周家萍
四川省成都二十中
摘要：本文关注的是新课程理念下的科学思维的培养的方法与手段，作者通过对某班级学生科学思维的差异的实验调查以及科学思维的心理学本质的探索，分析了影响学生科学思维的因素，以《生命活动的调节》等部分为讨论对象，提出了教学中应如何培养学生的科学思维的观点和实践。
关键词：科学思维，影响因素，教学实践
在新课教学中，有一些学生提到，认为自己所学的生物知识都知道，但遇到某些题目，却不能正确思考或不会做。在高三复习一段时间后，依然有些学生具备了生物知识而不能正确的解题。究其原因是学生除了核心概念的掌握不牢固外，还有一种情况是学生的科学思维水平还有待提高。科学思维作为生物学核心素养的主要内容，是形成生命观念的重要途径，也是科学探究的重要组成部分。科学思维的培养的评价是在高考中有深度的体现和落实。科学思维方法主要是指逻辑思维，包括比较与分类、归纳与演绎、分析与综合、抽象与概括、批判性思维等。
一、学生科学思维的状况的实验调查
我校高2020届某班，在高二半期，用易中难7：2：1的题目测试，该班的平均分为89.9（百分制），整个班级平均达到优秀。在3周后的月考中，题目难度加大，该班的平均分为70（百分制），整个班级平均不能达到优秀。那是学生知识没有掌握呢？还是其他原因呢？分析月考试卷发现，学生在知识的记忆，知识理解，过失三方面的失分的比例都不大，而失分最严重的是一些科学思维能力很强的题目。对于高中阶段，学生对于生物学科知识的科学思维状况如何呢？学生遇到题目所表现出来的分析，综合，归纳，演绎和批判的思维能力的状况如何？
为了调查该班学生科学思维能力的状况，我设计了一套对比测试题目：设计A组题目，只是简单地以文字的形式展现所学过的生物学知识。考查学生对某些知识的掌握情况。再在A组相应知识的基础上设计对应的B组题目，目的在于考查对某些生物学知识的科学思维能力。同一考试时间做A、B组题目，题目在试卷上随机分布。考试结束后，教师找出具有对应关系的题目，分组分析。并分析学生试卷情况，统计各组题目中学生人数。
分析学生试卷发现有四种情况：①A组正确，B组相应题目也正确。②A组正确，B组相应题目不正确。③A组题目不正确，B组相应题目却正确。④AB组都不正确。以全班53人为调查对象，最后统计了6组数据。列表如下：
从表中可以看出：1、每组题中A组题的正确率几乎都在80%以上，表明学生核心概念掌握的情况良好。随着科学思维能力的提高，学生的正答率依次下降。2、①②组数据就可以说明学生存在掌握了相应概念而不能正确分析问题的事实。3、按A组题目正确，B组题目正确算出学生思维后的过关率分别为：100%；85%；47%；53%；80%；15%（过关率越低说明题目的难度越大，也说明学生在这一情境下对知识的迁移表现更差）4、部分成绩优异的学生AB组题目的正答率均更高。结论：该班学生具有解决简单问题的科学思维能力，但对于复杂的生物学问题科学思维能力还有待提高。
二、科学思维的心理学本质
科学思维的心理学本质是什么？科学思维是先天具有的呢？还是可以在后天培养的呢？科学思维在《教育心理学》中没有明确提出，但其实质类似于“迁移能力”和“解决问题的能力”。迁移能力是指一种学习对另一种学习的影响。广泛的讲是指学生对其所学的东西，不仅能重复，应用，或表现，而且能举一反三，触类旁通，推广类化。解决问题包括发现问题，分析问题，提出假设和检验假设。生物学科学思维即是获取题目信息，通过联想、分析、思考、最后解决问题。其中迁移能力和学生的年龄和智力水平有一定的关系，但后天的培养和训练也起到重要的作用。因此，在高中生物教学中分析影响科学思维的因素和找出切实可行的培养方法，是对提高教育教学效果有益的。那么影响科学思维的因素有哪些呢？
三、影响科学思维的因素
1、核心概念的构建程度
科学思维是建立在对核心概念构建的基础上的。只有抓住了问题的实质，不仅对知识知其然，还能知其所以然才能对实际问题作出正确的解释。这是影响科学思维的一个必要因素。例如在“顶端优势”的概念的理解中，不但要深入理解顶芽产生的生长素向下运输，会造成相邻的侧芽的生长受抑制，还应知道生长素在运输过程中会被分解，因而不会影响到远端的侧芽。所以在分析思考该知识讨论各芽的浓度的题目中学生才不易出错。
2、核心概念的概括程度
概括化的经验，可使从一个情境到另一个情境的迁移完成。概括能力越强，迁移能力越强，知识越能迁移应用，这是影响科学思维的重要因素。例如：如果学生对一个精原细胞产生的四个精子的遗传状况的规律没有深入思考和归纳，那么在分析许多精子是由几个精原细胞产生的题目中就极易出错。
3、核心概念的熟练程度
熟练的学习是迁移发生的重要条件。所谓“熟能生巧”便是如此。例如学生对碱基互补规律的几个数量关系越熟练，运用该知识解决相应问题的科学思维越强。
4、新情境的复杂程度
新情境的复杂程度，直接影响科学思维的情况。例如，在一个题目中增加坐标图，表格等因素，使问题复杂化，或增加题目中表述的文字量，或数据增加且无规律化，都会增加试题的难度，使知识的分析迁移变得困难。例如：在单侧光下，芽的向光侧和背光侧的生长素浓度随时间变化的曲线学生分析起来就很困难。
5、思维方法的固有化程度
思考问题方式的固有化是把双刃剑，一方面程序化的思维会使人按某种方式，逐一解决问题，但固有的思考方式又会使人易陷入思维定式的困境中。例如：在分析解决一道关于呼吸熵的题目中，学生陷于有氧呼吸中，氧气的消耗量和二氧化碳的释放量相等的思维定式中，难于从其他角度思考问题，因而该题目对很多学生都显得难于解决。.
