高中生物课堂教学中情境教学与科学思维的培养

王军红

摘 要：在高中生物课程教学中，为了有效运用探究性学习理念、有效培养学生的生物学科学思维，教师需要精心设置问题情境激发学生的创新思维，调动其学习积极性，培养学生成为具有生物科学思维的新一代学生。本文就生物课堂教学中如何通过设置问题情境、如何通过具体情境的学习培养学生生物学的科学思维进行简单探讨。

关键词：高中生物;课堂教学;情境教学;科学思维

《普通高中生物学课程标准解读》提出：“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。”虽然高中生已經拥有了一些思考问题的方式和习惯，但对一些问题缺少正确、全面的分析与解决能力，为解决这方面的欠缺，本文尝试在生物课堂教学中通过运用设置情境、用直观的情境教学法给学生更直接的感官触动，从而激发学生进行深层次的思考与解决问题。教育家杜威认为“激发学生的思维，必须有一个实际的经验环境”。因此，在具体、直观的情境学习模式下，培养学生的科学思维是非常有益和重要的。

一、激发、培养学生学习兴趣是前提

生物科学思维的养成最重要的就是要激发学生对生物学习的兴趣，只有让他们对所学的生物知识产生浓厚兴趣与好奇心，才能将之转化为对知识的渴求与获得，兴趣是学生学习的内在驱动力。如学习必修一“光合作用——光能的捕获和转换”这一内容时，教师首先引导学生分析初中阶段学习过的海尔蒙特的“柳树实验”，思考：（1）我们认同海尔蒙特关于“柳树实验”的设计和结论吗？（2）根据现有的知识分析，土壤中减少的物质主要是什么？大柳树增加的物质主要是什么？这些物质又是从何处来的呢？经过学生讨论分析后，教师指出：“在探索光合作用原理的过程中，人类逐渐认识到绿色植物究竟利用什么物质和结构来吸收光能？吸收的光能又经历了怎样的过程变为储存在有机物中的能力？”教师通过这样的引导容易激发学生的学习兴趣，让他们想探讨这些问题的答案及光合作用的来龙去脉。同时，教师还可以引导学生观察生活周围关于植物的光合作用的实例，让学生自己去观察、分析。采用这种教学方式，不仅有助于理解所学的知识，还能从实验的过程中体验到动手操作和学习的乐趣，激发出他们的学习动力。另外，每个学生都会有自己的想法，有自己独特的见解，教师在根据学生个性特征进行指导时，充分考虑学生的学习习惯，鼓励他们发挥所长。如学习本课前布置学生搜集整理有关光合作用发展历程的资料，教师再创设情境，让学生体验科学家所经历的“想知道什么”“怎么知道”“知道什么”的过程，让学生明白光合作用的产物、场所、原料等一步步被“发现”的过程，这样有助于发展学生的科学思维，促进学生进行科学探究，培养学生的科学精神。“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”！重视、激发学生的学习动机，引发学生对生物学的学习兴趣，将是提高课堂教学与培养科学思维的前提和必备条件。

