新高考背景下高中生物学科学生思维能力培养的策略

2022-02-18庞莉莉

科学咨询 2022年3期

庞莉莉

（江苏省苏州市吴江中学，江苏苏州 215200）

高考作为教育教学的行为指南，其改革关系到千千万万个学生的发展[1]。在新高考背景下，高中生物教学为满足学生学习发展需求，教师教学也要做出相应的改变，从学生视角出发，重视学生科学思维能力的培养，在思维启发下，培养学生的学习迁移能力、逻辑推理能力、实践能力，调动学生生物学习自信心，促使生物教学实践化、趣味化，从而满足新高考教学要求。

一、新高考背景下高中生物教材与学生科学思维能力培养

新高考背景下的高中生物教学中，考查点越来越重视学生生物学科素养的检验，要求学生会学习，会灵活地学习[2]。也就是说，面对新高考背景，在教学的时候，要重视学生科学思维能力的培养，就拿新旧教材对比分析来看，如，在细胞的呼吸此章节，老版教材是引入为拉瓦锡的实验，距离生活较远且语言较注入式，不容易引起多数学生的兴趣。新教材细胞呼吸的引入为酵母菌酿酒，来自现实生活和科学研究，注重情境创设，实践活动，知识应用，是基于学生理解为基础，引发探究思维、逻辑思维展开的学习。再如以糖类知识为例，新教材中针对纤维素加入了“批判性思维”，并在知识点末尾加入《2016中国膳食指南》数据，激发学生思考欲望，并引导学生运用生物知识解决问题。由此可见，在高中生物教学中，培养学生科学思维能力，既是课程改革的要求，同时也符合新教材教学目标，可以有效满足学生学习发展需求，提高学生生物核心素养。

二、新高考背景下高中生物学科学思维能力培养的要点

新高考背景下高中生物教学，培养学生的科学思维能力，使其能够以逻辑思维、批判思维等，对生物问题进行学习、思考、分析，在教学的时候应当注意以下几点：

一要做到统筹兼顾、合理安排内容。建立生物学与生活之间的桥梁，由单一走向综合，以学科知识为载体，以生活实践为辅助，激活思维，培养科学思维能力。

二要充分利用生物实验和实践活动。实验作为生物学的重要内容，对发展学生思维能力具有积极的促进意义。面对新高考背景高中生物教学，学生科学思维能力的培养，要转化演示实验教学模式，开展探究教学，树立以学生为本的理念，在实验探究中，促进思维发展，培养科学思维能力。

三要彻底改变“以学科为中心”的陈旧课程理念。正确处理学生发展、社会需要和学科知识的辩证关系[3]。开发性地利用教材资源，改变教学关系，实现以教导学，引导独立思考；创优教学方法，利用问题教学、体验教学、情境教学等多种方法，培养思维能力；以激活思维为前提，优化学习内容，使其习得知识，提高自身思维能力，从而提高教师教学水平。

三、新高考背景下高中生物学科学思维能力培养的策略

（一）创设探究情境，培养科学思维能力

探究是培养科学思维能力的关键。在传统课堂教学中，生物教学是以讲授为主，课堂教学将在教师讲解中度过，通常是学生听得无趣，教师讲得辛苦，课堂效果还很低。为培养科学思维能力，教师要打破传统讲授课堂，创造探究课堂，树立学生为本的教育观，通过设计探究情境，激发自主参与学习的兴趣，然后利用探究内容的设计，引发思考，培养科学思维能力和科学探究精神。例如，在教学《细胞呼吸的原理和应用》生物内容时，旨在让学生通过对细胞呼吸过程的学习，形成物质与能量的生命观念，通过对有氧呼吸和无氧呼吸的场所过程的学习，培养分类与比较的科学思维方式。因此，在学习的时候，可以利用先播放发酵生产葡萄酒的车间，播放葡萄酒生产工艺流程以及酵母菌生产视频，从直观观看的过程中，引发思考：

