在初中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的方法

科學(xué)思維是學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)展過程中必備的一項(xiàng)重要素養(yǎng)，而生物學(xué)是一門以研究生命現(xiàn)象、生命活動(dòng)規(guī)律為主要內(nèi)容的自然科學(xué)，是學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展的沃土。隨著新課標(biāo)的深入落實(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維逐漸成為生物學(xué)教學(xué)的一項(xiàng)重要目標(biāo)。新課標(biāo)指導(dǎo)教學(xué)實(shí)施的背景下，教師在組織開展初中生物教學(xué)活動(dòng)時(shí)，應(yīng)突破傳統(tǒng)教學(xué)中以基礎(chǔ)理論知識(shí)、技能講解為主的局限，在充分考慮學(xué)生思維發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上，積極調(diào)整教學(xué)方法，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生思維能力培養(yǎng)的重視，有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生自主觀察身邊的生命現(xiàn)象，并在科學(xué)理論的指導(dǎo)下展開探索，從而在促使學(xué)生掌握基本生物知識(shí)和技能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維和學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。基于此，本文簡(jiǎn)單分析了科學(xué)思維的基本概述及培養(yǎng)要點(diǎn)，并提出在初中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的策略，以提高生物學(xué)科的教學(xué)質(zhì)量。一、科學(xué)思維的基本概述及培養(yǎng)要點(diǎn)（一）科學(xué)思維的基本概述生物學(xué)課程屬于自然科學(xué)課程的重要組成部分，隨著教學(xué)改革的推進(jìn)，“科學(xué)思維”已經(jīng)被納入生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之列，這不僅是生物學(xué)課程科學(xué)屬性和育人價(jià)值的體現(xiàn)，也表明了生物學(xué)教學(xué)中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)的重視。而要想實(shí)現(xiàn)這一教學(xué)目標(biāo)，真正將培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維滲透到日常教學(xué)活動(dòng)中，初中生物教師必須了解什么是科學(xué)思維。所謂科學(xué)思維，是指以事實(shí)證據(jù)為基礎(chǔ)，以科學(xué)概念、科學(xué)推理及論證為手段，來判斷、解釋客觀事物的本質(zhì)、規(guī)律、關(guān)系，以及預(yù)測(cè)客觀事物發(fā)展變化的認(rèn)知方式。從定義來看，科學(xué)思維是一種思維習(xí)慣，其核心為理性思維，即尊重事實(shí)及證據(jù)，以科學(xué)方式搜集證據(jù)、合理表征科學(xué)事實(shí)的認(rèn)知方式。簡(jiǎn)而言之，科學(xué)思維不僅是能力，也是一種良好的品格，具有批判、質(zhì)疑、創(chuàng)新等取向特質(zhì)。（二）科學(xué)思維培養(yǎng)的基本要點(diǎn)新課標(biāo)指導(dǎo)教學(xué)實(shí)施的背景下，初中生物教師在開展教學(xué)活動(dòng)時(shí)應(yīng)在充分理解科學(xué)思維內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，充分重視對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)，并將這一目標(biāo)貫徹于日常教學(xué)中。而要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要加強(qiáng)對(duì)以下幾個(gè)方面的重視：第一，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知?jiǎng)訖C(jī)。科學(xué)思維是一種認(rèn)知方式，要想實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)，必須想辦法激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知?jiǎng)訖C(jī)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲和探索欲，從而促使學(xué)生在主動(dòng)探索中對(duì)科學(xué)知識(shí)、原理、方法的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值形成深刻的認(rèn)同感，以幫助學(xué)生形成“崇尚真知”的科學(xué)態(tài)度。第二，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)認(rèn)知習(xí)慣?？茖W(xué)思維的本質(zhì)是理性思維，即培養(yǎng)學(xué)生以事實(shí)、證據(jù)分析問題、解釋問題的能力。