科学思维与生物学概念教学(赵占良)
基于科学思维培养的教材课后习题分析--以人教版《生物学·必修1·分子与细胞》为例
2021年第4期寸？*i抬各f@教材解读咖贏_基于科学思维培养的教材课后习题分析—以人教版《生物学•必修1 •分子与细胞》为例安徽省合肥工业大学附属中学(230000) 王启雨安徽省六安市霍邱县第二中学(237400) 吴孝良摘要人教版高中生物学教材的每一章节后面都附有“练习与应用”或“复习与提高”。
从科学思 维的角度对习题进行梳理，基于深度学习相关理论和实践提出教学建议，以期提高课堂教学效率。
关键词教材习题;科学思维;课堂效率；深度学习文章编号 1005 -2259(2021)4 -0041 -03人民教育出版社2019年出版的教材《生物 学•必修1 •分子与细胞》（以下简称“新教材”）课后练习题包括两种形式:每节的“练习与应用”和每章后的“复习与提高”。
与2004版的教材相 比，新教材习题进行了大幅度的更新和删改，这是 新教材的一大亮点。
课后练习的价值主要表现在 巩固已学知识、提高应用能力、激发学习兴趣、拓展 学习思维及培养疋确的情感态度与价值观[1]。
《普 通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订）》(以下简称“课标”）提到高中生物学课程目标之一 是形成科学思维的习惯，能够运用已有的生物学知 识、证据和逻辑对生物学议题进行思考或展开论 证[2]。
本文依此对新教材必修1模块部分章节习 题进行梳理，谈谈教材习题所蕴含的科学思维目标 以及如何利用它培养学生的科学素养。
1教材习题蕴含的科学思维分析1.1 注重逻辑思维方法的训练逻辑思维是学习、科学研究和日常生活中必不 可少的思维工具，而逻辑思维方法是我们准确地表 达、论证观点和思想的必要保障。
在科学思维中，经常用的逻辑方法有比较、分类、模拟、归纳与演 绎、分析与综合、论证与反驳等，即课标提出的归纳 与概括、演绎与推理、模型与建模等。
新教材习题 注重逻辑思维方法训练。
例如，P.8“概念检测”中的第1题“判断下列事实或者证据是否支持细胞是 生命活动的基本单位”注重论证，这道题既能检测 和促进学生对核心概念“细胞是生物体结构与生命 活动的基本单位”的理解[2]，也是高中阶段引导学 生注重证据的第一道习题。
赵占良谈科学方法
赵占良谈科学方法人教版高中生物课标教材中的科学方法体系（1）来源：人教网作者：赵占良新课程十分注重培养学生的科学探究能力。
科学探究能力的培养离不开三个要素：知识、方法和过程技能。
人教版普通高中生物课程标准实验教科书在着力构建知识体系的同时，也力图构建符合高中学生探究能力发展需要的科学方法体系和技能体系。
下面对教材中的科学方法体系作简要的分析。
科学研究的方法大致包括三个层次：第一层次是学科内的特殊的方法，如生物学研究中的同位素标记示踪法、细胞器分离法、解剖法等；第二层次是科学研究的一般方法，这些方法是从物理、化学、生物学等自然科学研究中概括出来的适用于各门自然科学研究的共同方法；第三层次是最具有普遍意义的哲学方法，如唯物辩证法、矛盾分析法等，这些方法适用于自然科学、社会科学和思维科学。
教材中强调的科学方法主要指科学研究的一般方法，因为这些方法对所有学生的发展都具有重要价值。
科学研究的一般方法包括获取经验性材料的方法和理性思维的方法两大方面（见下图）。
1．观察法观察法是指人们在自然发生的条件下，通过感官或借助于仪器，有目的、有计划地考察研究对象，从而获得有关经验性材料的方法。
人教版初中生物学教科书中对观察法已经做过这样的表述：“观察是科学探究的一种基本方法。
科学观察可以直接用肉眼，也可以借助放大镜、显微镜、望远镜等仪器，或利用照相机、录音机、摄像机等工具，有时还需要测量。
