高中生物学建模教学中学生科学思维的培养

高中生物学建模教学中学生科学思维的培养

浦恩熙

曲靖市宣威第一职业技术学校 655400

摘要：科学思维科学素养的重要组成部分，也是高中生物课程标准所要求培养的核心能力之一。科学思维是经历探索、思考、推理和分析的思维方式，在高中生物课堂教学中培养学生的科学思维能力，能够让学生更好地明白生物不同知识点之间的联系，理解和运用生物学事实和规律，处理和解决生物问题。所以本文研究了高中生物学建模教学中学生科学思维的培养意义及策略，希望带给教师一些启发。

关键词：高中生物学; 建模教学; 学生科学思维

引言：在实际的高中生物教学中，由于知识内容繁杂、时间压力大、教学方法单一等原因，导致了对学生科学思维能力的培养不够重视和有效。为了改善这种现状就需要教师改革优化高中生物教学策略，帮助学生培养科学思维。

一、高中生物学建模教学中学生科学思维的意义

科学思维是指运用科学方法和原理分析、解决问题的一种思维方式，它包括观察、归纳、概括、推理、假设、验证等过程。科学思维对于高中生来说具有重要的意义，它可以帮助他们更好地理解和掌握生物学知识，提高他们的生物素养和创新能力。建模教学则是指以模型为载体，让学生通过构建、运用或评价模型来探究和表达复杂现象或概念的一种教学方式。生物学科的核心素养就是运用生物学知识、观念、方法解决实际问题所表现出来的关键能力和必备品格。建模能力作为生物学学习的一种关键能力对发展学生的生物学核心素养至关重要[1]。所以说建模教学在高中生物课堂中有着广泛的应用价值，它可以培养学生的科学思维能力，具体表现在以下几个方面。

（一）激发学生好奇心

建模教学可以激发学生对于复杂现象或概念的好奇心和探究欲望，引导他们从不同角度观察问题，提出问题，并通过构建或选择合适的模型来尝试解决问题 。

（二）加强学生理解能力

建模教学可以促进学生对于抽象概念或规律的理解和应用，让他们通过运用或修改模型来发现和验证知识之间的联系和差异，从而形成更深刻和全面的认识 。

（三）培养学生评价能力

建模教学可以培养学生对于自己和他人模型的评价能力，让他们通过比较、分析或批判不同模型之间的优缺点，以及考虑模型在不同情境下的适用性和局限性，从而提高他们对于知识真实性和有效性的判断能力 。

（四）培养学生合作能力

建模教学可以培养学生与他人合作交流的能力，让他们通过分享、展示或讨论自己或他人构建或运用的模型来交流想法、反馈信息或提出建议，从而增进他们对于多元视角和多样文化的尊重与理解 。

二、高中生物学建模教学中培养学生科学思维的策略

科学思维能力是生物学学科核心素养中的一个维度,也是培养学生生物学学科核心素养的基础[2]。而建模教学在高中生物课堂中有着广泛的应用价值，它可以培养学生的科学思维能力，但是要达到这一目标，还需要采取一些具体的策略来指导和支持学生的建模过程。本章将从以下三个方面探讨高中生物建模教学中培养学生科学思维的策略。

（一）模型选择与构建策略

模型选择与构建是建模教学的第一步，也是最关键的一步。它决定了学生对于问题或现象的理解和表达方式，以及后续的探究方向和深度。因此，在这一阶段，教师应该采取以下策略来引导和支持学生。首先教师要提供多样化的问题或现象供学生选择或提出。这些问题或现象应该具有一定的复杂性、开放性和挑战性，能够激发学生的好奇心和探究欲望，并且与他们的实际经验或兴趣相关。其次是提供多种类型和形式的模型供学生参考或借鉴。这些模型可以是实物、图像、符号、文字、公式、程序等，能够反映不同层次、角度或范围的信息，并且具有一定的可视化、可操作性和可扩展性。教师还可以引导学生分析问题或现象的特征、要素、关系等，并根据自己对于问题或现象目标、假设、条件等设定合适的模型类型和形式。并引导学生通过观察、实验、文献等方式收集并整理相关数据，并将数据转化为适合于所选模型类型和形式表达方式。最后引导学生按照逻辑顺序和规范格式构建自己的模型，并注明模型名称、符号含义、参数值等信息。

