基于科学思维培养下高中生物课堂问题的设计研究

引言

科学思维是认识自然、探索规律的核心能力，也是高中生物核心素养的重要组成部分。生物学作为一门以实验为基础、以探究为核心的学科，不是为学生传递知识，更重要的是培养学生观察、分析、推理、论证等科学思维能力[1]。此时教师在培养学生科学思维时，便需要结合学生实际需求，提出合理的教学问题，引导学生带着问题对生物学知识进行分析，并将其和现实生活情境相结合，最终助力学生科学思维能力的提升。

一、创设问题教学情境，激发学生思维活力

生物学是一个不断演化和发展的领域，新的发现和技术不断涌现。通过培养科学思维，能够促进学生积极主动思考，切实提高生物教学质量，发展学生的生物核心素养[2]。而教师通过问题的形式进行教学，可以激发学生的好奇心和探索欲望，鼓励学生带着问题对生物知识进行分析和研究，提出自己的猜想和观点，并寻找证据来支持或反驳这些观点。此时教师便应当结合学生实际需求，构建生活问题情境，引导学生充满兴趣的思考探究生活中实际问题，以此来强化学生科学思维，实现综合素质的全面发展。

例如，学生学习《生物的进化》知识时，生活中就有许多的动植物特征蕴含着进化的痕迹，比如说校园里的樟树和松树，教师提问学生“为什么樟树在冬天会落叶，而松树却四季常青？这两种不同的适应方式对它们在校园环境中生存有什么好处？从进化的角度看，它们可能经历了怎样的选择过程？”学生则需要观察生活中的现象，并自主搜集相关的资料，结合生活经验了解樟树和松树的各种特征和变化，分享自己的看法和观点。而针对人类自身的进化，教师可以设计以下问题“为什么很多人出现近视，这个人们的生活环境有着怎样的关系？如果未来人类的生活环境继续发生变化，比如更多地依赖电子设备，人类的视觉系统可能会发生怎样的进化趋势？你如何看待这种可能的进化？”以此让学生结合现代生活近距离用眼增多的环境变化，分析环境对生物进化的印象，更好地理解和掌握生物进化知识，实现科学思维和知识学习的协同发展。

二、根据学生实际需求，设计分层教学问题

班级中学生之间都存在很大的差异性，如果教师仅仅按照自己的进度进行教学，则会打击部分学生学习的自信心，不利于学生的全面发展。基于此，教师应当在科学思维培养下，结合每位学生的特点、基础和能力，引入分层教学问题，让学生可以选择适合的问题进行深入思考和研究，和其他学生主动进行互动与交流，分享自己的想法，巩固对生物学知识的把握。这样不仅能够满足学生个性化学习需求，还能够使每位学生高效率完成任务，以提升学生整体学习效率，从而为以后更高层次的探索打下坚实基础。

例如，教师讲解《细胞呼吸的原理和应用》小节内容时，需要结合以往对学生的观察，将班级学生划分为基础层、进阶层、提高层三个层次。针对基础层的学生，教师设计以下问题“我们每天进行呼吸作用，吸入氧气、呼出二氧化碳，这与细胞呼吸有什么关系？细胞呼吸有有氧呼吸和无氧呼吸两种类型，它们的主要区别是什么？”而进阶层的学生具备一定基础，教师提出问题“有氧呼吸过程中，葡萄糖是如何逐步释放能量的？

为什么说线粒体是有氧呼吸的主要场所？比较有氧呼吸和无氧呼吸释放能量的多少，分析其原因。”提高层的学生思维比较活跃，抛出以下问题“农业生产中，为什么农田需要定期松土？从细胞呼吸的角度分析，松土对农作物生长有什么好处？”如此每位学生可以根据自身实际需求，对教材内容进行分析，总结出对问题的理解和认识，由教师进行指导，使得自身科学思维深度得到有效提高。

三、基于教学问题设计，组织学生实践探究

科学思维是生物学科素质中最重要的一项素质，是基于事态发展的推论，然后提出设想，并通过实验加以论证。而教师则应当在培养学生良好科学思维时，借助提出的教学问题，鼓励学生积极参与到实验探究当中，提升学生自主学习能力，使得学生在实验操作中更好地解决教学问题，真正实现了从实验操作到科学思维提升的跨越，发展自己科学思维素养。另外学生在操作时，也可以提出自己的疑惑，养成勤于提问的习惯，深化对知识的理解与应用，提高自身实践能力，以期促进高中学生科学思维的发展。

例如，学生学习《光合作用与能量转化》知识，探究“光照强度对光合作用强度的影响”时，则需要提问学生“大家应该如何设计实验？实验的自变量、因变量和无关变量分别是什么？可以通过什么指标来衡量光合作用强度？”以此让学生先结合问题进行互动交流，分享自己实验操作中需要完成的活动，为实验的顺利开展打下基础。随后班级学生则需要以小组的形式根据问题讨论出实验的方案，并展开动手操作。而学生在操作时，教师要询问学生“在光照过程中，叶片的遮光部分和见光部分有什么细微变化？如果发现叶片颜色有变化，可能是什么原因导致的？”引导学生来观察叶片的状态，提出自己的疑惑，并及时记录观察到的现象。如此教师以教学问题为引领，引导学生进行实验操作，可以让学生在操作和思考时逐步形成严谨的科学态度和科学思维方式，促进自身生物学科素养得到高效发展。

结束语

总的来说，科学思维在生物学教育中扮演着重要的角色。不仅是学生掌握知识的工具，也是培养学生思维能力的关键要素。通过根据学生认知规律，探索出符合的科学思维培养策略，设计多种难度的教学问题，能够促进学生科学思维得到高效提升，从“知识习得” 向 “能力素养”转变。未来教师要根据学生需求变化情况，探索将信息技术和问题设计结合的方法与策略，持续推动高中生物教学质量的提升和学生核心素养的全面发展。

参考文献

[1] 鄢泽阳. 基于科学思维培养的高中生物课堂问题设计策略[J]. 亚太教育,2023,(06):134-137.

[2] 征军. 基于科学思维培养的高中生物课堂问题设计策略研究[J]. 中学科技,2022,(21):32-34.