科学观察不同于一般的观察，要有明确的目的；观察时要全面、细致和实事求是，并及时记录下来；对于需要较长时间的观察，要有计划，有耐心；观察时要积极思考，多问几个为什么。
在观察的基础上，还需要同别人交流看法，进行讨论。
热烈的讨论能让你迸发出思想的火花。
”为避免与初中教材重复，高中生物教材中未对观察法的内涵和要求作正式表述，而是通过介绍有关科学史内容、安排观察活动等，让学生领悟和运用观察法。
2．调查法人教版初中生物学教科书中对调查法已经做过这样的表述：“调查是科学探究常用的方法之一。
赵占良丨生物学概念的特点及其教学启示
赵占良丨生物学概念的特点及其教学启示本文拟刊登于《中学生物教学》上旬·高初中2021年8期，借人教社高中生物学教材经验交流暨培训会提前推出，以飨读者。
生物学概念的特点及其教学启示人民教育出版社/课程教材研究所赵占良概念教学绝不是解释定义加举例说明这样简单。
学生在生物学概念学习中遇到的各种问题，如概念的定义与该概念外延范围内的个例相矛盾，对概念的实质意义理解不到位，不能将概念教学与辩证思维的培养结合起来，等等，都与不能谙熟生物学概念的特点有关。
笔者基于对生物学概念的哲学、逻辑学和认知心理学分析，结合生物学概念与数理学科概念的比较，总结出生物学概念具有概略性、合目的性、逻辑性、辩证性、隐喻性（具身性）等特点，这些特点虽不完全是生物学概念所独有的，但的确在生物学概念中表现最为突出，最能体现生物学概念的育人价值，而且恰恰是教学容易忽视的。
1 概略性生物界有无穷的多样性，生命系统是复杂系统，这就导致生物学概念的定义只是一个大概的说法，即具有概略性（笔者曾概括为“粗放性”，考虑到“粗放”似有贬义，在1996年发表的文章中将生物学概念和规律的特点一并改称“概率性”，现在仅说概念特点，用“概率性”亦稍欠妥，因此改用“概略性”）。
生物学的进步更多表现为新概念的提出和改进，而不是发现新的规律，因此，生物学中概念繁多而定律极少，这或许也是生物学不同于其他自然科学的一大特点。
究其原因，主要是由研究对象的多样性和复杂性[1]，由生物界有着无穷的多样性和高度的复杂性，不同类群在进化上的连续性导致的类群之间界限的模糊性，因此，作为类的抽象物的概念很难涵盖这一类别下所有个体，这是生物学概念具有概略性的本体论原因。
生物学中的概念大多是观察基础上归纳概括的产物，而不是靠数理逻辑的演绎推理得出的。
这是生物学概念具有概略性的认识论原因。
中学生物学中有许多概念因其概略性特点，给教学带来困扰。
比如，关于有性生殖，教科书上定义为雌雄两性生殖细胞两两结合，形成受精卵，由受精卵发育成新个体的生殖方式，而蜜蜂等动物的单性生殖（孤雌生殖）也属于有性生殖，就与定义产生矛盾，其实这就是生物界复杂性导致的，如果因为有个别例外就改变定义，比如将有性生殖定义为通过有性生殖细胞产生新个体的生殖方式，又过于笼统，令人费解（还要解释什么是有性生殖细胞，最后导致循环定义），反而与生物界的实际情况离得更远。
基于生命观念、科学思维的高中生物教学案例分析
《其他植物激素生理功能》 人大附属中学 戴亚
突变体是否可能是由于 赤霉素的运输或细胞感 受和响应出现了问题？
赤霉素促进茎秆的伸长
《其他植物激素生理功能》 人大附属中学 戴亚
从曲线中可以 获取哪些信息？ 生长素、赤霉 素、细胞分裂 素与植物的生 长有关。 ……
4.归纳总结证明因果关系的方法： 能否说明赤霉素在生长过 程中起着重要作用，在成 熟、衰老中不起作用？
生命观念
以回答生命是什么、怎么样、为什么等问题 建立的系统化的概念为基础，抽象出来的关 于生命本质的观点、思想。是能够统领组成 生命的物质，生物的结构与功能，生物的遗 传、变异与进化，生物与生物、生物与环境 之间的关系等问题的一系列思想、观点。
（谭永平《发展学科核心素养——为何及如何建立生命观念》）
