在初中生物教學中培養學生科學思維的方法

范鐫娟

福建省寧德市東僑經濟技術開發區中學

科學思維是學生學習發展過程中必備的一項重要素養，而生物學是一門以研究生命現象、生命活動規律為主要內容的自然科學，是學生科學思維發展的沃土。隨著新課標的深入落實，培養學生的科學思維逐漸成為生物學教學的一項重要目標。新課標指導教學實施的背景下，教師在組織開展初中生物教學活動時，應突破傳統教學中以基礎理論知識、技能講解為主的局限，在充分考慮學生思維發展規律的基礎上，積極調整教學方法，加強對學生思維能力培養的重視，有意識地引導學生自主觀察身邊的生命現象，并在科學理論的指導下展開探索，從而在促使學生掌握基本生物知識和技能的同時，實現科學思維和學科核心素養培養的教學目標?；诖?，本文簡單分析了科學思維的基本概述及培養要點，并提出在初中生物教學中培養學生科學思維的策略，以提高生物學科的教學質量。

一、科學思維的基本概述及培養要點

（一）科學思維的基本概述

生物學課程屬于自然科學課程的重要組成部分，隨著教學改革的推進，“科學思維”已經被納入生物學學科核心素養之列，這不僅是生物學課程科學屬性和育人價值的體現，也表明了生物學教學中應加強對學生科學思維培養的重視。而要想實現這一教學目標，真正將培養學生科學思維滲透到日常教學活動中，初中生物教師必須了解什么是科學思維。

所謂科學思維，是指以事實證據為基礎，以科學概念、科學推理及論證為手段，來判斷、解釋客觀事物的本質、規律、關系，以及預測客觀事物發展變化的認知方式。從定義來看，科學思維是一種思維習慣，其核心為理性思維，即尊重事實及證據，以科學方式搜集證據、合理表征科學事實的認知方式。簡而言之，科學思維不僅是能力，也是一種良好的品格，具有批判、質疑、創新等取向特質。

（二）科學思維培養的基本要點

新課標指導教學實施的背景下，初中生物教師在開展教學活動時應在充分理解科學思維內涵的基礎上，充分重視對學生科學思維的培養，并將這一目標貫徹于日常教學中。而要想實現這一目標，需要加強對以下幾個方面的重視：

第一，激發學生的認知動機?？茖W思維是一種認知方式，要想實現對學生科學思維的培養，必須想辦法激發學生的認知動機，調動學生的求知欲和探索欲，從而促使學生在主動探索中對科學知識、原理、方法的實際應用價值形成深刻的認同感，以幫助學生形成“崇尚真知”的科學態度。

第二，培養學生的科學認知習慣?？茖W思維的本質是理性思維，即培養學生以事實、證據分析問題、解釋問題的能力。為此，在實際教學中，教師應引導學生學會如何運用事實和證據來論證問題，并積極為學生創設機會和條件，從而讓學生在實踐練習中逐漸養成科學的認知習慣。

第三，培養學生的良好認知品質?？茖W思維也是一種良好的認知品質，在實際教學中，教師應有意識地引導學生學會如何以科學的思維方式對事物的本質、原理、關聯進行探索，并鼓勵其圍繞相關問題大膽質疑，提出創造性的見解，從而幫助學生形成敢于批判、質疑的良好品質。

二、初中生物教學中學生科學思維培養策略

科學思維作為生物學科核心素養的重要組成部分，在幫助學生學會以理性視角探索、解釋生命現象及規律，培養學生科學認知習慣和認知品質方面有著積極意義。為此，作為初中生物教師，在實際教學中應立足新課標要求，加強對學生科學思維培養的重視，并積極改進教學方法。筆者認為，對生物課程而言，以生物學事實與證據為基礎發展而來的“歸納與概括”“實驗與分析”“模型與建?！薄百|疑與思考”等均屬于科學思維范疇。為此，筆者從自身經驗入手，從幾個方面來闡述如何在生物教學中培養學生的科學思維。