二、以合作学习培养学生参与、整合知识的能力

教师可以从学生不同学习风格上入手，帮助学生改善学习思路与方法，发挥其思考和学习的优势，引导学生展开合作学习，让其更为积极地投入到学习中，避免出现心理排斥的情况。合作学习能够充分调动学生学习的积极性、主动性、合作意识，能够活跃课堂氛围，扩展学生思维，使学生思维更加发散，通过各方面的认识整合，使学生思考问题的视角更为全面，解决问题的手段更加多样化，避免思维模式单一。所以，营造良好的合作学习环境，需要教师适时、合理地对学生进行小组划分，对各个小组进行恰当分工，使每个成员都积极参与到课堂学习之中，提升学生合作学习与交流能力，让学生产生强烈的集体荣誉感，意识到合作学习的重要性，从而能够提升学生的综合思维和解决问题的能力。如学习“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验时，教师从实验目的、原理、器材的作用、步骤的合理性等方面，针对课本提供的实验讨论题，依据学生个人学习能力、知识储备情况将学生分为几个合作学习小组，每组承担一个方面的探究问题，要求每组学生进行讨论交流，提出自己的观点想法，并以小组为单位，选出一名代表阐述本组的观点，展示学习成果。教师和其他组同学对展示组的观点、结论及该组同学的课堂表现进行评价，表扬积极，改正存在的问题，从而提升学生自身学习及与人合作、交流的能力。当然，生物实验对学生的综合实力也有较高要求，需要学生对实验的理论基础知识有所了解，还需要有一定的实践操作能力，因此，在实验过程中进行合作学习十分必要，能够使学生在遇到困难时集众人之长，促进个人与群体的共同进步。还可以通过这种学习方式激发学生之间的良性竞争，调动其积极性和主动性，培养学生的团结精神和协作能力，提升学生生物学科的科学思维、动手实践、语言表达等各个方面的能力。

三、以知识的问题化培养学生梳理、质疑的思维能力

教师在开展课堂教学活动时，要和学生进行交流和互动，创造轻松、愉快的学习氛围，为此，教师要学会倾听、了解学生对已学知识的理解和感受，及时对教学思路、方案进行调整，提高生物教学的效率。如教师可以指导学生把每一节课的教学内容进行整合、梳理，形成完整的知识脉络，把重要知识及相关联的知识设计为深入浅出、纵横联系的问题，通过这些问题把本节课的知识点串联起来，形成系统、直接、层次递进的思考题，做成完整的思维导图，激发学生主动去思考、解决问题，在理解的基础上进行限时记忆和巩固。教师在指导学生对知识的理解与把握的过程中，要求让学生了解分析问题的思维习惯、思考问题的角度与方式对学习生物知识的重要性。这样，明白、直观的问题情境将会有助于激发学生的思维，培养学生主动寻求分析、寻找解决问题的方法、培养学生的创新意识、发散思维。如，学习必修二“DNA分子的结构和复制”一课时，把本课主要知识点用问题形式展示出来：“（1）富兰克林为DNA分子结构模型的建立做出来什么杰出贡献？意义是什么？有人认为他的成果应该获得诺贝尔奖，你赞成这种说法吗？为什么？（2）试运用搜集的生物科学史资料，围绕沃森和克里克解开DNA分子结构之谜，归纳科学家提出DNA分子双螺旋结构的研究过程是什么？（3）如何理解“DNA分子中脱氧核糖与磷酸交替连接，排列在双螺旋结构的外侧，构成DNA分子的基本骨架？”（4）DNA分子双螺旋结构模型具有什么特点？DNA分子只含有四种脱氧核苷酸，却能储存大量遗传信息，根据自制的模型，请解释原因。（5）沃森和克里克能成功建立DNA分子双螺旋结构模型，原因是什么？有其他科学家在生物学研究中采用了模型建构法吗？（6）DNA分子是如何复制的？”这些问题的设置是按照将科学家如何探究DNA分子结构、DNA如何复制的过程呈现出来，要求学生在理解科学发展逻辑的基础上，利用逻辑推理、批判性思维等科学思维方法，处理好事实和证据之间的关系。能够使学生对生物的知识体系和整体的框架结构有一个很好的把握，从而更好地帮助学生学习并提高授课的质量。