我对“生命观念”“科学思维”的学习
系统观 生命是什么？生命如何运转？
结构与功能、物质与能量、稳态与 变化、信息与调控、生殖与发育
生命观念
进化观
生命从哪里来？到哪里去？它 为什么是这样的？
遗传与变异、进化与适应、统一性 与多样性
生态观
生命在哪里？生物与生物、生 物与环境有什么关系？
群体与共存、生物与环境
我对“生命观念”“科学思维”的学习 生物学科的本质是什么？ 生物学科不同于其他自然科学学科的特点： 研究对象的特殊性 思想观念的人文性 概念和规律的概率性 生物学的学科思想最核心的是进化思想和生态学思想。 思维方式的灵活性 生物学中概念繁多而定律极少，这或许也是生物学不同于 研究方法的综合性 其他自然科学的一大特点。究其原因，同样是由于研究对 学科地位的领先性 象的复杂性和多样性。 实践应用的广泛性
我对“生命观念”“科学思维”的学习
科学思维与高中生物学新教材设计
关于批判性思维
与生物学课程标准不同的是，物理课程标准未将 批判性思维和创造性思维列为科学思维的方法， 对此笔者是赞同的。 “合乎逻辑地思维、辨别自己和他人思维中的谬 误是批判性思维的核心”（《思维——批判性和创造性思维
的跨学科研究》，加里•R•卡比，杰弗里•R•古德帕斯特著，韩广忠译，中 国人民大学出版社，2010年10月第1版，P168）。
科学探究
科学态度 与责任
化学学科核心素养
宏观辨识与 微观探析
变化观念与 平衡思想
证据推理与 模型认知
化学学科 核心素养
实验探究 与创新意
识
科学态度与 社会责任
生物学学科核心素养
——《普通高中生物学课程标准（2017年版）》
生命观念 科学探究
生物学科 核心素养
科学思维 社会责任
思想政治选择性必修模块3 逻辑与思维
模块说明： 通过科学思维的训练，引导学生掌握科学思维的 基本要求，把握逻辑思维和辩证思维的方法，提高 创新思维能力，学会运用科学思维探索世界、认识 世界。
学科核心素养中的科学思维
物理：科学思维 化学：证据推理与模型认知 生物：科学思维（送审稿中是“理性思维”）
小结：科学（理性）思维与核心素养的关系
科学思维
科学思维是基于事实证据、运用科学概念、通过 科学推理和论证对客观事物的本质、规律及其相 互关系作出判断和解释、对客观事物的发展变化 作出预测的认识方式。
赵占良“对生物学学科核心素养的理解（二）——科学思维及其 教学”，中学生物教学，2019年第10期。
科学思维是一种重视实证和逻辑的求真务实的思 维习惯和能力；既是常规逻辑思维在科学领域的 具体运用，又需要批判审视、质疑包容的思维取 向和心理品格，还要靠想象、联想、直觉和灵感 等非逻辑思维提出创造性见解。
高中生物教学中学生科学思维能力的培养策略
高中生物教学中学生科学思维能力的培养策略林丰开福建省永春美岭中学福建泉州 362618摘要：培养学生的科学思维习惯和能力，可以说是包括生物学课程在内的理科课程的核心目标之一。
在高中生物学教学中，可以通过模型构建、科学史、对比归纳等方面的教学，提长学生的科学思维能力。
关键词：模型构建；科学史；比较归纳；科学思维能力学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。
《普通高中生物学课程标准》（2017年版)指出，高中生物学课程从生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等方面发展学生的学科核心素养。
其中，科学思维对其他三方面的核心素养的形成具有非常重要的作用。
赵占良老师指出，从生物学学科核心素养的视角看，生命观念的形成需要科学思维，科学探究的进行需要科学思维，社会责任的担当也需要科学思维。
培养学生的科学思维习惯和能力，可以说是包括生物学课程在内的理科课程的核心目标之一。