為此，在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)如何運(yùn)用事實(shí)和證據(jù)來論證問題，并積極為學(xué)生創(chuàng)設(shè)機(jī)會(huì)和條件，從而讓學(xué)生在實(shí)踐練習(xí)中逐漸養(yǎng)成科學(xué)的認(rèn)知習(xí)慣。第三，培養(yǎng)學(xué)生的良好認(rèn)知品質(zhì)?？茖W(xué)思維也是一種良好的認(rèn)知品質(zhì)，在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)如何以科學(xué)的思維方式對(duì)事物的本質(zhì)、原理、關(guān)聯(lián)進(jìn)行探索，并鼓勵(lì)其圍繞相關(guān)問題大膽質(zhì)疑，提出創(chuàng)造性的見解，從而幫助學(xué)生形成敢于批判、質(zhì)疑的良好品質(zhì)。二、初中生物教學(xué)中學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)策略科學(xué)思維作為生物學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分，在幫助學(xué)生學(xué)會(huì)以理性視角探索、解釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)認(rèn)知習(xí)慣和認(rèn)知品質(zhì)方面有著積極意義。為此，作為初中生物教師，在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)立足新課標(biāo)要求，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)的重視，并積極改進(jìn)教學(xué)方法。筆者認(rèn)為，對(duì)生物課程而言，以生物學(xué)事實(shí)與證據(jù)為基礎(chǔ)發(fā)展而來的“歸納與概括”“實(shí)驗(yàn)與分析”“模型與建?！薄百|(zhì)疑與思考”等均屬于科學(xué)思維范疇。為此，筆者從自身經(jīng)驗(yàn)入手，從幾個(gè)方面來闡述如何在生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。（一）通過歸納與概括培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維相對(duì)于小學(xué)而言，初中階段對(duì)學(xué)生有著更高的素質(zhì)要求，單純依靠死記硬背來提升學(xué)習(xí)成效是不可取的。特別是對(duì)于知識(shí)點(diǎn)較多、內(nèi)容龐雜的生物學(xué)科而言，學(xué)生只有充分理解了相關(guān)知識(shí)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)目偨Y(jié)歸納、分析概括，才能更高效地記憶，從而在初中生物學(xué)習(xí)中獲得科學(xué)思維的有效發(fā)展。所以，在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維為導(dǎo)向，結(jié)合具體內(nèi)容，有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行分析整合與歸納概括，從而幫助學(xué)生將分散的知識(shí)點(diǎn)整合起來，形成一個(gè)完整的知識(shí)體系，為學(xué)生以理性思維探索、解釋相關(guān)事物的本質(zhì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。例如，在人教版八年級(jí)上冊(cè)第一章第六節(jié)《鳥》這部分內(nèi)容教學(xué)中，在學(xué)生對(duì)鳥的外部形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、生理特征等基礎(chǔ)知識(shí)有了初步了解后，教師就可以帶領(lǐng)學(xué)生以思維導(dǎo)圖的方式，對(duì)這些知識(shí)進(jìn)行歸納概括，以簡(jiǎn)單清晰的形式將知識(shí)間的關(guān)聯(lián)呈現(xiàn)出來，以幫助學(xué)生建立完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)，同時(shí)獲得“歸納與概括”思維能力的發(fā)展。在具體實(shí)踐中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生以“鳥適于飛行的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)”為中心，對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行關(guān)聯(lián)填充。如在這一中心詞匯下延伸出“鳥的生理功能”與“鳥的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征”兩個(gè)子關(guān)鍵詞，之后引導(dǎo)學(xué)生圍繞這兩個(gè)子關(guān)鍵詞對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合歸納，進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化填充。如在“生理功能”這一子分支下可以延伸出“消化系統(tǒng)”“呼吸系統(tǒng)”“循環(huán)系統(tǒng)”等內(nèi)容；在“鳥的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征”這一分支下則可以延伸出“外部形態(tài)”“內(nèi)部結(jié)構(gòu)”“體溫”“視覺”等內(nèi)容。然后繼續(xù)圍繞各部分內(nèi)容進(jìn)行完善，從而將原本零散的知識(shí)通過內(nèi)部關(guān)聯(lián)整合在一起，形成一個(gè)“知識(shí)串”，使學(xué)生從更全面的角度來了解鳥適于飛行的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，理解相關(guān)知識(shí)，進(jìn)而在提高課堂教學(xué)效率的同時(shí)，為學(xué)生直觀認(rèn)知、理性分析、科學(xué)解釋知識(shí)奠定基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。