核心素养导向下高中生物科学思维的培养策略

摘要：在核心素养理念的指引下，培养学生的科学思维已经逐渐引起了教育工作者的广泛关注。特别是在高中生物教学中，传统的知识传授模式难以满足学生科学素养培育的需求，这在一定程度上限制了学生科学思维能力的发展。因此，探索核心素养导向下高中生物科学思维的培养策略，涉及实验教学创新、跨学科整合、个性化学习等多个维度，本文旨在深入探讨多样化实验、知识融合、分层任务等路径对于提升学生生物科学思维的价值，为生物教学改革实践提供有益参考，以促进学生核心素养的全面提升。

关键词：核心素养；高中生物；科学思维；培养策略

引言：科学思维是科学素养的核心要素，是个体认识世界、分析问题、解决问题的基本能力。在核心素养理念引领下，培养具备科学思维品质的创新人才，成为新时代教育的重要使命。高中生物学科以生命科学领域的概念、原理为主要内容，蕴含了丰富的科学思维训练资源。鉴于此，深入探索核心素养导向下高中生物科学思维的培养路径，对于学生科学素养的提升，以及生物教育事业的健康发展，具有十分重要的意义。

一、高中生物科学思维培养的意义

在核心素养的视角下，培养高中学生的生物科学思维能力十分重要。这不仅可以提高学生学习生物知识的效率，还能全面增强他们的生物学习能力，有助于学生更好地掌握生物学知识，提升综合素质，为未来的学习和生活奠定坚实基础。

（一）有益于学生生物学习效率的提升

科学思维能力是提升生物学习效能的核心。作为关键认知工具，它能使学生深刻理解生物学现象与规律，高效掌握知识。具备此能力的学生不仅能快速把握抽象概念，更能将理论应用于实际问题解决，展现更强的迁移应用能力。同时，该能力显著提升自主学习效率，促进知识系统整合。因此，生物教学中，教师应着力培养学生的科学思维能力。这既优化当下学习成效，也为未来科研奠定坚实基础。

（二）有益于学生生物学习能力的提升

生物学习能力是综合性的，涵盖观察、实验、分析、推理等多维度技能。科学思维能力构成这些能力的核心基础。发展该能力，能有效促进学生掌握生物学习的方法与技巧，从而提升其整体生物学习能力。具体而言，强化观察能力可使学生更敏锐地察觉生物现象的变化；提升实验能力有助于其熟练操作生物实验；而培养分析和推理能力，则能引导学生深刻洞察生物现象的本质与内在规律。因此，培养科学思维能力对于全面提升学生的生物学习能力具有关键作用。

（三）有助于推动素质教育

培养高中生物科学思维，对推动素质教育意义重大。一方面，它能优化课程结构，让理论知识传授和学生思维能力培养同步进行。如此一来，高中生物课程信息传递会更加高效，能在更短时间内让学生接收关键内容。另一方面，还能优化课程内容的呈现方式，使教学内容更生动、易懂。综合来看，这一系列改变有助于提升素质教育工作的成效，让学生在生物学习中得到更全面的发展。

二、高中生生物科学思维现状

（一）重理论轻实践

当前高中生物教学存在明显的理论偏重倾向。学生在学习过程中往往将大量精力投入理论知识的机械记忆，而忽视实践环节的重要性。这种学习方式导致学生对知识的理解停留在表面，难以通过实际操作深化认知。究其原因，主要在于现行教育评价体系过分强调应试导向。教师在教学过程中侧重理论传授，对实践教学环节投入不足。这种教学方式限制了学生思维能力的拓展，不利于科学思维的形成与发展。

（二）思考主动性不强

目前，不少高中生在生物学习时缺乏主动思考的习惯，这对其生物科学思维能力的发展十分不利。造成这一现象的主要原因是，高中生物教师过度依赖传统的灌输式教学。在这种教学模式下，学生长期处于被动学习状态。遇到生物学习中的问题，部分学生不会主动深入思考，而是等着教师给出答案。长此以往，学生思考的主动性会不断下降，生物科学思维能力也难以得到有效提升[2]。