一、通过模型构建，提升学生的思维能力模型是现代科学的核心方法。
模型和建模本身就是一种科学思维方法，建模过程中，其他科学思维方法如归纳与概括、演绎与推理、批判性思维、创造性思维等也必然等到极大提升。
例如构建DNA双螺旋结构模型，学生首先需要充分理解掌握DNA双螺旋结构的基础知识，进行系统性的归纳与概括，才能把知识应用于模型构建；模型构建前，学生需要进行演绎与推理，分析脱氧核糖、磷酸、四种含氮碱基、化学键分别用什么材料代表或怎么制作，以及数量分别多少等（这个过程同时也发展学生的创造性思维）；生物模型的自制阶段，是思维火花碰撞最激烈、头脑风暴最强烈的阶段，也是科学思维、创新思维得以充分发挥的阶段。
学生反思模型建构设计上是否科学，制作上是否精准到位，需要反复修改确认，在进行修改模型或重新建构模型的过程中，充分培养了学生严谨的科学思维、自主性分析和精准表达的能力，逻辑推理能力和创新能力得到培养。
模型构建结束后，学生或小组在展示作品过程中，相互评价，取长补短，发展了批判性思维和创造性思维。
【赵占良】聚焦核心素养,彰显育人价值
生物学科课程的育人价值
智育方面 认知：认识生命世界，以及生物界与无机自然界的 关系；了解自身。 思维方式 不仅训练学生的形式逻辑思维，在辩证思维、整体 式思维（如生态学思维）、复杂性思维等方面更具 有独到的价值。 实践能力：分析和解决来自生产和生活实践的许多 问题，如植物栽培、动物饲养、疾病防治、生态环 境和生物多样性调查等，培养实践能力。
《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本 任务的意见》（2014年4月）
具体举措
一个“抓手”—— 课程改革 五项任务（五个统筹） 统筹各学段 统筹各学科 统筹教育教学的各环节 统筹各方面优势力量 统筹校内外阵地 十项着力推进的关键领域和主要环节
“着力推进关键领域和主要环节改革”的第一项
（一）研究和制订学生发展核心素养体系和学业质量 标准。„„教育部将组织研究提出各学段学生发展核心素 养体系，明确学生应该具备的适应终身发展和社会发展需 要的必备品格和关键能力，突出强调个人修养、社会关爱、 家国情怀，更加注重自主发展、合作参与、创新实 践。„„
《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本 任务的意见》（2014年4月）
现在的差距：
重智轻德，单纯追求分数和升学率，学生的社会责任
感、创新精神和实践能力较为薄弱； 高校、中小学课程目标有机衔接不够，部分学科内容
交叉重复，课程教材的系统性、适宜性不强；
与课程改革相适应的考试招生、评价制度不配套，制 约着教学改革的全面推进； 教师育人意识和能力有待加强，课程资源开发利用不 足，支撑保障课程改革的机制不健全。
《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本 任务的意见》（2014年4月）
对生物学学科核心素养的理解(二)——科学思维及其教学
2019年第10期人教同行栏目主持人：王颖对生物学学科核心素养的理解（二）——科学思维及其教学人民教育出版社课程教材研究所北京（100081）赵占良摘要科学思维是基于事实证据、运用科学概念、通过科学推理和论证对客观事物的本质、规律及其相互关系作出判断和解释、对事物客观发展变化作出预测的认识方式。
科学思维的核心是理性思维，理性思维具有批判质疑、重实证、重逻辑等特点。
直觉、想象、灵感和顿悟等非理性因素是理性思维的有效补充。
科学思维与技术思维、工程思维、伦理思维和审美思维等既有区别又有联系。
教师要根据科学思维的内涵和特点加强科学思维教学。
