李雪松 王晓琳
濮阳市华龙区高级中学
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摘要：高中生物科学思维来源于自然科学，其培养应该依赖于具体的知识背景，依赖于具体的方法途径。本文提出基于科学思维发展的高中生物与多学科交叉教学策略，具体包括通过生物与多学科交叉基础知识、通过生物与多学科交叉基本思想培、通过生物与多学科交叉基本学科方法、通过生物与多学科交叉综合性培养学生的科学思维，提高核心素养水平。
关键词：科学思维：高中生物、学科交叉、教学策略
2020年新修订的高中生物课程标准，进一步明确了科学思维作为高中生物的核心素养，与生命观念、科学探究、社会责任作为重点培养的四个核心素养。高中生物科学素养主要是基于生物学科特点，提炼出的尊重事实和证据，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[1]。高中生物科学思维具有培养的深度和广度，也需要相应的知识载体和思维方式。这是因为生物学的发展是建立在大自然学科中，与数学、物理化学地理等各个学科都具有气千丝万缕的联系。高中高中生物涉及到的归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法并不是生物学独有的思维形式，部分是来源于其他学科。生物与其他学科具有密切的联系，所以高中生物科学思维的培养也需要依赖于其他学科的知识背景、思维方式和培养方式。在进行高中生物科学思维培养和发展时，应该考虑到高中生物与其他学科的交叉性，所以开展基于科学思维发展的高中生物与多学科交叉教学策略研究具有重要的意义。
一、通过生物与多学科交叉基础知识培养科学思维
对高中生科学思维的培养和发展，不是脱离科学思维依托的知识作为载体。如同脱离知识单纯的进行科学思维培养那是数学学科教学的一部分。高中生物在教学中主要是希望通过高中生物学知识的学习中渗透科学思维培养。而有些生物学知识与其他学科具有交叉性，难度也更大，对学生的科学思维培养也更加有效。所以需要通过生物等多学科交叉基础知识培养科学思维。寻找生物学与其他学科的交叉内容，设计教学，培养学生批判性思维、创造性思维、聚合思维能力。例如在学习高中生物渗透作用时，生物学中渗透作用是溶质的颗粒个数，其实就是化学中的摩尔数。质量等于物质的相对分子量乘以摩尔的量。如果高中生物教学中能够结合生物和化学知识，在这部分设计以质量和摩尔量相同的淀粉和葡萄糖作为渗透液，得出不同的结果。对培养学生的批评性思维和辩证思维具有积极的意义。其实在遇到不同的条件进行不同的分析也是政治中辩证法和哲学的部分内容。充分利用这些生物学与其他学科的交叉基本知识对更有利于学生理解知识，实现问题解决也利于培养学生的科学思维。
二、通过生物与多学科交叉基本思想培养科学思维
科学思维应该具有尊重事实和证据，运用科学的思维方法认识事物的基本思想和思维方式[2]。不同学科的特点不同，所具有的思想具有独特性。例如数学中的重要思维方式是建模思想、符号化思维、等量思想、变量思想等。物理学科的思想包括建模思想，化学学科的思想是物质守恒思想、化学反应平衡思想。政治的特点是辩证思想，事物一分二的哲学思想，历史的辩证唯物史观、地理的空间观、环境观等、语文人与自然和谐统一的人文观等都是独特的思想观念。这些观念是自然科学发展的智慧结晶，也是高中生物中涉及到的思想方法。这些思想方法的借用可以帮助学生模型与建模、批判性思维运用，阐释生命现象及规律，达到科学思维培养和发展。例如在学习酶的高效性，通过坐标图进行思维训练是重要途径，这些图形都是以横坐标是时间，纵坐标是底物剩余量或者产物的产生量为指标。
