高中生物与多学科交叉发展学生科学思维的教学研究.pdfVIP

高中生物与多学科交叉发展学生科学思

维的教学研究

课题类别：河南省十三五规划一般课题

课题名称：多学科交叉视角下高中生物科学思维的发展研究

课题批准号2020YB1096

摘要：高中生物科学思维来源于自然科学，其培养应该依赖于具体的知识背

景，依赖于具体的方法途径。本文提出基于科学思维发展的高中生物与多学科交

叉教学策略，具体包括通过生物与多学科交叉基础知识、通过生物与多学科交叉

基本思想培、通过生物与多学科交叉基本学科方法、通过生物与多学科交叉综合

性培养学生的科学思维，提高核心素养水平。

关键词：科学思维：高中生物、学科交叉、教学策略

2020年新修订的高中生物课程标准，进一步明确了科学思维作为高中生物的

核心素养，与生命观念、科学探究、社会责任作为重点培养的四个核心素养。高

中生物科学素养主要是基于生物学科特点，提炼出的尊重事实和证据，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

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能力。高中生物科学思维具有培养的深度和广度，也需要相应的知识载体和思

维方式。这是因为生物学的发展是建立在大自然学科中，与数学、物理化学地理

等各个学科都具有气千丝万缕的联系。高中高中生物涉及到的归纳与概括、演绎

与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法并不是生物学独有的思维

形式，部分是来源于其他学科。生物与其他学科具有密切的联系，所以高中生物

科学思维的培养也需要依赖于其他学科的知识背景、思维方式和培养方式。在进

行高中生物科学思维培养和发展时，应该考虑到高中生物与其他学科的交叉性，

所以开展基于科学思维发展的高中生物与多学科交叉教学策略研究具有重要的意

义。

一、通过生物与多学科交叉基础知识培养科学思维

对高中生科学思维的培养和发展，不是脱离科学思维依托的知识作为载体。

如同脱离知识单纯的进行科学思维培养那是数学学科教学的一部分。高中生物在

教学中主要是希望通过高中生物学知识的学习中渗透科学思维培养。而有些生物

学知识与其他学科具有交叉性，难度也更大，对学生的科学思维培养也更加有效。

所以需要通过生物等多学科交叉基础知识培养科学思维。寻找生物学与其他学科

的交叉内容，设计教学，培养学生批判性思维、创造性思维、聚合思维能力。例

如在学习高中生物渗透作用时，生物学中渗透作用是溶质的颗粒个数，其实就是

化学中的摩尔数。质量等于物质的相对分子量乘以摩尔的量。如果高中生物教学

中能够结合生物和化学知识，在这部分设计以质量和摩尔量相同的淀粉和葡萄糖

作为渗透液，得出不同的结果。对培养学生的批评性思维和辩证思维具有积极的

意义。其实在遇到不同的条件进行不同的分析也是政治中辩证法和哲学的部分内

容。充分利用这些生物学与其他学科的交叉基本知识对更有利于学生理解知识，

实现问题解决也利于培养学生的科学思维。

二、通过生物与多学科交叉基本思想培养科学思维

科学思维应该具有尊重事实和证据，运用科学的思维方法认识事物的基本思

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想和思维方式。不同学科的特点不同，所具有的思想具有独特性。例如数学中

的重要思维方式是建模思想、符号化思维、等量思想、变量思想等。物理学科的

思想包括建模思想，化学学科的思想是物质守恒思想、化学反应平衡思想。政治

的特点是辩证思想，事物一分二的哲学思想，历史的辩证唯物史观、地理的空间

观、环境观等、语文人与自然和谐统一的人文观等都是独特的思想观念。这些观

念是自然科学发展的智慧结晶，也是高中生物中涉及到的思想方法。这些思想方

法的借用可以帮助学生模型与建模、批判性思维运用，阐释生命现象及规律，达

到科学思维培养和发展。例如在学习酶的高效性，通过坐标图进行思维训练是重

要途径，这些图形都是以横坐标是时间，纵坐标是底物剩余量或者产物的产生量

为指标。这些图形的核心其实是化学反应平衡基本思想，酶不改变反应平衡点，

但是可以改变反应平衡达到的时间。结合化学知识和数学中坐标图的基本思想可

以更加有利于理解这些知识，更容易解决这类问题，也更加有利于培养学生的归

纳与概括、演绎与推理、批判性思维，提升思维品质和质量。所以高中生物教师

在教学中应该善于寻找部分知识点、题型涉及到的学科交叉思想，通过思想的渗

透，更好的支配思维训练和发展。

三、通过生物与多学科交叉基本学科方法培养科学思维

现代生物学起步较晚，很多高中生物的解决问题的方法，解决问题的学科方

法并不是学科独有的，尤其是生物