（二）模型运用与修改策略

模型运用与修改是建模教学的第二步，也是最核心的一步。它决定了学生对于知识内容和方法的理解和运用程度，以及模型的有效性和适应性。因此，在这一阶段，教师应该采取以下策略来引导和支持学生。首先教师可以提供多样化的情境或任务供学生运用或验证自己的模型。这些情境或任务应该具有一定的真实性、变化性和探索性，能够促进学生对于模型的深入理解和扩展应用，并且与他们的学习目标或问题相关。通过运用或验证自己的模型，学生能够将抽象的概念或理论应用到具体的情境或任务中，从而培养自己的应用性思维和实践性思维。其次引导学生分析情境或任务中涉及到的变量、参数、条件等，并根据自己对于模型功能、限制、假设等设定合适的输入值或输出方式。帮助学生通过计算、模拟、预测等方式运用自己的模型，并观察并记录模型输出结果与实际结果之间的一致性或差异性。通过分析或设定自己的模型中涉及到的变量、参数、条件等，学生能够掌握和运用数学或逻辑等工具来处理和解决问题，从而培养自己的计算性思维和逻辑性思维。最后带领学生根据观察和记录结果反思并评估自己的模型是否有效、准确、合理等，并根据需要修改或优化自己的模型，以提高其适应性和可靠性。通过观察或记录自己的模型输出结果与实际结果之间的一致性或差异性，学生就能够发现和解释现象背后的规律或原因，从而培养自己的探究性思维和解释性思维。

（三）模型评价与交流策略

模型评价与交流是建模教学的第三步，也是最重要的一步。它决定了学生对于建模过程和成果的总结和反思，以及对于建模能力和科学思维能力的提升。因此，在这一阶段，教师应该采取以下策略来引导和支持学生。首先教师可以提供多样化的方式和平台供学生展示或分享自己的模型。这些方式和平台可以是报告、海报、视频、网页、软件等，能够充分展示学生的建模过程和成果，并且与他们的表达风格或技能相匹配。通过展示或分享自己的模型，学生能够提高自己的表达和沟通能力，同时也能够增强自己的自信和成就感。另外教师要鼓励学生按照规范格式和内容撰写或制作自己的模型展示或分享材料，并注明模型来源、目标、假设、参数、结果等信息。最后组织学生通过互评、问答、讨论等方式与他人交流自己的模型，并积极听取并回应他人对于自己模型的评价或建议。通过互评或问答等方式，学生能够接受或给予他人对于自己模型的评价或建议，从而培养自己的批判性思维和合作性思维。在评价结束后学生要根据交流过程中收到的反馈或感受，对自己的建模过程和成果进行总结和反思，并提出改进或深化自己建模能力和科学思维能力的计划或方法。通过总结或反思等方式，学生能够对自己的建模过程和成果进行梳理和评估，从而培养自己的元认知思维和反馈性思维。

三、结束语

综上所述，高中生物学是一门既具有基础性又具有前沿性的学科，它涉及到许多复杂的现象和概念，需要学生具备较高的科学思维能力。建模教学作为一种有效的教学方式，能够让学生通过构建、运用或评价模型来探究和表达这些复杂的现象和概念，从而培养他们的科技思维能力。本文从三个方面探讨了高中生物建模教学中培养学生科技思维的策略，分别是模型选择与构建策略、模型运用与修改策略和模型评价与交流策略。这些策略旨在帮助教师在实施建模教学时更好地引导和支持学生，让他们能够更深入地理解和掌握生物知识，更灵活地运用和创新生物方法，更积极地参与和交流生物探究。希望本文能够为高中生物建模教学提供一些启示或参考，并期待更多关于这一领域的研究和实践。

参考文献

[1]高金珠. 高中生物学教学中提高学生建模能力的实践研究[D].扬州大学,2022.DOI:10.27441/d.cnki.gyzdu.2022.000540.

[2]陈文雅. 高中生物学教学中学生科学思维能力的培养策略研究[D].湖南师范大学,2020.DOI:10.27137/d.cnki.ghusu.2020.002373.