关键词科学思维；理性思维;证据;逻辑文章编号1005-2259（2019）10-0004-04高中生物学课程是自然科学课程,将科学思维列入生物学学科核心素养，凸显了本课程的科学属性和育人价值，也昭示了科学思维的培养是本课程的核心任务之一。
为了培养学生的科学思维，首先要弄清楚什么是科学思维。
1科学思维的内涵《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称“新课标”）指出：“科学思维是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。
”从这个定义可以看出，科学思维首先是指一种思维习惯。
这种思维习惯具有什么特点呢？从思维的取向即态度和意识层面说，要尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度。
尊重事实和证据概括地说就是重实证，这是科学思维的显著特点。
这里所说的事实，是指运用科学手段搜集、用科学话语表达出的科学事实。
我们看到太阳东升西落，这只是我们主观上的感觉，并不是科学事实。
有人质疑将“事实和证据”并列的说法，理由是事实就是证据，“事实和证据”是同义重复。
其实,新课标将事实和证据并列是有道理的。
所谓证据,是指可以用来作出判断的事实依据，它建立在事实基础上，但与事实之间不能完全画等号。
事实林林总总，只有与论题直接相关的才能作为证据。
基于科学思维发展的高中生物学选修课程的开发与实施
基于科学思维发展的高中生物学选修课程的开发与实施召卩乃军（浙江省绍兴市教育教学研究院绍兴312000）摘要本课程是以发展学生科学思维素养为宗旨，选择与必修课程内容异质又关联的经典实验，创设科学思维培养的合适情境，吸引学生的学习。
学材结构上基于认知逻辑,将同一主题但原理不同的一组实验放在同一章节，提供科学思维培养的可靠途径，适合学生的学习。
并采用思辨与对话为主,开展基于论证的探究性教学，以提高学生的科学思维品质和能力。
关键词高中生物学选修课程经典实验科学思维在深化高中生物学课改的推进过程中，本市生物学学科教研团队开发了“高中生物遗传学经典实验中的思维与方法”的选修课程,并获评浙江省普通高中精品选修课程。
本课程是在研读高中生物学课程标准的基础上,结合生物学学科特点，在高中生物学教材《遗传与进化》模块必修内容的基础上进行拓展和深化。
课程内容涉及多个遗传学经典实验，按实验再现、思维剖析和方法点评等环节设计内容'通过本课程的学习，能感悟遗传学经典实验中精妙的思维与方法,借助高阶思维活动,加强思维训练,改进学科学习策略，提高学习能力。
同时，还能感受科学家的探索历程，增进探究欲望,发展学科研究素养。
中的红、白果蝇的比例正好是3:1”，摩尔根就相信孟德尔的遗传学说？④当摩尔根再次观察时，发现“子二代的白眼果蝇全是雄性”,对此现象如何解释,请大胆想象,尝试提出你的假说？并进行演绎推理。
⑤科学探究历程是艰辛的，科学发现是伟大的，相信同学们对摩尔根的探索历程有所感悟，请大家畅所欲言,发表自己的看法和收获。
此过程，将教学内容和科学史结合,为枯燥课堂增添趣味性,并在探究科学史的过程中发现问题、分析问题、解决问题，突破重难点，主动构建学科知识，借此教育机遇，学生可领略历史上科学家的伟大付出，对学生进行情感教育，培养学生科学探究精神，提升学生的情感价值观'3寓教学于科研实践教学不只知识传授,更在于发展学生素养，服务于社会发展。
科学思维与生物学概念教学(赵占良)
通过分析生物学案例，引导学生深 入思考生物学概念的应用和实践， 提高分析和解决问题的能力。
科学思维在生物学概念教学中的实践案例
DNA复制的探究
01
通过实验和观察，探究DNA复制的过程、条件和意义，培养学
生的探究精神和实验技能。
生态平衡的案例分析