（三）忽视实验教学

作为培养科学思维的重要环节，实验教学在实际开展中面临诸多困境。受硬件设施限制，部分学校生物实验课开设不足。即便具备实验条件，由于涉及前期准备复杂、课时安排紧张等因素，实际教学过程中常出现压缩实验环节的现象。这种状况直接影响了学生实践能力的培养。实验过程本应帮助学生通过动手操作强化观察力、分析力等核心科学素养，但实验课时的缩减使得这些能力培养效果大打折扣，不利于学生科学思维的全面发展。

三、核心素养导向下高中生物科学思维的培养策略

（一）创设问题情境，促进学生主动思考

创设问题情境能有效激发学生兴趣与主动性，提升课堂参与度。这种情境化方式突破传统教学局限，引导学生在贴近实际的环境中思考，深化知识理解。其核心价值在于驱动探究性学习：教师通过精心设计的情境，引导学生主动发现问题、提出假设、实践探究并分析结论。这种学生中心、问题导向的过程，显著增强了科学思维与实践能力。

以人教版高一生物必修1《细胞是生命活动的基本单位》为例，“细胞是生命活动的基本单位”作为核心概念，对学生而言较为抽象。为促进理解，教师可结合生活实例进行引导。例如，提问：“我们每日摄取的食物由什么构成？”或“身体内的器官基础是什么？”，引导学生将宏观现象与微观细胞建立联系。为深化认知，教师可启发学生进行类比思考。如将细胞比作“工厂”，探讨线粒体（供能）、核糖体（生产蛋白质）等结构的作用；或比作“国家”，分析细胞膜（边界控制）、细胞核（信息中心）等部件的职能。这种跨领域（如生物学、工程学）的讨论有助于学生形成更全面的认识。另外学习过程中的错误是宝贵资源。教师可有意制造认知冲突，例如将“细胞膜”误称为“细胞壁”，让学生辨识并纠正。此策略不仅能强化学生对关键结构（如植物细胞壁与细胞膜的区别）的准确记忆，更能激发其主动思考和批判性思维。通过生活化导入、多角度类比探讨、以及利用错误深化辨析——教师能有效创设情境，将抽象概念具象化，帮助学生深刻把握细胞作为生命基本单位的核心地位及其结构与功能的复杂性。

（二）利用多样化生物实验，培养学生科学思维

核心素养导向下，生物实验作为一种有效的教学手段，能够让学生直观地观察生命现象，还能激发学生深入探究自然界的秘密。多样化的生物实验丰富了教学手段，更能有效地提升学生的科学探究能力和问题解决能力，对培养学生科学思维大有裨益。这种教学策略要求教师在精心设计实验的同时，注重实验的针对性和实践性，确保实验活动能够紧密结合教学内容，让学生在实验探究中得到知识、能力、情感态度与价值观的全面发展。

例如，在探究《能量之源—光与光合作用》这一节内容时，教师可以带领学生通过提取分离绿叶色素的实验，了解色素的种类和作用，接着通过观察叶绿体的结构，让学生能够理解其功能和在光合作用中的重要性。随后，教师引导学生通过实验探究光照强度、二氧化碳浓度和叶绿体分布对光合作用强度的影响，让学生在探索中学会科学观察和数据分析。学生还可以探讨光合作用原理在现代农业和能源产业中的应用，理解生物学知识与实际问题的关联。最后，为了培养学生的科学探究能力和创新意识，培育学生科学思维，教师可以设置模拟实验环节，鼓励学生设计自己的实验方案，对影响光合作用的各种环境因素进行系统的探究。在实验过程中，学生可以锻炼操作技能，而且能够通过分析实验结果，提升解决问题的能力，从而树立起科学研究的正确态度和方法，提升科学思维。

（三）开展任务驱动教学，增强学生科学思维能力

高中生物教师应转变传统单向传授模式，采用任务驱动教学法，设计与课程紧密关联的任务链来推动学生学习。任务以问题为导向，能引导学生主动探究思考，提升学习自主性与科学思维能力。任务设计是该教学法的核心，要紧扣课程内容，与生物学知识深度融合；以问题化呈现，激发学生思维活动；呈阶梯式递进，让任务难度循序渐进，形成思维进阶的阶梯。