（一）通過歸納與概括培養學生的科學思維

相對于小學而言，初中階段對學生有著更高的素質要求，單純依靠死記硬背來提升學習成效是不可取的。特別是對于知識點較多、內容龐雜的生物學科而言，學生只有充分理解了相關知識，并在此基礎上進行適當的總結歸納、分析概括，才能更高效地記憶，從而在初中生物學習中獲得科學思維的有效發展。所以，在實際教學中，教師應以培養學生科學思維為導向，結合具體內容，有意識地引導學生對知識進行分析整合與歸納概括，從而幫助學生將分散的知識點整合起來，形成一個完整的知識體系，為學生以理性思維探索、解釋相關事物的本質奠定堅實的基礎。

例如，在人教版八年級上冊第一章第六節《鳥》這部分內容教學中，在學生對鳥的外部形態、內部結構、生理特征等基礎知識有了初步了解后，教師就可以帶領學生以思維導圖的方式，對這些知識進行歸納概括，以簡單清晰的形式將知識間的關聯呈現出來，以幫助學生建立完整的知識結構，同時獲得“歸納與概括”思維能力的發展。在具體實踐中，教師可以引導學生以“鳥適于飛行的形態結構特點”為中心，對所學知識進行關聯填充。如在這一中心詞匯下延伸出“鳥的生理功能”與“鳥的形態結構特征”兩個子關鍵詞，之后引導學生圍繞這兩個子關鍵詞對所學內容進行整合歸納，進行進一步細化填充。如在“生理功能”這一子分支下可以延伸出“消化系統”“呼吸系統”“循環系統”等內容；在“鳥的形態結構特征”這一分支下則可以延伸出“外部形態”“內部結構”“體溫”“視覺”等內容。然后繼續圍繞各部分內容進行完善，從而將原本零散的知識通過內部關聯整合在一起，形成一個“知識串”，使學生從更全面的角度來了解鳥適于飛行的形態結構特點，理解相關知識，進而在提高課堂教學效率的同時，為學生直觀認知、理性分析、科學解釋知識奠定基礎，實現對學生科學思維能力的培養。

（二）通過實驗與分析培養學生的科學思維

科學實驗在促進學生思維能力發展中發揮著不可或缺的作用，而生物則是一門以實驗為基礎的自然學科。在實際教學中，為了更好地發展學生的科學思維，教師應結合教學內容，積極組織學生開展實驗探究活動，讓學生在參與生物實驗活動、觀察實驗現象、分析實驗結果的過程中，對相關生物知識形成更科學、客觀的了解，獲得“演繹與推理”等科學思維能力的發展。

例如，在人教版七年級下冊第三章第二節《發生在肺內的氣體交換》這部分內容教學中，為了讓學生充分理解“肺內氣體交換”的原理和方法，從科學的角度來解釋這一生命現象，從而發展學生的科學思維能力，在實際教學中，教師就可以從教材內容出發，圍繞“肺擴張和收縮時氣體是如何運動的”這一問題，帶領學生開展實驗探究活動?？紤]到學生對“氣壓”知識的理解較為有限，因此教師在設計實驗時可以增設“針筒”實驗，以幫助學生了解氣壓知識，突破認知障礙。首先，教師為學生發放提前準備好的針筒，并指導學生將針筒活塞拉出一段距離后，用手指堵住針筒口，再推動活塞，觀察此時會有什么現象發生。其次，松開推動活塞的手，同時觀察活塞位置、后退速度的變化情況。通過這種方式讓學生對“氣體是有壓力的”這一知識點形成直觀了解。最后，教師指導學生將氣球綁在針筒口上，一手捏住氣球，并堵住針筒口，另一只手推動活塞時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方向是怎樣的。教師這樣帶領學生開展實驗探究，能夠讓學生對“肺內氣體運動情況”產生深刻的印象，幫助其更充分地理解這一知識點，使其明白“肺擴張時，肺內氣壓比大氣壓低，吸氣；肺收縮時，肺內氣壓比大氣壓高，呼氣?！?/p>

在實驗活動的輔助下，學生不僅能夠對所學知識形成直觀、深刻的印象，還能參與到知識的分析總結過程中，這對于提高學生的知識掌握程度，培養學生以客觀證據來解釋相關生命現象的能力等方面也有積極幫助，可以有效促進學生科學思維能力的發展。

