高中生物學(xué)中的科學(xué)思維

高中生物學(xué)中的科學(xué)思維

人教社吳成軍老師在《生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教

學(xué)與評價》一書，重點闡述了高中生物學(xué)核心素養(yǎng)。

科學(xué)思維作為生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容，

是形成生命觀念的重要途徑，也是科學(xué)探究的重要組

成部分。生物學(xué)中的一些重要概念，如原理、規(guī)律、

定律等都是人類科學(xué)思維的產(chǎn)物，形成這些概念一般

需要分析、比較、歸納、演繹、綜合、抽象和概括等

科學(xué)思維過程和方法。科學(xué)思維既重視概念形成的結(jié)

果，也關(guān)注概念的形成的過程，因此，發(fā)展學(xué)生科學(xué)

科學(xué)思維的能力和品質(zhì)是生物學(xué)教學(xué)的重要目標(biāo)之一。

科學(xué)思維的定義和特征

2017版《生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于科學(xué)思維的表

述如下：“科學(xué)思維”是指尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴(yán)

謹(jǐn)和務(wù)實的求知態(tài)度，運用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物、

解決實際問題的思維習(xí)慣和能力。學(xué)生應(yīng)該在學(xué)習(xí)過

程中逐步發(fā)展科學(xué)思維，如能夠基于生物學(xué)事實和證

據(jù)運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判

性思維、創(chuàng)造性思維等方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及

規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會議題。

吳成軍老師認(rèn)為，結(jié)合上述闡釋，可以認(rèn)為：科

學(xué)思維是指人對自然界客觀事物的一種認(rèn)知行為、認(rèn)

知方式和認(rèn)知品質(zhì)的反映。中學(xué)科學(xué)教育層面的科學(xué)

思維，還包含激發(fā)學(xué)生“崇尚真知，追求科學(xué)知識”

的認(rèn)知動機。

科學(xué)思維特征的結(jié)構(gòu)

場疑和批判

科學(xué)思維具有以下一些顯性特征：

(1)“崇尚真知”是一種認(rèn)知動機，是科學(xué)思維的起

點。認(rèn)同科學(xué)知識、原理和方法在解決問題中的作用。

(2)“尊重事實和證據(jù)”是認(rèn)知行為，是科學(xué)思維的

前提。以事實和證據(jù)作為科學(xué)思維的起點。

(3)“正確的邏輯分析”是認(rèn)知方式。運用科學(xué)思維

方法認(rèn)識事物的本質(zhì)及事物之間的聯(lián)系。

(4)“質(zhì)疑和批判”是認(rèn)知品質(zhì)，創(chuàng)造性地提出觀點、

方法，以解決具體的問題。

上述四種特征來看，認(rèn)知動機、認(rèn)知行為、認(rèn)知

方式、認(rèn)知品質(zhì)是逐級提升的，體現(xiàn)科學(xué)思維鮮明的

邏輯層次，而認(rèn)知品質(zhì)又會在科學(xué)思維的全部過程中

得以體現(xiàn)。

常見的科學(xué)思維方式

1.比較與分類

比較是根據(jù)一定的認(rèn)識和實踐目的，把某一事物

與其他事物的屬性和特征加以比較，以確定事物之間

的共同點和差異點的思維方法。

比較法是生物學(xué)常用的方法。比較是深刻認(rèn)識事

物的重要思維方法。比較時可以根據(jù)比較對象的特點

和教學(xué)目的確定比較范圍的大小。例如，比較光合作

用和呼吸作用可以進行整體比較，比較體液免疫和細(xì)