1.都是培养酵母菌，为什么有的需要通气？有的却需要密封？

2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？

3.在密封发酵的时候，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义？

通过探究情境的设计，引导学生自主、主动参与到学习过程中去，关联生活中酵母菌用作制作馒头、面包、酿酒等知识点，揭示酵母菌的呼吸作用，使其认识生物学在生产生活中的应用价值，从而引导其探究酵母菌细胞呼吸的方式，引导其从有氧和无氧呼吸的视角进行对比分析，探究学习两个过程中的相同点和不同点，引导其对知识内容进行分类比较，鼓励学生就探究酵母菌细胞呼吸方式的学习情况进行讲解，让学生做学习的主人，就探究过程中的问题以及分析进行交流互动，从而得到酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸，有氧条件下的产物是大量的二氧化碳和水，无氧条件下，会产生酒精和少量的二氧化碳等知识内容，从而认识细胞的呼吸类型，打造探究课堂。这样既可以培养科学思维能力，又可以提高生物学课堂教学质量。

（二）利用问题引导，激活学生科学思维

问题是激活思维的有效途径，也是贯穿课堂教学重要载体，可以帮助教师认识学生对所学内容的掌握，可以培养学生的逻辑推理能力和分析能力，培养科学思维。面对新高考背景下高中生物教学，为培养科学思维，可以利用问题引导为辅助，以问题为教学支架，在问题引导、问题分析的过程中，促进深度学习，提高思维高度。例如，在教学《细胞的衰老和死亡》生物内容时，重点是让学生了解对于单细胞生物体来说，细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡；但是对于多细胞生物来说，细胞的衰老和死亡不等于个体的衰老和死亡等知识点，认识细胞衰老的特征。为激活科学思维，可以利用信息技术手段播放“时光流逝，岁月不饶人”的主题视频，在视频中，呈现婴儿、少年、中年、老年等不同阶段人的不同外貌的表现、行为表现等，让学生对外部形态进行观察，从而进行互动交流：

师：通过视频观看，你觉得人体衰老有什么特征呢？

生：白发、皱纹、老年斑、耳聋。

生：行动迟缓、记忆力倒退。

在师生互动交流问题引导的过程中，就细胞衰老的特征与原因进行讲解，利用信息技术展示老年人身体细胞形态，在观看的过程中，结合人衰老的特征进行分析，引发思考：细胞衰老的特征是什么？原因有哪些？引导学生从细胞生物学视角进行学习分析。最后，根据学生对细胞衰老的认识，与生活实际建立关联，引发思考：

1.从细胞水平解释老年人心脏为什么没有年轻人的心脏收缩有力？

2.老年人骨折后为什么比年轻人恢复慢得多？

建立生物与生活的桥梁，以问题为引导，引发思考，激活思维，引导学生从细胞生物学视角，利用生物知识解决生活实际问题，从而提高学生的判断能力和分析能力，提高问题解决能力。这样既可以培养科学思维，又可以提高学生的生物学习质量。

（三）注重实验教学，促进科学思维发展

实验是高中生物教学的重要组成部分，以往实验教学是以演示为主，学生学习处于模仿的一个状态，很难发挥实验教学的育人价值。为培养学生科学思维，可以以实验为载体，通过转变实验教学的方法，在合作探究、动手操作的过程中，以学习小组自主实验为依据，以实验现象分析、小组讨论归纳为依据，对实验教学进行精准讲解，这样既可以培养学生的实验能力，又可以在生生互动的过程中，实现思维碰撞，促进科学思维发展。例如，在教学《孟德尔的豌豆杂交实验（一）》生物内容时，其中涉及“性状分离比的模拟实验”内容，旨在通过实验探究，促进学生认识和理解遗传因子的分离和配子的随机结合与性状之间的关系，通过分析实验数据和动手操作等，提高学生科学思维素养。因此，在进行实验教学的时候，可以先让学生回忆之所学孟德尔杂交示意图，然后根据自己所画图，分析：这些精子和卵细胞的随机结合会产生多少种受精卵？这些受精卵之间的数量关系如何？引发自主探究学习欲望，根据知识回顾和教学引导，鼓励学生针对问题作出假设，如假设DD∶Dd∶dd=1∶2∶1，这假设的比值是否符合实际情况呢？从而根据学生这一建议，结合学生学习能力和实验能力，将学生分为学习小组，以组为单位，鼓励小组进行实验探究，为其准备两个小桶、两个盒子，以及不同颜色的乒乓球和黄豆、黑豆，鼓励学生利用教具，通过小组交流合作等，讨论实验模拟方案，如：