例如，在《减数分裂和受精作用》的教学中，高中生物教师可有效运用任务驱动法：在完成教材核心内容的初步讲解后，向学生提出一系列层层递进的关键问题，包括减数第一次及第二次分裂各主要时期（前期、中期、后期）染色体的行为特征与数量变化规律；精子和卵细胞形成过程的异同点；配子染色体组合多样性的成因；减数分裂全过程中染色体、核DNA及染色单体数量的动态变化；以及染色体数目、同源染色体对数、核DNA含量、每条染色体上DNA含量在整个分裂过程中的具体变化趋势。教师需明确要求学生，为精准解答这些问题并高质量完成任务，必须在认真听讲的基础上进行深度思考，系统梳理教材理论知识，主动与同学讨论以解决困惑，并利用课余时间（如网络）搜集相关资料辅助理解，最终形成并提交书面答案。待学生完成任务后，教师的核心作用在于依据正确思路对每个问题进行逐一透彻分析，对学生提交的答案进行必要的补充和修正，重点解答其遗留的疑惑，帮助学生彻底厘清概念与过程脉络，并在此过程中引导学生从多角度思考以探索解决方案。通过完成这一系列紧扣核心知识、以问题链形式呈现的探究性任务，学生能更牢固地内化减数分裂与受精作用的关键理论；同时，此过程有效锻炼了学生的生物科学思维能力，如分析动态过程、建立模型、逻辑推理等；任务的成功解决更能带来显著的学习成就感，从而有效激发学生的学习主动性和内在动力，形成教学的良性循环。因此，高中生物教师应在日常教学中更广泛地应用此方法，通过精心设计多样化、探究性的学习任务，持续引导学生进行深度思考与实践，系统性地提升其生物科学素养。

（四）构建跨学科知识融合模块，解决知识整合困难

在核心素养导向下培养高中生生物科学思维，需要突破学科壁垒，构建跨学科知识融合模块，解决知识整合困难。该策略的核心理念在于通过设计围绕实际问题的学习活动，促进学生将不同学科的知识应用于问题解决过程中，从而实现知识的深度融合，加深学生对单一学科知识的理解，培养他们综合运用多学科知识解决问题的能力，进一步拓展学生的科学思维边界。

以教材中的《遗传信息的携带者》一节内容为例教师可以设计一个以病毒性疾病（如HIV、SARS病毒）为背景的综合性学习项目。引导学生去探究病毒如何携带和复制其遗传信息，以及这一过程是如何导致人类疾病的。在这一探究过程中，学生需要运用生物学知识（如RNA的复制机制、病毒的生命周期）与化学（如药物如何干扰病毒复制过程）和健康科学（如病毒传播方式及其预防措施）的知识。此外，这个项目还可以涉及数据分析技能的训练，如通过研究不同国家的疫情数据来分析病毒传播模式和防控效果。通过这种跨学科的综合性学习，学生不仅能够理解遗传信息在病毒传播中的作用，还能够从多个维度理解病毒性疾病的防控策略。

（五）精心设计分层任务，满足学生个性化需求

在核心素养导向下培养高中生生物科学思维，关键在于教师要精心设计分层任务，满足学生个性化需求。每个学生都是独特的个体，在认知基础、学习风格、兴趣特长等方面存在差异。因此，在设计教学任务时，教师要本着因材施教、培优补困的理念，根据学生的知识储备、思维能力、学习需求等，提供梯度性、开放性的探究任务，为不同水平的学生提供展现自我、提升自我的平台。如此，生物学习才能激发每个学生的内在驱动力，调动其探究的积极性，进而在主动建构知识的过程中，加深对科学本质的理解，提升科学思维能力。

