高中生物学中的科学思维.docx

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1、高中生物学中的科学思维人教社吴成军老师在生物学学科核心素养的教学与评价一书，重点阐述了高中生物学核心素养。科学思维作为生物学学科核心素养的主要内容，是形成生命观念的重要途径，也是科学探究的重要组成部分。生物学中的一些重要概念，如原理、规律、定律等都是人类科学思维的产物，形成这些概念一般需要分析、比较、归纳、演绎、综合、抽象和概括等科学思维过程和方法。科学思维既重视概念形成的结果，也关注概念的形成的过程，因此，发展学生科学科学思维的能力和品质是生物学教学的重要目标之一。 科学思维的定义和特征 2017版生物学课程标准中关于科学思维的表述如下：“科学思维”是指尊重事实和证据，崇

2、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、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。吴成军老师认为，结合上述阐释，可以认为：科学思维是指人对自然界客观事物的一种认知行为、认知方式和认知品质的反映。中学科学教育层面的科学思维，还包含激发学生“崇尚真知，追求科学知识”的认知动机。科学思维特征的结构科学思维具有以下一些显性特征：（1）“崇尚真知”是一种认知动机，是科学思维的起点。认同科学知识、原理和方法在解决问题中的作

3、用。（2）“尊重事实和证据”是认知行为，是科学思维的前提。以事实和证据作为科学思维的起点。（3）“正确的逻辑分析”是认知方式。运用科学思维方法认识事物的本质及事物之间的联系。（4）“质疑和批判”是认知品质，创造性地提出观点、方法，以解决具体的问题。上述四种特征来看，认知动机、认知行为、认知方式、认知品质是逐级提升的，体现科学思维鲜明的逻辑层次，而认知品质又会在科学思维的全部过程中得以体现。 常见的科学思维方式 1.比较与分类比较是根据一定的认识和实践目的，把某一事物与其他事物的属性和特征加以比较，以确定事物之间的共同点和差异点的思维方法。比较法是生物学常用的方法。比较是深刻

4、认识事物的重要思维方法。比较时可以根据比较对象的特点和教学目的确定比较范围的大小。例如，比较光合作用和呼吸作用可以进行整体比较，比较体液免疫和细胞免疫可以进行局部比较。分类是根据对象的共同点和差异点，把对象分为不同种类的逻辑思维方法。分类应该从本质上分类，否则会被现象分类所迷惑。例如，高中生物实验材料黑藻往往认为是藻类植物，因为它有“藻”这个字，从本质上来看，是高等植物被子植物，因为它有明显的根茎叶。比较和分类在生物学教学中得到了广泛的应用，掌握这两种科学思维方法，对于认识生命现象，理解生命本质，是非常有帮助的。2.分析和综合分析是所研究对象的整体分解为一个个部分或局部，分别进行研究的思维方法

5、。综合和分析相反，是从整体去认识和把握研究对象的思维方法。分析是最基本的科学方法，在分析的基础上进一步综合，是思维的延伸和发展。例如，通过分析非同源染色体的自由组合和同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换，可以引起生物的变异，可以综合得出基因重组的概念，即在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合。3.归纳与演绎归纳是在个别中发现一般的推理形式和思维方式，演绎是在一般中发现个别的推理形式和思维方式，它们是对立的又是统一的。归纳法可以分为以下类型：科学归纳法是指在科学研究中运用归纳方法提出和建立假说，在实验基础上抽象和概括事物之间关系的一种科研方法。科学归纳法是人们广泛使用的基本的思维

6、方法，在科学认识中具有重要的意义。在进行归纳时不可能穷尽所有的个别，因此归纳的结论不一定正确的，还需要演绎推理进行论证。演绎通常与推理一起称为演绎推理，演绎推理是提出科学预见的重要方法，如提出假设（假说）后，由假说推出的结论。在高中生物学教学中，孟德尔发现遗传定律、摩尔根发现果蝇的伴性遗传等，演绎推理的科学思维都在其中起到了重要作用。4.抽象与概括抽象与概括是两种方向不同的思维方法，抽象侧重于分析和提炼，概括侧重于归纳和综合。但两者又有着密切的关系，抽象是概括的基础，概括是抽象的发展。生物学概念的形成一般是抽象与概括的结果。例如，孟德尔发现遗传定律通过7对相对性状的杂交实验，当时还没有基因理论

7、，孟德尔并没有看到遗传因子，更看不到遗传因子的分离与自由组合，而是用抽象的科学思维，如性状应该有遗传因子控制，遗传因子应该是成对的，在产生配子时有分离现象等等，概括得出了基因的分离定律。一般来说，相对简单的概念的形成是归纳和综合的结果，而复杂的概念的形成则多是抽象和概括的结果。5.批判性思维批判性思维是建立在良好判断的基础上，使用恰当的评估标准对事物的真实价值进行判断和思考。批判性思维是对思维的再思考，它有3个关键词：不懈质疑（不论对别人的观点、还是自己的观点，都要有质疑的意识。）、多元意见（不要觉得自己的观点才是最优越的）和理性判断（经过深思熟虑，有理有据，做出明智的判断）。批判性思维是其他

8、思维的综合体现，而且具有评估、解释和自我调整等认知技能，也包括好奇、敏锐、执着求真等思维习性。常用思维方法的关系图 生物学科特有的科学思维   生物学科科学思维的复杂性主要体现在生命运动的复杂性，灵活性体现在各个层次上有着各不相同的共性，整体性体现在既要进行局部分析，更要进行整体考量。例如，分泌蛋白的形成，不能仅从合成蛋白质的最初场所核糖体来考虑，还要考虑内质网、高尔基体的作用，同时不能忘了线粒体提供的能量。进化与适应是一种生命观念，是科学思维的产物，我们可以用进化与适应的思维来看待和分析一些生命现象，用进化的思维来分析一些生物的结构和功能不同之处，用适应的思维来分析一些生物的结构与功能必然联系。