02
分析生态平衡的原理、影响因素和保护措施，培养学生的跨学
解决方案
引导学生进行探究性学习，培养他们 的科学探究意识和能力。
解决方案
采用直观教学、实验教学、案例教学等多 种教学方法，帮助学生理解生物学概念。
挑战
学生缺乏科学探究的意识和能力。
挑战
学生对于生物学概念的理解存在误区。
解决方案
通过讨论、比较、归纳等手段，纠正学生的理 解误区，帮助他们建立正确的生物学概念。
01
科学思维是现代社会必备的思维 方式，对于学生个人发展和社会 进步具有重要意义。
02
生物学作为一门自然科学，其概 念教学是培养学生科学思维的重 要途径之一。
目的与任务
目的
通过生物学概念教学，培养学生 的科学思维能力，提高其生物学 素养。
任务
分析生物学概念教学中存在的问 题，探讨科学思维与生物学概念 教学的关系，提出相应的教学策 略。
科学思维与生物学概念教学的结合有 助于提高学生的科学素养和综合能力， 为未来的学习和工作奠定基础。
对未来研究的建议与展望
进一步探讨科学思维与生物学 概念教学的内在联系和作用机 制，为教学实践提供更有针对
性的指导。
加强跨学科的研究，将科学思 维与其他学科的概念教学相结 合，以提高学生在各个学科领
域的思维能力。
特点
生物学概念具有抽象性、概括性和系统性，是构建生物学知识体系的基础。
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经、体液、免疫调节网络，从基因到性状的调节网络，生物 与环境的共同进化、生态系统的稳定性等
复杂性思维的反例
20、右图为一个生态系统中某些生物的相对数量 关系，这些生物构成了一条食物链。甲、乙、丙 三者在食物链中正确的顺序是 A甲→乙→丙 B乙→丙→甲 数量 C丙→乙→甲 D甲→丙→乙
科学思维 科学态度 与责任
化学学科核心素养
证据推理与 模型认知
宏观辨识与 微观探析
化学学科 核心素养
变化观念与 平衡思想
实验探究 与创新意 识
科学态度与 社会责任
生物学学科核心素养
——《普通高中生物学课程标准（2017年版）》
生命观念
科学思维
生物学科 核心素养
科学探究 社会责任
学科核心素养中的科学思维
学生发展核心素养中的理性思维
学生发展核心素养的六大素养之一——科学精神 科学精神的三个要点之一——理性思维
学科核心素养的内涵
学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学 生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必 备品格和关键能力。 ——普通高中生物学课程标准
物理学科核心素养
物理观念
科学探究
物理学科 核心素养
马林著《思维科学知识读本》： “科学思维是人们在科学认识和科学实验的活动中 所进行的一种思维活动，是以探索真理为目的的思 维活动，是反映客观事物本质与规律，以‘理论’ 掌握世界的方式进行的思维活动。”
对“科学思维”的理解
从认知角度，是求真的思维。 从做事角度，是合规律的思维。 科学思维在科学探究中形成，用来解决自然科学 问题，也可用来解决自然科学以外的某些问题。 科学思维不能解决人类面临的所有问题。 科学思维是人类理性精神在思维中的体现。 科学思维的核心是理性思维。
让学生意识到利用 工具进行测量是排 除主观、力求客观 的有效手段。
证据
高中新教材中的例子
Байду номын сангаас、如何培养学生的科学思维
3. 引导学生从证据推导出结论，训练逻辑思维 的流畅性、严密性
训练理性思维
教材举例：八年 级下册P54
五、如何培养学生的科学思维
4. 在训练学生形式逻辑思维基础上，训练学生 的高阶思维
合客观
理性
合逻辑
逻辑思维
