陶金金
新疆生产建设兵团第十三师红星高级中学 839000
摘要：本文基于生物学科核心素养中科学思维素养的构成要素，结合教学实践对课堂教学中培养学生科学思维能力的具体设计和实施思路与方案做简要探讨。
关键词：高中生物；课堂教学；学生心理；科学思维
科学思维是生物学科核心素养之一，其是指在学习科学概念的过程中建立生命观念，并将其贯穿于整个科学探究当中。当前，学生科学思维能力的培养已成为生物课程的主要课题，为此本文也希望通过浅显的分析探讨，提高相关教学设计思路的有效性和实施效果。
一、培养模式分析
高中生物课程的科学思维能力培养可分为四个基本环节，即问题表征、联想归纳、演绎判断及反思运用。其中具体还分别包括知识定位、探究实践、表达交流、反思总结、设疑起思、协助探究、倾听点拨、启发纠正、总结评价等多个教师与学生活动行为。
1、问题表征
思维动机是开展和进行科学思维活动的首要前提条件，而学生进行问题表征的同时也就是在启动科学思维。因此，该阶段对应的科学思维活动就应该是问题的确定，主要应用的教学方法为质询。在生物课堂中需要让学生提出质疑，教师由此结合驱动型问题来合理恰当地创设出问题情境，进而引导学生根据问题完成对知识的定位并开始思考，为之后的问题探究做铺垫。此处问题的来源可以是教材中的资源，也可以是实际生活中的现象，无论何种都必须应当遵循学生的认知发展规律，符合其当前的认知水平，如此才可令问题成为开启学生科学思维的动机。
2、联想归纳
初步完成问题表征后，学生需要结合自己已有认知水平和观念来对片段信息进行整合，该过程成为联想，进一步完成归纳性发现，得到初步的推断结论。该阶段中，教师采取问题探究的教学形式最为合适，由于是科学思维能力培养模型中比较中的一个环节，所以一般情况下需要对全体学生进行分组，加之为确保探究过程的顺利进行，还需要采取组内异质，组间同质的分组原则。分组后的学生需要根据问题来展开信息搜集和整理，小组内各成员相互交流，共同努力完成任务和推理，得出结论，总结解决问题方法。该环节中的科学思维活动具体包括分析、推断、讨论、合作、论证等，是课堂教学中需要时间相对较久的一部分，具体还与学生的已有人知和思维能力有关。
3、演绎推断
初步得出结论后的学生，思维已经走向了展现、应用和检验的环节，而这一阶段就是演绎，也是对问题进行二次论证的阶段。学生需要在课堂中与其他同学进行交流分享，重新回顾一遍探究问题的过程以及所得结论，而且需要应对来自老师和其他同学的提问，在这样的交互过程中，学生的推理、质疑和辩驳等能力也会随之提高，这也就是科学思维中质疑与批判精神的初步显露。即便学生所得结论是错误的，那么在此环节中也可以进行及时地纠正，并找出错误原因。教师在该环节中的主要任务是确保学生能够明确理解并吸收探究问题的整个过程，不仅仅是掌握生物课程的知识。因此，该阶段的目标表现为“如何交流”“交流目的”“证据评估”“因果判断”等。
4、反思运用
在学生完成正确的结论表征后，教师可以采用多种方式来对学生和整堂课进行总结评价，及时的评价有助于学生对自身科学思维的成果加以内化，从而形成强化后的科学思维观念。同时，在课堂教学结束后，学生自身也需要进行有意识地反思，包括整个探究过程以及问题的解决等，为下一次探究学习总结经验。据此，科学思维能力的培养模式大致可体现出几个明显特点，如问题引领思考，驱动性的问题提出引领了整个科学思维过程。自主活动的重要意义。科学思维能力并非教师的单方面输出和传授，而是只有让学生自主发现，自主探究，如此才能够实现有效的科学思维训练。合作支撑。在整个模式实施过程中，学生必须要经历合作沟通，相互交流，讨论分享的过程，只有师生，生生之间的相互配合才能够促成教学的顺利完成。
