赵千里
湖南省岳阳市第一中学 414000
《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中指出：“科学思维”是指尊重事实和证据，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。学生应该在学习过程中逐步发展科学思维，如能够基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。
下面浅谈几点在生物学教学过程中培养学生科学思维的做法和思考。
一、通过生物学概念教学培养学生科学思维。
科学思维以生物学事实、概念为基础，同时概念的建立、规律的提炼，也离不开科学思维。在生物学概念教学中，教师应充分把握好生物学概念形成和生物学研究方法之间的内在联系，在知识教学中渗透科学思维方法培养，促使学生在深入理解生物学概念的同时，逐步熟悉和掌握生物学研究方法。
教师加强科学思维的教学首先要加强生物学概念的教学，因为概念是思维的基本形式，概念教学本质上也是思维教学，注重引导学生在事实基础上通过抽象和概括等思维建构概念。在学习新概念之前，教师应先深入分析教材，挖掘教材中所包含的科学思维方法，确立清晰的思维培养目标，在备课时制定思维方法训练计划，在教学中有计划、有针对性的去落实。下面以“细胞周期”这个概念为例进行分析。
新旧联系，分析概念。指导学生回顾以前所学的知识，分析新概念和学生原有概念是否有一定的联系，是否能在原概念中寻找新概念的固着点，是否有利于帮助学生促进概念的形成。这里，可以由“细胞周期”这个概念联想到学生原来掌握的“周期”这个概念。周期是指事物在运动、变化过程中，某些特征多次重复出现，其持续两次出现所经过的时间。经过新旧联系，这时学生脑海可能产生这样的火花：是不是细胞也在持续重复的发生某种变化。
分解概念，揭示本质。指导学生首先把概念分解成几个部分，然后将各个部分逐一分析，使概念要点化。这样学生对概念的理解和把握就可以做到有的放矢。这里将概念分解为两个部分：①“连续分裂的细胞”这句话确定了细胞周期的前提条件，它告诉我们并不是所有的细胞都有细胞周期，比如：神经细胞，不能进行分裂，所以没有细胞周期。②“从一次分裂完成时开始到下一次分裂完成时为止，这是一个细胞周期。”这句话明确了细胞周期的起点是从一次分裂完成时开始，终点是下一次分裂完成时为止；并且一个细胞周期是从起点开始到终点结束的一个完整的连续的变化过程。
实际运用，加深理解。指导学生充分利用练习和习题，帮助强化和巩固概念。老师在习题讲评时，应引导学生结合题目进行分析和总结，通过归纳与概括、比较与推理等科学思维方法建构概念。教师在引导学生分析具体问题过程中，注重揭示蕴含的思维方法，帮助学生领悟发现思维轨迹，从中学到思维创新的方法。
二、通过建构模型、运用模型解释生物学现象过程中培养学生科学思维。
模型方法是了解自然界和培养科学思维的重要方式，许多生物学教学内容的理解和掌握需要模型建构方法的帮助。在模型建构的活动中往往需要进行观察和实验，归纳和演绎，并运用已知知识进行假设、模拟；将复杂的事物进行简单化、抽象出本质属性，将头脑中抽象的概念具体化、形象化并身体力行；通过建构模型的方法进行教学，学生可以亲身体验思考与探索，能够加深学生对生物学基本概念、基本原理的理解，培养学生的创新精神，提高观察分析、实验探究等科学思维能力。
建构模型可以帮助理解有丝分裂（“减数分裂”也同样适用）的意义。指导学生可用橡皮泥（扭扭棒）或其他材料制作了染色体的物理模型，模拟有丝分裂过程中染色体的行为、数量变化。在此基础上，可以进一步建构有丝分裂过程中染色体和DNA数量变化的数学模型，建立有丝分裂能保持亲子代细胞间遗传稳定性的观点。教师可以引导学生填写有丝分裂各时期染色体和DNA的数量变化的表格，再指导学生进行数形转换，以曲线图的形式呈现染色体和DN A的数量变化趋势，分析染色体和和DN A在亲子代细胞中相对量的关系和质的关系，对学生进行分析比较、归纳建模的思维培养。
教材中“尝试制作真核细胞的三维结构模型”难度较大，教师可结合实际，安排学生在课后完成，并给学生制作模型更多的空间。通过学生动手制作细胞模型，不仅有利于学生更好地认识细胞的结构，有助于学生体验模型建构在科学研究与学习中的作用，更有助于提高学生的动手能力，培养团队合作精神。当然老师在学生模型制作前应该讲解模型制作的原理、方法和注意事项等。
在讲授《种群数量的变化》时，合理构建好数学模型，对理解该知识很有帮助。在讲到“J”型增长规律时，以课本细胞增殖为例，细菌每20分钟分裂一次根据已知条件，先让学生完成书上表格，然后在黑板上建立坐标轴、描点、划线，就可以得到数量变化的“J”型增长曲线。再如学习蛋白质时，通过引入数学等式的方法，可以构建“肽键数目=氨基酸数目—肽链条数”的数学模型等。
三、通过运用证据和逻辑评价论点培养学生科学思维。
在生物学教学中，证据意识是以“求真务实”为核心的品格，以科学地“获取、评价、表达、运用”证据的能力为基础。
“运用证据和逻辑评价论点”是必修一的“思维训练”栏目，其实质是让学生经历类似科学家那样的评价资料、提出主张和为主张进行辩驳等的论证过程，它是以科学思维为基础，在证据与结果之间通过建立合理的逻辑关系，来证明结论成立。在这个栏目中，材料首先给出真核细胞线粒体来源的一种假说，它认为真核细胞的线粒体是由于数十几亿年前，真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，需氧细菌不断进化成为宿主细胞的细胞器线粒体。同时栏目中给出四条证据，让学生分析确定哪些可以证明这一假设。在这一栏目学习之前，学生已经学习了有关于线粒体这一细胞器的结构与功能和细菌结构的相关知识，具备了一定的知识基础。教师可以为此栏目开展班级小组之间辩论，每个小组选择一条证据，从支持和不支持两个角度根据已有知识并搜集相关资料，就所持观点给予充分论证。在这一过程中，将科学领域的论证引入课堂，可以促进学生更好地理解科学本质，落实基于生物学核心素养的科学思维的教学目标。
在生物教材中还有大量的通过运用证据和逻辑证明论点的内容。如“光合作用的场所”、“卡尔文循环”、“孟德尔遗传定律的发现”，“生长素的发现过程”、“基因在染色体上”、“证明DNA是遗传物质的实验”、“DNA双螺旋模型的建立”、“DNA的半保留复制”、 “促胰液素的发现”等内容。其中“促胰液素的发现”、“证明DNA是遗传物质的实验”等的科学研究过程，都反应了实验证据是怎样打破人们的固有思维揭示真理的。例如，艾弗里、赫尔希和蔡斯的实验推翻了人们对蛋白质是遗传物质的主导观点。
教师要充分利用好教材中诸多对科学研究过程的介绍，使学生体会科学家获取证据、表达证据的过程，并结合教材设计的 “问题探讨”、“思考·讨论”“科学技术社会”、“科学家的故事” 、“思维训练”与“探究·实践”栏目，等来训练学生如何科学地分析、评价实验证据，并运用证据得出结论，从而逐步培养学生的证据意识。
课题信息：湖南省教育科学“十三五”规划课题2020年度立项课题；
课题批准号：XJK20BJC022；
课题名称：基于科学思维培养的高中生物学教学实践研究。
参考文献：
《生物学必修1分子与细胞 教师教学用书》人民教育出版社