这些图形的核心其实是化学反应平衡基本思想，酶不改变反应平衡点，但是可以改变反应平衡达到的时间。结合化学知识和数学中坐标图的基本思想可以更加有利于理解这些知识，更容易解决这类问题，也更加有利于培养学生的归纳与概括、演绎与推理、批判性思维，提升思维品质和质量。所以高中生物教师在教学中应该善于寻找部分知识点、题型涉及到的学科交叉思想，通过思想的渗透，更好的支配思维训练和发展。
三、通过生物与多学科交叉基本学科方法培养科学思维
现代生物学起步较晚，很多高中生物的解决问题的方法，解决问题的学科方法并不是学科独有的，尤其是生物学从定性走向定量后，以数据为核心的生物学更多的与数学、物理和化学等学科方法紧密联系在一起，很多方法甚至都是从其他学科借鉴引用而来。例如数学的示意图法，物理的系统分析方法、化学定性与定量结合的方法与高中生物科学思维的培养具有贯可以帮助对学生进行科学思维的培养[3]。高中生物学中的物质跨膜运输方式，细胞分裂、基因表达等都需要建立模型，这些是数学和物理的核心内容，应该借鉴这些学科方法，让学生系统的学习这些方法，并尝试这些方法的应用，在高中生物问题解决中提升便捷性，也达到思维训练。比如种群数量增长、能量流动、遗传规律等都涉及到大量的数学模型，为此老师在进行教学时，应该帮助学生构建一个系统的解决问题的思维模型，并进行大量的习题练习，不仅提升了学生解决问题的能力，而且训练了学生的思维，提升思维的品质。在进行学科方法培养学生的科学思维时，主要的途径是在生物学问题的解决中和对生物学基本原理等的理解中，在习题中应用是最有效的方式，教师应该侧重这些方面。
四、通过生物与多学科交叉综合性培养科学思维
在高中生物教学中西方提出了stem教学理念，就是需要把科学、技术、工程、技术融合形成一体进行核心素养培养。Stem强调应该在具体的现实情景中去分析，利用学科知识和工程技术进行问题的解决和知识获取、科学思维培养。高中生物课程标准也要求应该尊重事实和证据学生应该在学习过程中逐步发展科学思维，审视或论证生物学社会议题。这些都说明在高中生物科学思维培养时，应该考虑综合情景性，在综合的社会情境中让学生利用生物学及学科交叉的科学、技术、工程、技术融合达到思维能力、实践能力的培养。所以高中生物在教学中应该考虑学科交叉背景下，出一些融合语文等文科背景及物化等学科背景的问题情景。让学生具有多学科视野，利用多学科进行问题分析，并通过学科知识的组合、迁移、转化让问题得到解决[4]。例如讲解液泡和叶绿体的色素知识时，可以引入语文古诗词，接天莲叶无穷碧,映日荷花别样红，让学生分析中间涉及到的细胞器。在生态环境保护中会融入大量的物理化学知识，例如信息传递的价值和应用都是与物理化学等学科知识相关，如何区别灯光引蛾，从信息传递的类型，杀灭害虫的防治方式进行辩证分析，应该是一个融合了多学科的知识背景，也需要学生进行演绎与推理，批判性思维培养，并在探讨、阐释生命现象及规律中培养科学思维实现科学思维水平提高。
结语
总之，高中生物教学中要求培养的核心素养与其他学科具有交叉性，也具有较强的融合性。所以在通过高中生物培养学生的科学思维时，应该充分考虑这些因素。具体的教学中可以通过生物与多学科交叉基础知识、通过生物与多学科交叉基本思想、通过生物与多学科交叉基本学科方法、通过生物与多学科交叉综合性培养学生的科学思维，让学生的科学思维水平、科学思维品质得到更好发展。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准.人民教育出版社. 2017
[2]王雪,杨晓杰,姜淑娟,李思蒙.基于STEM教育的高中生物学核心素养培养策略[J].高师理科学刊,2020,40(02):107-110.
[3]陆海燕.化学知识渗透于高中生物教学的实践探讨——以《降低化学反应活化能的酶》为例[J].中国现代教育装备,2020(02):44-46+49.
[4]张慧娟. 科学思维视角下初高中生物学知识衔接研究[D].河南大学,2020.