四、以作业自评及互评培养学生发现问题、查漏补差的思维习惯

以书面作业、生物实验等作业为例，书面作业既能提高学生的思考和动手能力又能很好地把解决知识的成果显现出来，便于直接地纠错补差;又如实验操作及实验报告、课外调查、绘制知识结构图等作业更能把学生的学习情况完整地展示出来。让学生在面对书写、实验等实际动手操作的過程中轻松完成生物作业。教师要关注学生个体差异，设计具有一定层次性的作业，促进不同层次、类型学生的发展。在这一过程中，每个同学的作业，通过作业本、屏幕展示，让其解说考虑问题的出发点、解决问题的具体思路，如何做好和该项问题有关联的知识的纵横联系，如何提升对相关知识点的把握。本组或其他组同学进行点评。一方面，通过多样化的作业形式，调动学生学习积极性、主动性，让学生动起来，让课堂“活起来”。另一方面，通过设计不同认知程度和问题难度的作业的问题情境，让学生根据自己的实际情况进行选择，发挥个人的优势、长处，吸取其他人的长处来补己不足。这样，通过典型作业的相互点评学习，才能促进各个层次学生的共同发展。而且，按照学生的知识层次、年龄阶段的认知发展规律，通过有层次、有梯度的作业训练，使学生从不同的视角深入分析、把握知识，将书本的呆板的知识转化为学生自己的认知结构，才能促进学生的智力开发与发展。另外，还可以设计开放性的题目来开阔学生视野，如从多角度、多维度设计作业题，创设跟生活相关的实际问题，促使学生用生物学的知识灵活地解决生活实际问题，做到学以致用，才能让学生从更广阔的思维视角思考问题，提高思考、处理问题的个人素养与学科思维能力。

五、将书本知识物化于生活培养学生知识迁移运用的思维能力

生物学是一门实用的学习与应用科目，知识点繁多、复杂，相互之间的关联性比较高，这就给学生的学习带来一定的压力。因此，为提高学生的学习积极性与主动性，教师需要指导学生联系生活实际，体会生物知识与生活之间的广泛联系，通过观察身边的生活实例理解生物知识的问题本质，把生物学知识用于解决与之相关的一些生活问题，让学生在独立探究的过程中逐步提高学习的兴趣，提升学生的知识迁移和创新思维能力，最终达到对所学知识的融会贯通。如学习必修一“影响光合作用和细胞呼吸的环境因素”一课时，教师可以引导学生从物理学视角分析：为什么在不同色光照射下看同一个物体，这个物体的颜色也会不一样？为什么夏天一般选择清晨或傍晚给植物浇水？塑料大棚一定要用无色透明的塑料薄膜吗？等等。生活中与生物知识有关的实例很多，只要善于发现、合理利用生物知识去处理问题就能提高学生的学习兴趣，而且能提高学习效率。又如学习必修一“细胞分化、衰老和死亡”一课时，教师可以把细胞衰老和生物个体衰老联系起来，探究为什么老年人皱纹较多，头发变白，长“老年斑”等，引导学生从物质含量、细胞结构、代谢水平等角度进行分析问题。所以，针对生活中经常遇到的一些现象，教师可以设计一些学生感兴趣的问题，激发学生的求知欲，培养学生的创新意识，让其主动、积极的学习，引导他们不断地去感知、分析包括人类在内的生物世界的奇妙和美好，主动思考课本知识与日常生活的紧密联系，既拓宽了学生的知识视野，又培养了学生的思维方式与学科素养。

总之，“科学思维能够支持学生获取新知识，学会如何使用知识，建构并评价假设和观点。具备科学思维的学生能够成为独立的学习者，能够自主地为自己遇到的问题寻求答案。学生对科学进行探索的过程都需要使用科学思维”。因此，为使“学生能够运用创造性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物社会议题”，教师要及时、准确、科学地把握学生的思想与知识储存的现状，依据教学和学习计划，结合学生的学习特点，培养其客观、全面、辩证地分析、解决问题，提升学生学习生物学的学科素养与科学思维，切实提高学生学习的创新思维能力，更好地提升教学质量。

参考文献

[1]朱朝义.高中生物教学与创新教育[J].生物学杂志，2002.

[2]唐玲.高中生物教学中学生创新素质培养研究[D].四川师范大学，2009.

[3]普通高中生物学课程标准解读[M].北京：高等教育出版社，2020（12）.