生：两种颜色不同的球、豆子分别代表两种精子和卵细胞，统一材料颜色与D的对应关系，如黄色——D。

生：两个桶和盒子分别代表精巢和卵巢。

生：分别从两个桶和盒子抓出一个球一颗豆子，配对在一起，模拟精子和卵细胞的随机结合，得到受精卵类型。

通过方案交流互动等，引导学习小组就方案制定实验操作步骤，为其搭建实验平台，让学习小组根据自己设计的实验方案进行探究学习，最后教师根据学生真实实验操作情况对实验重难点进行讲解。这样既可以促进思维发展，又可以转变教学关系的，打造高效课堂，提高学生的科学思维能力，在实验探究的过程中，培养动手能力、科学思维。

（四）开展讨论活动，提升科学思维素养

传统教学处于教师一言堂的形态，学生发言的机会非常少，为培养科学思维素养，提高对生物学知识的掌握，在教学的时候，可以开展讨论活动，通过激活课堂活力，在生生参与、师生互动的过程中，促进思维发展，培养学生自信、主动参与学习能力，培养科学思维。例如，在教学《减数分裂和受精作用》生物内容时，旨在帮助学生建立减数分裂的概念，培养学生学会用对比的方法获取新知的学习能力，能够对减数分裂与有丝分裂进行较为全面地对比分析，理解精子形成过程和卵细胞形成过程，以及两者差异。可见在学习此内容的时候，教师可以从比较分析的视角出发，结合图文内容，提升科学思维素养，开展讨论活动。如可以先让学生回忆之前学习的真核细胞的分裂方式有哪三种？有丝分裂各个时期的特点有哪些？通过回忆分析有丝分裂和无丝分裂的，引出减数分裂的知识内容。然后利用信息技术手段，将问题探讨中的图进行动态直观展示，引导学生自主观察果蝇的体细胞和配子中的染色体，开展讨论活动，使其分析之间有什么区别，如：

生：配子染色体数是体细胞染色体数的一半。

生：配子染色体是由体细胞每对染色体中分别取出一条组成的。

在生生互动的过程中，激活课堂活力，实现思维的碰撞，继而进一步诱导其思考：这说明配子是如何产生的？在这个过程中是通过有丝分裂实现的吗？有丝分裂的特点是什么呢？让学生对问题进行讨论交流，在交流沟通的过程中产生认知冲突，从而引出减数分裂学习内容，再通过引导学生讨论交流，自主归纳减数分裂的概念、特点等，然后利用信息技术手段，播放哺乳动物精子和卵细胞形成过程，介绍减数分裂，指导学生讨论学习精子的形成过程，让学生就精子形成过程进行知识构建、分析推理，如：

生：根据精子的形成过程减数第一次分裂细胞图，得到：体细胞（染色体数：2n）有丝分裂和细胞分化→1个精原细胞（染色体数：2n）→间期：细胞体积增大、染色体复制→1个初级精母细胞（染色体数：2n）……末期。

通过对减数第一次分裂、减数第二次分裂过程的分析，促使学生认识精子形成过程和卵细胞形成过程，以及两者之间的差异，在分析判断、讨论交流的过程中，培养科学思维能力，提升生物思维素养。