的多样性而变得更加稳定。事实上，生态体系的稳定在很大程度上取决于分解者。教师和学生可以制作简易的生态容器，可以通过引入微生物来加速生物反应。透过观察各生物要素之间的关系，来掌握课程核心知识概念。

（三）运用PBL策略，引导学生主动获取知识

PBL教学的全名为“Problem-Based Learning”，这种授课方式有别于传统的师生角色，教师在教学中发挥主导作用，学生是学习的主体。PBL模型强调教学要建立在特定的情境中组织进行，学生要根据生物的事实和证据进行讨论和探究，培养出解决问题的思维方式和技能，这对培养学生的科学思維具有重要意义。比如，在“生态系统及其稳定性”教学中，教师会向学生们展示有关生态环境的信息，并以影像形式展示，让学生从中找到各种例子所展示的特定信息。该课程要求学生分组进行讨论，通过对生物、化学、行为等不同观念的对比，从而建立起有关生态系统的基本知识库。接下来，要让学生把难点理解清楚，让他们从自己的生活经历中得到答案。在此基础上，根据实际情况，教师可以进行适当的情景规划，并运用生态系统的相关信息来引导学生：“如果你是一个农民，你的农田里有粮食、有水果、有牲畜，你怎么利用生态系统来提高你的收入？”学生在运用所学的生物知识的基础上，进行推论、分析、验证，提高了学生的综合实践能力。

综上所述，在高中生物课中，培养学生的科学思维意识是十分必要的。因此，在教学中可以基于发展科学思维的模型构建适用的生物教学模式，使学生对生物的学习产生浓厚的兴趣，使他们更好地理解所学知识，从而使学生得到更好的发展。在教学中，教师应注意运用情景创设法、问题串联法来组织有效的教学活动，让学生在小组合作活动、拓展实验等多种教学手段中逐步提高科学意识、科学思维及科学能力，实现生物核心素养的提升。

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