6、分析问题能力的差异
分析问题的能力也是科学思维的重要因素。有的学生善于回答各种问题的现成的知识经验，但不能独立的分析面临的新问题，而有的学生利用知识经验分析问题的能力相对较强。
四、高中生物教学中，如何提高科学思维的思考与实践
1、构建生物学核心概念体系,为科学思维准备基石。
高中生物考点知识繁多，学生只有具有了完善的概念体系，才能很好地提升科学思维。因此师生共同来归纳和整理教材的核心概念体系是非常有必要的。我认为教师采用树枝法整理知识是一种方法，但如果对某章节知识提出几个精练而准确的问题，师生共同分析，学生掌握的效果更好。例如在高二新课《生命活动的调节》复习中提出如：生长素发现的经典实验中有那些设置，其结果和结论分别是什么？实验设计有何借鉴之处？关于生长素作用的两重性中什么是两重性？如何解释向光性，顶端优势，根的向地性，茎的背地性等。
2、在构建核心概念的过程中，强化科学思维。
死记的知识难于获得正迁移。正迁移需要对原理或原则完全理解，能运用自如，触类旁通。一知半解的学习，反而可能引起负迁移作用，因而影响知识分析的正确率。生物学教学中概念和规律是核心。因此采用比较的方法深刻理解概念，规律的本质是非常有必要的。例如对有丝分裂和减数分裂，基因的分离定律和自由组合定律等的比较，都能有效提高学生对生物学知识的理解能力，有效地提高该部分知识的运用能力。
3、加强核心概念的归纳概括，提升科学思维
3.1教师在教学过程中，加强知识的归纳概括。
例如学生在运用渗透作用的原理解决问题时，教师引导学生归纳出，渗透作用是指溶剂分子从低浓度向高浓度扩散，该浓度是指溶质浓度且是物质的量的浓度。学生就能更好地进行科学思维，解决相关问题。
3.2教师引导学生主动归纳和概括核心概念。
生物学中有许多概念需要归纳和概括，如光合作用和呼吸作用综合，碱基互补配对的计算，蛋白质分子量的计算，有丝分裂和减数分裂的图形比较等。教师引导学生对自己学习中的知识归纳概括可有利于学生科学思维的提高。
3.3防止过度概括造成的机械使用或误用原则的情况。
概括化的知识有利于知识的运用，但也可能引起机械使用规律或误用原则而造成的错误运用。例如，在对有丝分裂和减数分裂的图形辨析的时候，归纳出：“先看有无同源染色体，有同源染色体的是减数第一次分裂和有丝分裂，无同源染色体的是减数第二次分裂”。利用该概括化的知识，学生能很好的解决关于有丝分裂和减数分裂的图形辨析题目。但遇到多倍体或单倍体的分裂情况时，学生往往会机械使用或误用该原则，造成错误。因此在对知识概括时，教师应引导学生注意其使用范围或使用条件，例如在上述对有丝分裂和减数分裂的图形辨析中，强调二倍体生物可使用该规律，学生在运用中就不易出错了。
4、突破新情境复杂化的影响，提高学生的科学思维。
4.1注重审题，善找突破口
当题中题干内容复杂，学生又具畏难情绪时，科学思维是很难发挥的。因此在教学中逐步培养学生大胆心细的分析题目，采用“先通看，再细看；弄清已知，牢记未知”的方法，始终给学生强调“一切答案都在题目中”使学生对读题和解题充满信心。要求学生常思考该题考什么知识点，用什么知识点。
4.2注重题目中表格，示意图，坐标图，直方图等因素。
通过对一些表格，示意图，坐标图，直方图等因素的题目的分析，和学生共同归纳解决该类题目的规律。例如对于坐标图题目，学生归纳出：“先看横轴，再看纵轴，一定明确其生物学意义；再通过曲线明确对应的生物学关系”。例如在生长素两重性的曲线分析中，学生就能很好地先观察横轴是指生长素的浓度，并且明确单位。纵轴是指生长素对根芽茎的作用（定性关系，没有单位），纵轴分成两个项即促进和抑制，而“0位置”既不促进也不抑制，再通过其中一条曲线分析生长素对某器官的影响。这种规律化的分析使学生不但不怕坐标题，还爱看坐标题。
5、养成良好的思维习惯，积极分析解决问题
5.1克服思维惰性，勤动手勤动脑
有些学生对一些复杂的题目常不愿去深入思考，教师首先应该正确的引导和鼓励学生积极思考，同时加强对一些典型题目的讨论，让学生乐于动脑。同时多动手多动脑。
5.2在归纳出一些解决问题的一些通识性的原则基础上，引导学生如何使用策略
解决问题有一些普遍的，常规的方法和原则，在教学过程中，师生应共同归纳。但在此基础上，教师还应该多引导和指导学生如何使用策略，即选择最优的方法去解决问题。例如在实验设计中，有许多应遵循的原则如单一变量原则，对照原则，可重复性原则，可操作性原则等，那么遇到具体的实验设计，就应该考虑如何使用。
参考文献：
1.吴成军.试论科学思维及其在生物学中的独特性.生物学教学.2018
2.（美）简妮.爱丽丝.奥姆罗德.学习心理学.2015