具体到《生物科学与环境保护》这一章，教师可以围绕生物性污染的防治、生物净化原理、生物资源的利用等核心知识点，精心设计层级任务，以适应不同层次学生的学习需求。在分层作业设计中，针对基础知识薄弱的学生，安排简单的识记与理解性任务。例如，要求学生通过查阅资料或课本，整理出“生物性污染的常见类型及其危害”，并列举实际生活中的生物性污染案例。这类任务强调知识点的基础掌握，帮助学生构建扎实的知识框架。作业时间设计为20～30分钟，以强化基础记忆和理解。对于基础知识掌握牢固的学生，作业可以提升到应用层面，任务重点在于知识的实际应用和分析。例如，教师设计一个生物净化的案例分析作业，要求学生通过调研和查阅资料，分析某一特定地区如何利用“生物净化”技术处理水污染，并撰写报告。教师还可以要求学生结合净化原理提出改进建议，以考察学生对净化原理的掌握以及解决实际问题的能力。

针对学有余力的学生，教师可以安排更具挑战性的任务，要求学生能够理解和应用所学知识，还要进行更深入的研究和创新。例如，教师设计一个模拟项目，要求学生设计一个生物资源利用的方案，强调合理利用生物资源并结合“绿色消费”的理念。学生需要在作业中提出如何在保护环境的前提下，实现资源的可持续利用，并制作一份可行性报告或进行课堂展示。这类作业复杂且强调学生的创新能力、批判性思维和综合分析能力。这样的灵活任务分配能够提升学生的作业实效，使学生根据自身的学习层次选择合适的挑战，逐步提高知识应用与问题解决能力。同时，教师通过这样的作业设计，也可以更加准确地评估学生的学习效果，及时调整教学策略，帮助不同层次的学生实现学业上的稳步进步。

（六）开展交流实践探索，锻炼探究能力

在高中生物课堂中，开展交流实践探索活动，能有效锻炼学生的探究能力。合作学习融入研究性学习，可让学生在交流讨论里输出观点、吸收他人思想，获取新研究经验与方法，提升综合、探索及解决问题的能力，收获新思维方式。

例如，学习教版高中生物必修二《基因的本质》章节时，教师布置“构建DNA模型”的实验任务。教师要以新课程教学理念为指导，做好教学准备，将生物知识与多媒体教学设备、物理模型结合。让学生通过小组合作，发挥主动性与创造性，从单体到多聚体、从平面到立体构建DNA分子结构模型。在学生合作前，利用多媒体模拟，与学生分析讨论DNA结构特点。之后，教师把“组装成一个脱氧核苷酸模型”“组装脱氧核苷酸长链”“构建脱氧核苷酸双链（碱基排列在外侧、碱基排列在内侧）”等具体任务分配到各小组。面对复杂实验任务，小组成员交流合作、取长补短、共同得出答案。教师要深入小组，及时调控，保障学习任务顺利完成，助力学生在发挥主动性与创造力的同时锻炼合作交流和操作的能力。

结束语

综上所述，通过本文的深入研究发现，在核心素养理念引领下培养高中生生物科学思维，需要从实验创新、学科融合、任务分层等多维度综合施策。一方面，教师要充分利用信息技术手段，创设真实情境，开发多样化的生物实验项目，在探究实践中培养科学思维；另一方面，要打破学科壁垒，整合多学科知识，引导学生从多元视角理解生命现象，提升系统思维；同时，立足学生差异，因材施教，设计个性化、梯度化的学习任务，满足不同学生的发展需求。可以预见，随着核心素养理念的深入人心，生物教学必将真正成为学生科学思维的“实践场”和素养培育的“沃土”。新时代的生物教师更应胸怀育人使命，勇担改革重任，在科学思维培养的探索之路上，不断追求卓越。

参考文献：

[1] 杨丽平.核心素养导向下高中生物生命观念的培养策略探索[J].考试周刊,2024.

[2] 杜豪.核心素养导向下的高中生物学教学[J].东西南北：教育,2020(18):0297-0297.

作者简介：郭盛 1978年2月26日 男 山西临县 汉族 大学本科 教师 中小学一级教师 太原市小店区第一中学校 研究方向: 高中生物