逻辑思维的基本形式：概念、判断、推理、论证 逻辑思维的基本方法：归纳和演绎、分析和综合 、抽象和概括、比较和分类等
理性思维的正例 达尔文 摩尔根
证据和推论之间是严密的逻辑
理性思维的反例 “一见钟情”：感性思维，无证据无逻辑 看风水：有逻辑无证据 用进废退：有大量反证 高压线附近患白血病几率高：有证据无逻辑 63、73、83、93、103：有证据无逻辑
加里.R.卡比 杰弗里.R.古德帕斯特《思维》： “科学与其说是一种知识体系，不如说是一种 思维方式。” “我们不是要成为科学家，而是去了解科学研 究的基础，从而成为科学信息的明智消费者。”
二、科学思维的内涵
理性思维：崇尚真知，能理解和掌握基本的科学 原理和方法；尊重事实和证据，有实证意识和严 谨的求知态度；逻辑清晰，能运用科学的思维方 式认识事物、解决问题、指导行为等。 ——《学生发展核心素养体系构建》课题组
理性思维的反例 反转斗士 砸日系车 抢购食盐
四、生物学科科学思维的特点
与其他自然科学的共同点： 都致力于合客观和合逻辑 都倡导理性质疑 都是基于实证的逻辑思维， 都强调形式逻辑思维的严密性。
与其他学科的比较优势
生物学科在思维训练上的优势（高阶思维）： ——辩证思维、整体性思维、复杂性思维
这代表了现代科学思维方式
围绕提出 问题进行 思维训练
五、 如何培养学生的科学思维
2. 通过各种学习探究活动培养学生的实证意识、 寻求证据的能力，注重证据的客观性 如测定人的反应速率 测定种子发芽率减少误差 两条钢轨之间距离（视错觉）
追求证据 的客观性
首先应重视模 拟探究的教育 价值。活动中 应要求学生尽 量避免主观因 素影响。
三、科学思维与理性思维的关系
科学思维与理性思维的关系
科学思维的核心是理性思维，都是人类理性精神 在思维中的体现。 科学思维=理性思维+直觉、灵感、顿悟等 直觉是与生俱来的，灵感和顿悟是可遇而不可求 的，教育教学中训练和提升科学思维，主要是指 理性思维
余自强 《生物课程论》：科学思维内容 科学抽象思维
物理：科学思维 化学：证据推理与模型认知 生物：科学思维（送审稿中是“理性思维”）
小结：科学（理性）思维与核心素养的关系
从学生必备品格和关键能力角度看，科学（理性 ）思维是科学态度、科学世界观和科学价值观的 基础；学生要具有分析和解决问题能力，关键要 靠科学（理性）思维。 从学生发展核心素养的框架体系看，理性思维是 作为六大素养之一的科学精神的基本要点。 从学科核心素养来看，科学思维是理化生等理科 课程标准所凝炼的学科核心素养的重要组成。
概念教学本身是透过现象看本质，通过个别看一般，借助特殊探 普遍的过程，概念作为思维的材料和基本形式，学习概念的过程 就是培养思维能力的过程，分析成因、预测未来的过程。
概念教学为什么重要？
概念是形成思想观念的基础。学习科学概念有助 于形成科学的世界观。 学生应该在较好地理解了生物学概念性知识的基 础上形成生命观念，如结构与功能观、进化与适 应观、稳态与平衡观、物质与能量观等，并能够 用生命观念认识生命世界、解释生命现象。
辩证思维
一分为二、对立统一、发展变化、普遍联系地思 考问题，都是辩证思维。 摈弃非此即彼、二元对立的思维方式，引导学生 全面、辩证地看问题，是培养辩证思维的重要方 面之一。
高中教材辩证 思维训练
进化的结果 是占领更多 的生态位， 不一定适应 能力更强。
整体性思维的范例——生态学思维
它不同于传统科学的分析式思维。 分析式思维以过分的理性化和机械化为特征，注 重事物和过程的单因果的硬性决定论，以及线性 的和非循环因素的作用。 生态学思维是一种整体性思维，它注重事物和过 程多因果的网络结构及概率统计方法的运用，重 视非线性的和循环因素的分析； 注重将生态系统作为各种组分相异相依、相克相 生、共存共荣的有机整体，主张摈弃传统的极端 功利型思维，倡导互利型的思维方式。