胞免疫可以進行局部比較。

分類是根據(jù)對象的共同點和差異點，把對象分為

不同種類的邏輯思維方法。分類應(yīng)該從本質(zhì)上分類，

否則會被現(xiàn)象分類所迷惑。例如，高中生物實驗材料

黑藻往往認(rèn)為是藻類植物，因為它有“藻”這個字，

從本質(zhì)上來看，是高等植物被子植物，因為它有明顯

的根莖葉。比較和分類在生物學(xué)教學(xué)中得到了廣泛的

應(yīng)用，掌握這兩種科學(xué)思維方法，對于認(rèn)識生命現(xiàn)象，

理解生命本質(zhì)，是非常有幫助的。

2.分析和綜合

分析是所研究對象的整體分解為一個個部分或局

部，分別進行研究的思維方法。綜合和分析相反，是

從整體去認(rèn)識和把握研究對象的思維方法。分析是最

基本的科學(xué)方法，在分析的基礎(chǔ)上進一步綜合，是思

維的延伸和發(fā)展。

例如，通過分析非同源染色體的自由組合和同源

染色體的非姐妹染色單體交叉互換，可以引起生物的

變異，可以綜合得出基因重組的概念，即在生物體進

行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因重新組合。

3.歸納與演繹

歸納是在個別中發(fā)現(xiàn)一般的推理形式和思維方式,

演繹是在一般中發(fā)現(xiàn)個別的推理形式和思維方式，它

們是對立的又是統(tǒng)一的。歸納法可以分為以下類型：

_________一T不完全歸納法】筒中板受法

科學(xué)歸納法

歸納法

完全歸納法

科學(xué)歸納法是指在科學(xué)研究中運用歸納方法提出

和建立假說，在實驗基礎(chǔ)上抽象和概括事物之間關(guān)系

的一種科研方法。科學(xué)歸納法是人們廣泛使用的基本

的思維方法，在科學(xué)認(rèn)識中具有重要的意義。

在進行歸納時不可能窮盡所有的個別，因此歸納

的結(jié)論不一定正確的，還需要演繹推理進行論證。

演繹通常與推理一起稱為演繹推理，演繹推理是

提出科學(xué)預(yù)見的重要方法，如提出假設(shè)（假說）后，

由假說推出的結(jié)論。

在高中生物學(xué)教學(xué)中，孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳定律、摩

爾根發(fā)現(xiàn)果蠅的伴性遺傳等，演繹推理的科學(xué)思維都

在其中起到了重要作用。

4.抽象與概括

抽象與概括是兩種方向不同的思維方法，抽象側(cè)

重于分析和提煉，概括側(cè)重于歸納和綜合。但兩者又

有著密切的關(guān)系，抽象是概括的基礎(chǔ)，概括是抽象的

發(fā)展。

生物學(xué)概念的形成一般是抽象與概括的結(jié)果。例

如，孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳定律通過7對相對性狀的雜交實

驗，當(dāng)時還沒有基因理論，孟德爾并沒有看到遺傳因

子，更看不到遺傳因子的分離與自由組合，而是用抽

象的科學(xué)思維，如性狀應(yīng)該有遺傳因子控制，遺傳因

子應(yīng)該是成對的，在產(chǎn)生配子時有分離現(xiàn)象等等，概

括得出了基因的分離定律。

一般來說，相對簡單的概念的形成是歸納和綜合

的結(jié)果，而復(fù)雜的概念的形成則多是抽象和概括的結(jié)

果。

5.批判性思維

批判性思維是建立在良好判斷的基礎(chǔ)上，使用恰

當(dāng)?shù)脑u估標(biāo)準(zhǔn)對事物的真實價值進行判斷和思考。

批判性思維是對思維的再思考，它有3個關(guān)鍵詞：

不懈質(zhì)疑（不論對別人的觀點、還是自己的觀點，都

要有質(zhì)疑的意識。）、多元意見（不要覺得自己的觀

點才是最優(yōu)越的）和理性判斷（經(jīng)過深思熟慮，有理

有據(jù)，做出明智的判斷）。

批判性思維是其他思維的綜合體現(xiàn)，而且具有評

估、解釋和自我調(diào)整等認(rèn)知技能，也包括好奇、敏銳、

執(zhí)著求真等思維習(xí)性。

常用思維方法的關(guān)系圖

生物學(xué)科特有的科學(xué)思維

生物學(xué)科科學(xué)思維的復(fù)雜性主要體現(xiàn)在生命運動

的復(fù)雜性，靈活性體現(xiàn)在各個層次上有著各不相同的

共性，整體性體現(xiàn)在既要進行局部分析，更要進行整

體考量。例如，分泌蛋白的形成，不能僅從合成蛋白

質(zhì)的最初場所核糖體來考慮，還要考慮內(nèi)質(zhì)