中学生物实验教学中科学思维培养的课例设计与反思

引言

随着课程改革和核心素养导向的推进，中学生物教学日益重视学生科学思维与探究能力的培养。生物实验作为知识与能力、理论与实践结合的重要桥梁，在发展学生科学素养、提高自主学习能力方面具有不可替代的作用。然而，当前部分中学生物实验教学仍存在重技能、轻思维、流程化、浅层化的问题，未能充分发挥实验在科学思维培养中的应有价值。因此，研究中学生物实验教学中科学思维培养的课例设计与教学策略，探索促进学生科学探究和创新能力的有效路径，是提升生物教学质量的重要课题。本文以科学思维为核心，系统梳理中学生物实验课例设计的理论依据与实践要点，反思教学实践中存在的问题，为生物学科教学创新提供参考。

一、中学生物实验教学中科学思维培养的理论基础

科学思维是指个体在科学活动中形成和运用观察、分析、推理、质疑、假设、实验和评价等能力，是科学探究和创新的基础。在生物实验教学中，科学思维的培养不仅包括科学事实的掌握，更强调方法、过程和能力的提升。建构主义学习理论强调，学生应在真实的探究活动中主动建构知识，通过亲身实验获得感性认识，进而上升为理性认知。科学思维的核心要素，如观察与提出问题、假设建立、实验设计、数据分析和结论归纳等，正是生物实验教学不可或缺的内容。以科学思维为导向的实验课例设计，有助于学生在不断探索与反思中提高科学素养，发展解决实际问题的能力。这为中学生物实验教学提供了坚实的理论基础和明确的目标方向。

二、中学生物实验课例设计的基本原则与创新方法

科学有效的实验课例设计是培养中学生科学思维能力的基础和关键环节。课例设计应坚持以学生为中心的教学理念，注重激发学生的学习兴趣和探究欲望，紧密结合课程标准中的学科知识点和学生的生活实际，设计具有挑战性和开放性的问题情境，引导学生主动参与到科学探究过程中。实验课例要突出探究性和操作性，鼓励学生自主提出问题、设计实验方案，动手操作和科学记录数据，从而培养其动手能力和科学思维能力。实验流程设计应体现科学思维的各个环节，如观察、归纳、假设、验证和总结，使学生在实验过程中体验科学方法的系统性和严谨性。此外，课例设计还需注重合作学习，促进学生在小组讨论和协作中互相学习、互相启发，增强团队合作精神。评价方式应多元化，既注重过程性评价，关注学生实验操作和思维过程中的表现，也重视终结性评价，对学生最终的实验成果和理解能力进行综合评判。课例设计应符合学生的认知规律和学段特点，合理安排实验难度，循序渐进地推进科学思维和实验技能的培养，确保每一层次的学生都能有效参与并获得成长。

三、生物实验教学中科学思维培养的实践策略

在生物实验教学实践中，教师应采取多样化策略促进学生科学思维的系统发展。首先，教师需创设真实且贴近学生生活的实验情境，引导学生观察自然现象，关注身边问题，从而激发他们的科学兴趣和问题意识。其次，采用探究式教学模式，指导学生完整经历科学探究的全过程，包括发现问题、提出假设、设计实验、收集与分析数据、得出结论并进行反思和修正，使学生切身感受科学研究的严密逻辑。第三，教师应鼓励学生自主提出问题和假设，培养其独立思考和批判性思维能力，促使学生从被动接受知识转变为主动探索科学真理。第四，强调数据的科学分析与解释，引导学生通过实验数据发现本质规律，培养他们理性思考和科学判断的能力。第五，重视反思环节，利用课堂讨论、小组互评和教师引导，帮助学生总结实验经验，反思不足，改进实验设计，从而提升元认知能力和自我调控能力。与此同时，现代信息技术的应用，如虚拟仿真实验平台和数字化数据分析工具，为实验教学提供了丰富的资源和新颖的体验，拓展了实验教学的空间和深度，增强了学生的学习积极性和实践能力，有效支持了科学思维的多维度培养。

四、中学生物实验教学中科学思维培养存在的问题及改进建议

当前中学生物实验教学中科学思维培养仍面临诸多挑战。部分教师受传统教学模式影响，实验课流于演示和操作技能训练，缺乏对思维过程的关注，导致学生被动接受、缺乏探究体验。实验课例设计同质化、创新性不足，问题设置过于简单或缺乏开放性，难以激发学生深层思考。实验条件和资源有限，也制约了科学探究活动的深入开展。评价体系偏重结果，忽视过程性与能力发展，难以全面反映学生科学思维的成长。为此，建议加强教师专业发展，提升科学思维导向的实验课例设计与教学能力。学校应加大实验资源投入，丰富实验类型，鼓励教师尝试项目式、主题式实验教学。完善科学思维评价机制，强化过程性、发展性评价，关注学生的思维过程和创新表现。积极推动信息技术与实验教学深度融合，为学生创造更多探究与创新的平台。

五、科学思维视域下生物实验教学的发展趋势与展望

未来中学生物实验教学应更加突出科学思维与创新能力的培养。一方面，课程内容和实验课例要紧贴科技前沿和社会实际，引导学生关注生命科学的前沿问题和社会热点。另一方面，要充分利用信息技术手段，拓展实验教学的空间和内容，提升数据处理和信息整合能力。应鼓励学生自主设计实验、参与科学研究和科技竞赛，锻炼综合应用与创新能力。学校和教师要持续优化实验教学资源与环境，构建开放、共享的实验教学平台，营造良好的科学探究氛围。科学思维的培养将贯穿于生物教学的全过程，为学生成长为具有科学素养、创新能力和社会责任感的现代公民奠定坚实基础。

结论

中学生物实验教学是科学思维培养的重要阵地。科学合理的实验课例设计和多元创新的教学策略，有助于激发学生的探究兴趣，提升观察、分析、推理和创新能力。今后应持续深化科学思维导向的实验课例开发，完善评价机制，优化实验资源配置，推动信息技术融合创新，助力学生科学素养和创新能力的全面发展，为新时代生物学科教育高质量发展提供坚实保障。

参考文献：

[1] 黄海燕. 科学思维在中学生物实验教学中的培养路径[J]. 生物学教学， 2023（6）： 43-47.

[2] 李颖. 实验教学在中学生物科学素养培养中的作用探究[J]. 中学生物教学， 2022（10）： 54-57.

[3] 张慧. 科学探究能力视域下的生物实验课例设计与反思[J]. 教育观察， 2022（18）： 118-120.

作者姓名：武文明

出生年月：1982 年 9 月

性别：男

籍贯：安徽省宿州市埇桥区

邮编：

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职称：中学一级

学历：大学本科