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(píng)價(jià)》一書(shū)，重點(diǎn)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(lèi)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(guò)程和方法?？茖W(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(guò)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(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)

謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識(shí)事物、

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

程中逐步發(fā)展科學(xué)思維，如能夠基于生物學(xué)事實(shí)和證

據(jù)運(yùn)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(huì)議題。

吳成軍老師認(rèn)為，結(jié)合上述闡釋?zhuān)梢哉J(rèn)為：科

學(xué)思維是指人對(duì)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(shí)”

的認(rèn)知?jiǎng)訖C(jī)。

科學(xué)思維特征的結(jié)構(gòu)

場(chǎng)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?jiǎng)訖C(jī)，是科學(xué)思維的起

點(diǎn)。認(rèn)同科學(xué)知識(shí)、原理和方法在解決問(wèn)題中的作用。

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

前提。以事實(shí)和證據(jù)作為科學(xué)思維的起點(diǎn)。

(3)“正確的邏輯分析”是認(rèn)知方式。運(yùn)用科學(xué)思維

方法認(rèn)識(shí)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(diǎn)、

方法，以解決具體的問(wèn)題。

上述四種特征來(lái)看，認(rèn)知?jiǎng)訖C(jī)、認(rèn)知行為、認(rèn)知

方式、認(rèn)知品質(zhì)是逐級(jí)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(huì)在科學(xué)思維的全部過(guò)程中

得以體現(xiàn)。

常見(jiàn)的科學(xué)思維方式

1.比較與分類(lèi)

比較是根據(jù)一定的認(rèn)識(shí)和實(shí)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(diǎn)和差異點(diǎn)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(shí)事

物的重要思維方法。比較時(shí)可以根據(jù)比較對(duì)象的特點(diǎn)

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(jìn)行整體比較，比較體液免疫和細(xì)

胞免疫可以進(jìn)行局部比較。

分類(lèi)是根據(jù)對(duì)象的共同點(diǎn)和差異點(diǎn)，把對(duì)象分為

不同種類(lèi)的邏輯思維方法。分類(lèi)應(yīng)該從本質(zhì)上分類(lèi)，

否則會(huì)被現(xiàn)象分類(lèi)所迷惑。例如，高中生物實(shí)驗(yàn)材料

黑藻往往認(rèn)為是藻類(lèi)植物，因?yàn)樗小霸濉边@個(gè)字，

從本質(zhì)上來(lái)看，是高等植物被子植物，因?yàn)樗忻黠@

的根莖葉。比較和分類(lèi)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(duì)于認(rèn)識(shí)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(duì)象的整體分解為一個(gè)個(gè)部分或局

部，分別進(jìn)行研究的思維方法。綜合和分析相反，是

從整體去認(rèn)識(shí)和把握研究對(duì)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(jìn)一步綜合，是思

維的延伸和發(fā)展。

例如，通過(guò)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(jìn)

行有性生殖的過(guò)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(gè)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(gè)別的推理形式和思維方式，它

們是對(duì)立的又是統(tǒng)一的。歸納法可以分為以下類(lèi)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(yùn)用歸納方法提出

和建立假說(shuō)，在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上抽象和概括事物之間關(guān)系

的一種科研方法?？茖W(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(shí)中具有重要的意義。

在進(jìn)行歸納時(shí)不可能窮盡所有的個(gè)別，因此歸納

的結(jié)論不一定正確的，還需要演繹推理進(jìn)行論證。

演繹通常與推理一起稱(chēng)為演繹推理，演繹推理是

提出科學(xué)預(yù)見(jiàn)的重要方法，如提出假設(shè)（假說(shuō)）后，

由假說(shuō)推出的結(jié)論。

在高中生物學(xué)教學(xué)中，孟德?tīng)柊l(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?tīng)柊l(fā)現(xiàn)遺傳定律通過(guò)7對(duì)相對(duì)性狀的雜交實(shí)

驗(yàn)，當(dāng)時(shí)還沒(méi)有基因理論，孟德?tīng)柌](méi)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(duì)的，在產(chǎn)生配子時(shí)有分離現(xiàn)象等等，概

括得出了基因的分離定律。

一般來(lái)說(shuō)，相對(duì)簡(jiǎn)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(píng)估標(biāo)準(zhǔn)對(duì)事物的真實(shí)價(jià)值進(jìn)行判斷和思考。

批判性思維是對(duì)思維的再思考，它有3個(gè)關(guān)鍵詞：

不懈質(zhì)疑（不論對(duì)別人的觀點(diǎn)、還是自己的觀點(diǎn)，都

要有質(zhì)疑的意識(shí)。）、多元意見(jiàn)（不要覺(jué)得自己的觀

點(diǎn)才是最優(yōu)越的）和理性判斷（經(jīng)過(guò)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(píng)

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(yùn)動(dòng)

的復(fù)雜性，靈活性體現(xiàn)在各個(gè)層次上有著各不相同的

共性，整體性體現(xiàn)在既要進(jìn)行局部分析，更要進(jìn)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(chǎng)所核糖體來(lái)考慮，還要考慮內(nèi)質(zhì)