（二）通過實(shí)驗(yàn)與分析培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維科學(xué)實(shí)驗(yàn)在促進(jìn)學(xué)生思維能力發(fā)展中發(fā)揮著不可或缺的作用，而生物則是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科。在實(shí)際教學(xué)中，為了更好地發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，教師應(yīng)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，積極組織學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，讓學(xué)生在參與生物實(shí)驗(yàn)活動(dòng)、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的過程中，對(duì)相關(guān)生物知識(shí)形成更科學(xué)、客觀的了解，獲得“演繹與推理”等科學(xué)思維能力的發(fā)展。例如，在人教版七年級(jí)下冊(cè)第三章第二節(jié)《發(fā)生在肺內(nèi)的氣體交換》這部分內(nèi)容教學(xué)中，為了讓學(xué)生充分理解“肺內(nèi)氣體交換”的原理和方法，從科學(xué)的角度來解釋這一生命現(xiàn)象，從而發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力，在實(shí)際教學(xué)中，教師就可以從教材內(nèi)容出發(fā)，圍繞“肺擴(kuò)張和收縮時(shí)氣體是如何運(yùn)動(dòng)的”這一問題，帶領(lǐng)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)?？紤]到學(xué)生對(duì)“氣壓”知識(shí)的理解較為有限，因此教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)可以增設(shè)“針筒”實(shí)驗(yàn)，以幫助學(xué)生了解氣壓知識(shí)，突破認(rèn)知障礙。首先，教師為學(xué)生發(fā)放提前準(zhǔn)備好的針筒，并指導(dǎo)學(xué)生將針筒活塞拉出一段距離后，用手指堵住針筒口，再推動(dòng)活塞，觀察此時(shí)會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生。其次，松開推動(dòng)活塞的手，同時(shí)觀察活塞位置、后退速度的變化情況。通過這種方式讓學(xué)生對(duì)“氣體是有壓力的”這一知識(shí)點(diǎn)形成直觀了解。最后，教師指導(dǎo)學(xué)生將氣球綁在針筒口上，一手捏住氣球，并堵住針筒口，另一只手推動(dòng)活塞時(shí)松開堵住針筒口的手指，觀察氣球有什么變化以及氣體流動(dòng)方向是怎樣的。教師這樣帶領(lǐng)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)探究，能夠讓學(xué)生對(duì)“肺內(nèi)氣體運(yùn)動(dòng)情況”產(chǎn)生深刻的印象，幫助其更充分地理解這一知識(shí)點(diǎn)，使其明白“肺擴(kuò)張時(shí)，肺內(nèi)氣壓比大氣壓低，吸氣；肺收縮時(shí)，肺內(nèi)氣壓比大氣壓高，呼氣?！痹趯?shí)驗(yàn)活動(dòng)的輔助下，學(xué)生不僅能夠?qū)λ鶎W(xué)知識(shí)形成直觀、深刻的印象，還能參與到知識(shí)的分析總結(jié)過程中，這對(duì)于提高學(xué)生的知識(shí)掌握程度，培養(yǎng)學(xué)生以客觀證據(jù)來解釋相關(guān)生命現(xiàn)象的能力等方面也有積極幫助，可以有效促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維能力的發(fā)展。（三）通過模型與建模培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維模型與建模是培養(yǎng)科學(xué)思維的重要方法，也是現(xiàn)代教學(xué)中常見的一種認(rèn)知手段及思維方式。模型與建模的應(yīng)用不僅能夠幫助學(xué)生形成科學(xué)的概念認(rèn)知、系統(tǒng)地理解知識(shí)，還可以為學(xué)生提供動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生通過“在做中學(xué)、學(xué)中做”的方式領(lǐng)悟相關(guān)思想，從而學(xué)會(huì)用生物學(xué)模型建構(gòu)方式來解決相關(guān)問題、形成科學(xué)思維。在初中生物教學(xué)中，合理地應(yīng)用模型建構(gòu)方式進(jìn)行教學(xué)，可以直觀反映生物體結(jié)構(gòu)功能和生命現(xiàn)象規(guī)律，對(duì)降低學(xué)生知識(shí)理解難度，幫助其觀察事物特征、發(fā)現(xiàn)事物本質(zhì)有著積極的意義，能夠促使學(xué)生形成從科學(xué)、客觀的角度來認(rèn)識(shí)事物、解釋生命現(xiàn)象的習(xí)慣，獲得科學(xué)思維能力的發(fā)展。為此，在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)善于應(yīng)用模型與建模方式開展教學(xué)活動(dòng)，以表征生命現(xiàn)象及規(guī)律，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。