——赵占良《中学生物教育引入生态文化内涵的思考 》
这是受线性因果决 定论影响形成的简 单的线性思维
引导学生在 认识非线性 因果关系基 础上进行整 体性思维
整体性思维训练
复杂性思维
生物学中因果关系的复杂性 一因多果
某种药物的服用效果： 最常见的副作用是：头痛、面部潮红、胃部不适、视力异常，如 视觉色彩改变（如有蓝色色晕）和视力模糊、鼻塞或流鼻涕、背痛、 肌肉痛、恶心、头晕、皮疹
新中国教育出版事业从这里开始……
科学思维与生物学概念教学
赵占良
2018.08.25，沈阳
引言
科学思维与核心素养的关系 科学思维的内涵 科学思维与理性思维的关系 生物学科科学思维的特点 生物学教学中如何培养学生的科学思维 为什么要重视概念教学 如何加强重要概念的教学
一、科学思维与核心素养的关系
与学生发展核心素养 与学科核心素养
甲
乙
丙
复杂性思维的反例
(5)若将雌雄成鼠各若干只，放在大小一定的笼内 饲养，让它们交配繁殖，且供给足够的饲料和水 ，则笼内鼠数变化和饲养时间之间的关系应为下 图中的曲线 。
缺乏复杂性思维的表现
五、如何培养学生的科学思维
1. 注重怀疑态度、质疑精神
介绍科学史有关实例 在教学活动中鼓励质疑，培养问题意识 “不唯上，不唯书，只唯实”
一果多因
初中生物：影响种子萌发的外界条件…… 高中生物：影响身高 的多个基因及后天因素影响，影响光合作用强度的环境因素……
多因多果
初高中生物：生态因素，环境污染对生物的影响，生物多样性锐 减的原因和后果……
生物学中因果关系的复杂性
线性因果关系
线状或树状（“一个基因一个酶”，反射，等等）
非线性因果关系（环状或网状） 循环因果关系：如生命系统各层次的反馈调节，生产者
——《普通高中生物学课程标准（2017年版）》
科学思维（物理课标）
科学思维（专著解释）
张大松《科学思维的艺术 科学思维方法导论》 “科学思维方法是指形成并运用于科学认识活动 的、人脑借助信息符号对感性材料进行加工处理的 方式与途径。一般来说，科学思维方法比日常思维 方法更具有严谨性与科学性。”
科学思维（专著解释）
• 判断 • 推理（归纳、演绎、类比）
科学形象思维
• 表象 • 模型
科学直觉思维和灵感
• 直觉 • 灵感
直觉思维
张大松《科学思维的艺术 科学思维方法导论》 “直觉思维是人们思维活动中那种超越感性经验和 逻辑推理的一种直接洞察与整体判断，它跨越了一 系列研发积累和理性分析，往往说不出判断或选择 的理由，似乎在当时也不需要说明理由。” “直觉思维是创造性活动中普遍存在的思维方式”
概念教学的教学设计思路
1.依据课标，分析教材，确定章节重要概念。 2. 弄清概念的内涵，了解并分析学生的已有知识和前概念 ，设置问题情境，引发认知冲突。确定本节中心问题。 3.将中心问题依次分解成具体问题，设计问题串。 4. 每个问题的解决需要学生获得什么事实性材料，如何获 得，从而设计相应教学活动。 5.获取事实性材料基础上引导学生抽象概括，形成概念内 涵。 6. 举例说明概念外延（正例，反例）。 7.总结概念内涵、外延，与已学概念建立联系。 8.练习巩固，学以致用。
科学思维
科学思维是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实 的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解 决实际问题的思维习惯和能力。学生应该在学习 过程中逐步发展科学思维，如能够基于生物学事 实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与 建模、批判性思维、创造性思维等方法探讨生命 现象及规律，审视或论证生物学议题