（三）通過模型與建模培養學生的科學思維

模型與建模是培養科學思維的重要方法，也是現代教學中常見的一種認知手段及思維方式。模型與建模的應用不僅能夠幫助學生形成科學的概念認知、系統地理解知識，還可以為學生提供動手實踐的機會，讓學生通過“在做中學、學中做”的方式領悟相關思想，從而學會用生物學模型建構方式來解決相關問題、形成科學思維。在初中生物教學中，合理地應用模型建構方式進行教學，可以直觀反映生物體結構功能和生命現象規律，對降低學生知識理解難度，幫助其觀察事物特征、發現事物本質有著積極的意義，能夠促使學生形成從科學、客觀的角度來認識事物、解釋生命現象的習慣，獲得科學思維能力的發展。為此，在實際教學中，教師應善于應用模型與建模方式開展教學活動，以表征生命現象及規律，發展學生的科學思維。

例如，在人教版八年級上冊第五章《病毒》教學中，在完成本章節基礎知識的講解后，教師可以引導學生通過模型建構方式來直觀形象地了解病毒結構，為學生掌握本章節知識提供更豐富的例證支持。具體進行模型建構時，教師可以先引導學生結合所學內容在白色卡紙上自行繪制病毒簡圖，用以模擬蛋白質外殼，然后以回形針為工具在紙上粘貼，模擬遺傳物質，同時對其結構進行標注。這樣的模型建構方式看似簡單，但是在建構過程中需要學生認真觀察教材中的插圖，了解病毒與其他生物的本質區別，才能準確歸納和呈現病毒結構的特點。通過建模的方式進行教學，可以讓學生在動手實踐中學習、思考、總結所學知識，不僅能夠加深學生對病毒種類、結構特點、生殖方式等知識的了解，還可以讓學生在實踐操作、交流討論中形成認知沖突，改變原有的認知錯誤，這對于促進學生科學思維的發展有著積極意義。

（四）通過質疑與思考培養學生的科學思維

學起于思，思源于疑。質疑是引發學生思考的重要基礎，也是促進學生科學思維發展的重要路徑。在初中生物教學中，教師應認識到合理設問的重要性，通過適當的問題設置來激發學生的求知欲和探索欲，推動學生主動深入知識的探索學習中，讓學生在問題的引領下活躍思維、解決問題，從而在達成深度學習效果的同時，促使學生在分析問題、闡釋推理、尋找問題解決依據、解釋分析的過程中獲得思維能力的發展，養成以事實為基礎進行問題解答的科學認知習慣。

例如，在人教版八年級上冊第四章第二節《細菌》教學中，針對“細菌的形態和結構”這一知識點，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菌？要想看到細菌，我們應該怎么做？這說明細菌具有什么特點？通過問題串的方式進行教學，不僅能夠為學生思考問題、探索知識指明方向，還能夠從學生的生活經驗切入，引起新的認知沖突，如常規意識中洗凈的餐具就是干凈的，而這些認知沖突的產生能夠很好地引起學生興趣、調動學生思維，促使學生主動思考問題，并尋找事實依據來解答問題，這對學生科學思維能力的發展有積極作用。

再如，在人教版七年級上冊第五章第二節《綠色植物的呼吸作用》教學中，針對教材中的演示實驗，教師可以圍繞實驗內容提出問題：實驗中采用注水排氣法驗證呼吸作用產生的CO2時，沒有設置對照實驗，這種操作是否嚴謹？植物的其他器官能否進行呼吸作用？如果你認為這一實驗不夠嚴謹，有沒有改進的方法？你是否能夠創造性地用一套實驗裝置對教材中的三個實驗進行整合？你想探究植物哪種器官的呼吸作用？如何論證你的假設？一連串的問題不僅能夠引起學生質疑，而且為學生創造了機會，使其開動腦筋、發揮創造力自主創新，制作實驗裝置驗證自己的想法，這對學生創造性思維以及動手實踐能力的發展均有積極的促進作用，形成“質疑－思考－驗證”的學習閉環，從而在充分發揮學生主觀能動性的同時，促使其獲得學習能力的發展，進而實現對學生科學思維的培養。

三、結語

總而言之，新課標指導教學實施的背景下，教育教學活動已經不再是單純地為學生傳授基礎理論知識，更重要的是加強對學生思維能力和學科核心素養培養的重視。初中生物作為一門自然學科，其涵蓋的內容豐富多樣，可以為學生科學思維能力的培養提供有利條件，教師要轉變教學理念、豐富教學手段，真正將科學思維培養融入日常教學活動中，讓新課標理念在生物教學中落地生根。