例如，在人教版八年級(jí)上冊(cè)第五章《病毒》教學(xué)中，在完成本章節(jié)基礎(chǔ)知識(shí)的講解后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過模型建構(gòu)方式來直觀形象地了解病毒結(jié)構(gòu)，為學(xué)生掌握本章節(jié)知識(shí)提供更豐富的例證支持。具體進(jìn)行模型建構(gòu)時(shí)，教師可以先引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)內(nèi)容在白色卡紙上自行繪制病毒簡(jiǎn)圖，用以模擬蛋白質(zhì)外殼，然后以回形針為工具在紙上粘貼，模擬遺傳物質(zhì)，同時(shí)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)注。這樣的模型建構(gòu)方式看似簡(jiǎn)單，但是在建構(gòu)過程中需要學(xué)生認(rèn)真觀察教材中的插圖，了解病毒與其他生物的本質(zhì)區(qū)別，才能準(zhǔn)確歸納和呈現(xiàn)病毒結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。通過建模的方式進(jìn)行教學(xué)，可以讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐中學(xué)習(xí)、思考、總結(jié)所學(xué)知識(shí)，不僅能夠加深學(xué)生對(duì)病毒種類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生殖方式等知識(shí)的了解，還可以讓學(xué)生在實(shí)踐操作、交流討論中形成認(rèn)知沖突，改變?cè)械恼J(rèn)知錯(cuò)誤，這對(duì)于促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展有著積極意義。（四）通過質(zhì)疑與思考培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維學(xué)起于思，思源于疑。質(zhì)疑是引發(fā)學(xué)生思考的重要基礎(chǔ)，也是促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展的重要路徑。在初中生物教學(xué)中，教師應(yīng)認(rèn)識(shí)到合理設(shè)問的重要性，通過適當(dāng)?shù)膯栴}設(shè)置來激發(fā)學(xué)生的求知欲和探索欲，推動(dòng)學(xué)生主動(dòng)深入知識(shí)的探索學(xué)習(xí)中，讓學(xué)生在問題的引領(lǐng)下活躍思維、解決問題，從而在達(dá)成深度學(xué)習(xí)效果的同時(shí)，促使學(xué)生在分析問題、闡釋推理、尋找問題解決依據(jù)、解釋分析的過程中獲得思維能力的發(fā)展，養(yǎng)成以事實(shí)為基礎(chǔ)進(jìn)行問題解答的科學(xué)認(rèn)知習(xí)慣。例如，在人教版八年級(jí)上冊(cè)第四章第二節(jié)《細(xì)菌》教學(xué)中，針對(duì)“細(xì)菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)”這一知識(shí)點(diǎn)，教師可以給出以下問題：看著干凈的東西一定是干凈的嗎？如洗干凈的餐具、新打開的紙巾等。用肉眼是否能夠觀察到生活中的常見細(xì)菌？要想看到細(xì)菌，我們應(yīng)該怎么做？這說明細(xì)菌具有什么特點(diǎn)？通過問題串的方式進(jìn)行教學(xué)，不僅能夠?yàn)閷W(xué)生思考問題、探索知識(shí)指明方向，還能夠從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)切入，引起新的認(rèn)知沖突，如常規(guī)意識(shí)中洗凈的餐具就是干凈的，而這些認(rèn)知沖突的產(chǎn)生能夠很好地引起學(xué)生興趣、調(diào)動(dòng)學(xué)生思維，促使學(xué)生主動(dòng)思考問題，并尋找事實(shí)依據(jù)來解答問題，這對(duì)學(xué)生科學(xué)思維能力的發(fā)展有積極作用。再如，在人教版七年級(jí)上冊(cè)第五章第二節(jié)《綠色植物的呼吸作用》教學(xué)中，針對(duì)教材中的演示實(shí)驗(yàn)，教師可以圍繞實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提出問題：實(shí)驗(yàn)中采用注水排氣法驗(yàn)證呼吸作用產(chǎn)生的CO2時(shí)，沒有設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，這種操作是否嚴(yán)謹(jǐn)？植物的其他器官能否進(jìn)行呼吸作用？如果你認(rèn)為這一實(shí)驗(yàn)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，有沒有改進(jìn)的方法？你是否能夠創(chuàng)造性地用一套實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)教材中的三個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合？你想探究植物哪種器官的呼吸作用？如何論證你的假設(shè)？一連串的問題不僅能夠引起學(xué)生質(zhì)疑，而且為學(xué)生創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，使其開動(dòng)腦筋、發(fā)揮創(chuàng)造力自主創(chuàng)新，制作實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證自己的想法，這對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性思維以及動(dòng)手實(shí)踐能力的發(fā)展均有積極的促進(jìn)作用，形成