王代益

摘要：科學思维是生物学学科核心素养的重要组成部分，培养学生的科学思维是高中生物教学的迫切任务。结合现行高中《遗传与进化》教材，充分运用归纳推理法、“假说—演绎”法、类比推理法和模型构建法等科学方法的教学，积极培养学生的科学思维。

关键词：终身学习  终身发展  科学思维  培养

教育的目的是为学生未来做准备，教师的教学活动必须关注学生的终身学习和终身发展。如今科学发展迅速，知识不断更新，技术日益复杂，教师无法精准确定什么是学生未来发展所需要的知识。因此，让学生储备足够的知识应对未来社会是不客观的，也是难以实现的教育目标。中国有句古话：“授人以鱼，不如授人以渔。”教师要从以知识为中心的观念转变为注重思维培养的观念。库恩将科学思维定义为求知的过程，包括思考。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》认为科学思维是科学的思维习惯和能力。因此，在教学过程中，教师要积极培养学生的科学思维，为学生的终身学习和终身发展奠基。

课程标准指出：学生应该在学习科学文化知识的同时，学会运用归纳、演绎、建模等科学方法。这为教师培养学生的科学思维过程指明了方向和路径。下面就以人教版高中生物《遗传与进化》部分教学环节为例，论述培养学生科学思维的过程和方法。

一、运用归纳推理法教学培养学生的科学思维

归纳推理法是一种由个别到一般的推理。归纳反映了人类认识事物的思维途径，对人类揭示事物的本质和规律有帮助。教材中，有一些遗传学定律和理论的建立过程运用了归纳推理法。例如，孟德尔在揭示基因的分离定律过程中釆用了归纳推理法。在教学中，教师要告诉学生：孟德尔在得到用纯种高茎豌豆与纯种矮茎豌豆进行一对相对性状杂交的实验结果后，并没有急于下结论，而是更加深入地研究其他相对性状杂交实验，将结果逐一分类、计数和数学归纳，概括出3∶1的性状分离比，进而对7对相对性状实验现象归纳、概括，创造性地提出了颗粒遗传观点和分离定律假说。基因是什么？教材中主要是通过“资料分析”让学生运用归纳推理法来认识基因与DNA的关系。教师要重视“资料分析”等内容的教学，指导学生将分步结论进行整合归纳，得出正确的结论。同时还要创设新情境，让学生尝试归纳推理法的应用。例如，“DNA是主要遗传物质”是教材中的一个核心概念，那么如何归纳推理出这个重要概念呢？我们教师可以要求学生利用人类发现遗传物质的经典遗传学实验结论，独立完成这个核心概念的归纳推理过程，从而掌握归纳推理的思维方法。

二、运用“假说—演绎”法教学培养学生的科学思维

与归纳相反，演绎是从一般到个别的思维运动，“假说—演绎”法是一种思考问题并能解决问题的方式。孟德尔在揭示遗传规律过程中也利用了“假说—演绎”法。除此之外，教材中运用“假说—演绎”法的事例还有摩尔根证明基因在染色体上的实验等许多科学研究与发现过程。在教学过程中，教师要重视科学理论形成和规律发现的过程与方法教学，突出“假说—演绎”法这种科学思维方法的分析讲解和灵活应用。首先，教师以孟德尔揭示基因分离定律为例，对照讲述“假说—演绎”法的五个步骤：1.提出问题;2.做出假说;3.演绎推理;4.验证假说;5.得出结论：即孟德尔的分离定律。同时，要对学生强调问题来自疑惑，疑惑源于观察分析，科学发现的实质就是解决问题的过程。所以，观察分析即“多看多动脑”。假说是建立在已有知识和新的科学事实下的推理和想象，是猜测性的，不等于结论。当验证实验结果与推理结果完全一致，假说成立;否则，假说就不成立。其次，教师指导学生模拟“假说—演绎”法在新情景下的应用，从而让学生掌握这种科学方法，增强解决问题的能力。例如，利用教材中的摩尔根证明基因在染色体上的实验等案例，要求学生模拟上述过程对照写出“假说—演绎”法的五个步骤和相关内容，分析内在的逻辑关系。还有利用“假说—演绎”法解决实际问题。在高考试题中，运用“假说—演绎”法解答问题的现象十分普遍，最典型的是遗传方式的判断问题和有关验证性实验设计问题，我们教师可以结合例题讲解与真题训练过程，帮助学生掌握“假说—演绎”法。

三、运用类比推理法教学培养学生的科学思维

与归纳和演绎不同，类比推理是一种从个别到个别的思维运动。教材中也有不少重要概念和理论的形成就是利用了类比推理法。例如，生物学家萨顿推论基因在染色体上。后来，这一推论被生物学家摩尔根通过果蝇杂交实验所证实。沃森和克里克在研究DNA模型过程中也采用了类比推理法，首先推论DNA呈螺旋结构，然后用一系列实验进行了论证。教师在这些教学环节中，要特别重视介绍类比推理法的原理和作用，让学生在掌握相关生物学知识的同时，逐步学会运用这种科学思维方法。例如，我们在学完第2章第2节“基因在染色体上”后，布置类比推理法练习，要求学生从已掌握的关于DNA与染色体知识出发，运用类比推理法，推断出“基因是DNA长链上的一个个片段”，为学习第3章的知识奠定基础。

四、运用模型构建法教学培养学生的科学思维

模型建构法是生物学教学、研究和学习的一种重要方法。《遗传与进化》中呈现的模型构建法例子很多，在实际教学中涉及和运用到该方法之处更多，如遗传学中心法则，生物遗传中所遇到杂交后代基因型、表现型的种类与比例的模型等。首先，教师要教会学生认识模型，如概念模型、物理模型、数学模型等。其次，运用教师讲解分析、构建模型和学生动手制作模型的方法，帮助学生理解生物学概念，发展思维，锻炼动手能力，从而进一步形成进化与适应观和结构与功能观。最后，创建模型，进一步拓展学生的思维能力。例如，针对基因型Dd的个体连续自交n代，求子代中纯合体的比例问题。教师先带领学生计算出Dd个体自交后代中纯合体和杂合体各占1/2，其中纯合体后代自交所产生的子代均为纯合体，杂合体后代自交所产生的子代中，纯合体和杂合体又各占1/2。由此可知基因型Dd的个体连续自交n代，其子代中纯合体的比例是1-（1/2）n。

五、结语

培养和发展学生的科学思维是高中新课改和高考的要求，是学生终身学习和终身发展的迫切需求，也应该是我们教师的教育追求。我们教师要认真学习和深入研究课程标准，进一步探索发展学生生物学学科核心素养的新方法，结合自身教学实际，充分运用科学的教学方法，积极启发和培养学生的科学思维，大力促进学生的科学思维能力不断提升。

参考文献：

[1]刘恩山，曹保义.普通高中生物课程标准（2017年版）解读[M].北京：高等教育出版社，2018.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准（2017年版）[S]. 北京：人民教育出版社. 2018.