二、教学案例分析
本文以必修三“稳态与环境”中第三章第一节“植物生长素的发现”为例，本节内容需要以之前所学过的有关动物和人体生命活动调节的基础为前提，进一步探究学习植物稳态的重要调节方式，为之后学习植物激素相关内容做铺垫。一开始，本课介绍了达尔文对植物向光性的研究，一直到最后确定生长素本质，整个过程是在按照时间顺序进行的，且在内容结构的安排上均体现了人对于科学理论认知的过程和方法特点，是培养学生科学思维能力的有价值素材。
1、新课导入
教师展示“歪脖子植物”与“红杏出墙”的现象，引发学生的思考：“这些现象都是因为什么所产生的？”“为什么植物具有向光性？我们又该如何对这一问题进行科学探究？”通过观察思考来引发学生对科学探究步骤的回顾，完整表述出“发现问题”“提出猜想”“设计实验”“分析结果”“得出结论”等步骤。该环节的设计意图旨在将实际生活与课堂教学进行联系，通过问题情境来驱动学生进行思考，激发其科学思维动机。
2、探究植物向光性外因
本课的第一个实验，达尔文实验，教师需要介绍实验背景与实验材料（胚芽鞘），同时提出问题：“单侧光能否引起胚芽鞘弯曲生长？”“胚芽鞘的感光部位在哪？”“感光后生长部位在哪？”根据问题进行小组合作，设计上实验，实验组的胚芽鞘需要用阳光照射一段时间，对照组则只需将胚芽鞘放置于暗室中培养。联想归纳：“单侧光能否引起胚芽鞘的弯曲生长？”通过完成简单的问题，令学生掌握控制变量和对照实验的探究原则。接着演绎判断：“引起向光性的‘外因’是什么？”分析推理得出“单侧光会引起胚芽鞘向光弯曲生长。单侧光是引起植物产生向光性的‘外因’。”随后教师展示达尔文的实验过程，引导学生观察实验现象并进行讨论交流分析，结论：“胚芽鞘尖端下部为生长部位；且去除尖端后的胚芽鞘不会再生长，可以推测胚芽鞘尖端会产生某种物质并向下运输，促进胚芽鞘伸长。”该过程之灾使学生初步经历在复杂科学探究环境中运用科学思维的能力。通过与达尔文实验思路相比较，学生再次进行小组交流讨论，对自己出现的问题作出修改。总结：达尔文实验提出了单侧光照使胚芽鞘的尖端产生某种刺激，而当这种刺激传递到下部的伸长区时，会造成背光面比向光面生长快的现象，因而会出现向光性弯曲。
3、探究植物向光性内因
承接上述环节，提出问题：“这种刺激是什么？”“如何证明这种刺激可以由尖端向下传递？（引出云母片及琼脂块的性质和作用）”结合教师的指导点拨来进行对问题的探究。呈现詹森和拜尔的实验，观察实验现象后总结结论：“这种刺激不能够透过云母片，但可以透过琼脂片向下传递，所以初步推断这可能是一种化学物质。”通过了解科学家们的实验思路，使学生加深自我肯定，进一步深化其科学探究动机。
总结，拜耳证明胚芽鞘弯曲生长是由于其尖端产生的刺激在其下部分布不均匀所造成的。由此引出最后一个实验，温特的实验。引导学生思考并回答如何设置温特实验的对照组？又会有怎样的现象发生？该实验应该在什么样的条件下进行？原因是？小组交流后进行总结，得出结论：“单侧光造成生长素分布不均匀，背侧光生长素含量多于向光侧，所以造成两侧的生长不均，从而产生了向光弯曲现象。”
综上所述，针对生物学科教学中的科学思维能力培养，虽然已经有诸多不同且丰富的理论研究方案，但是在该领域的实践研究中仍有广泛的空间。本文的目的是探究高中生物学科教学中的科学思维能力培养程序，也希望能为广大一线教师带去实际帮助和启发，从而加深对科学思维核心素养内涵的理解。更希望能够吸引更多学者和一线教师投入其中，集思广益，不断深化与完善。
参考文献：
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