科学思维能力的培养范例(3篇)

科学思维能力的培养范文

关键词:初中科学教学思维能力培养方法

思维能力是指人脑对输入的信息加工整合,从而制作出思想产品的能力。它是构成能力的核心要素,是在思考过程中发展和提高的,而思考过程是别人所代替不了的。因此,在初中科学教学中,教师必须强调学生学习的主动性,发挥学生的主体作用,让学生主动地思考、获取知识,有意识地培养学生的思维能力,这是发展学生的智力,全面提高学生素质的关键,所以对学生的思维能力的培养已成为教师面临的迫切而重要的任务。

一、激发学生的学习动机和学习兴趣是培养思维能力的前提

能力是在学习、在应用知识技能的活动中形成和发展的,学生的学习活动总是由一定的学习动机所引起和支配的,学习的动机是直接推动学生进行学习活动的一种内部动力,其中,学习兴趣是学习动机中最现实、最活跃的成分,有浓厚的兴趣,才能积极地提出问题、思考问题,创造性地运用知识解决问题。因此,激发和培养学生的学习动机是培养学生思维能力的前提,在初中科学教学中,如何激发学生的学习动机和兴趣呢?

1.制定明确、具体的教学目标。

教学目标越明确、越具体,越有利于教学,越能激发学生的学习动机。当学生清楚地了解学习的具体目标时,就会产生一种强烈的学习欲望,去积极主动地学习。学生怎样去理解化学中的一些基本概念,我们是无法看到的,不能直接进行客观观察和测量,但是学生的内在心理变化可以通过外在的行为表现出来,通过观察学生解决有关问题的外在行为表现,就可以推断出他们的内在心理变化,因此要制定明显具体的教学目标就必须用表示外在行为变化的动词来反映这些内在的心理变化。

2.认真做好化学演示实验。

首先必须明确演示实验的教学目的,要认真分析通过这个演示实验能使学生形成什么知识,为了获得这些知识应引导学生观察哪些实验现象,通过这个实验要给学生示范哪些基本操作,培养哪方面的能力,也就是说,要从知识、现象、操作、能力四个方面去全面分析每一个演示实验的教学目的。

3.努力创设“问题情境”。

通过实践证明,在正式讲授教学内容之前,教师应提出与课文有关的一些问题,以引起学生的好奇与思考,这是激发学生学习兴趣和求知欲的有效方法,也就是通常所说的通过“创设问题情境”,在教材内容和学生的求知心理之间制造一种“不协调”,把学生引入一种与问题有关的情境的过程。创设问题情境的原则是:(1)问题要小而具体;(2)问题要新而有趣;(3)问题要有适当的难度;(4)问题要有启发性;(5)问题要联系学生已有知识经验。

二、培养学生的思维品质是发展思维能力的突破口

思维品质是个体思维能力强弱的标志,培养学生的思维品质是发展思维能力和智力的突破口,在初中科学教学中,应重点培养学生思维品质的敏捷性、灵活性、深刻性和独立性。

1.思维敏捷性的培养。

思维敏捷性的培养是思维过程中能够迅速而正确地解决问题,培养学生的思维敏捷性有两个标准:一是速度;二是正确率。方法:一是在教学过程中始终有恰当的速度要求,要控制一定的课堂教学节奏;二是利用中学生的“好胜”心理,适当开展学习竞赛;三是在教学中注意给学生展现思维过程,使学生掌握正确的思路和方法,教师在教学中不能只提供结论,而应注重给学生展现得出结论的思维过程,将思维过程有色化,使学生知道教师是如何分析和思考这个问题的。

2.思维灵活性的培养。

思维灵活性是指思维活动的过程的灵活程度。其特点:一是思维方向灵活,善于从不同的角度和方面思考问题;二是思维过程灵活,从分析到综合,从综合到分析,全面灵活地进行“综合性分析”;三是迁移能力强,能“举一反三”,思维的灵活性强调多解求异,进行“发散式”的思维,在教学中要适当地进行“一题多解”“一题多变”的训练,使学生会从不同角度、方向去思考问题,重视分析、比较知识之间的联系和区别,加强知识的综合性和系统化,提高知识的概括水平,进而达到灵活运用程度。

3.思维深刻性的培养。

思维的深刻性又叫做抽象逻辑性,它反映在思维过程中善于深入思考问题,抓住事物的本质和规律,预见事物的发展进程。思维的深刻性是一切思维品质的基础。在教学中,教师可以从以下两个方面来培养学生思维的深刻性,一是可通过提出一个有一定难度、思考性强的问题,让学生充分地思考、讨论,从而深刻地认识有关的内容;可以将一个复杂的问题设计成一连串的小问题,引导学生思考、讨论,这些小问题要逐渐增加,由浅入深,使学生在思维过程中不断增强逻辑抽象性,并解决问题,引导学生思维方向,纠正学生思维的偏差,把学生的思路“逼到”正路上;二是在教学中,指导学生要根据化学学科的特点进行思维活动,就是说,要在观察实验的基础上,通过抽象概括,深入地认识物质及其变化的本质和内在规律,然后用这些规律去解决有关的实际问题,在这个过程中理解和掌握物质的结构和性质之间的相互关系,不断提高学生思维的深刻性。

三、教给学生科学的方法是培养思维能力的关键

科学的方法是构成能力的重要因素,知识的获得和能力的形成都离不开正确的方法,教给学生分析问题和解决问题的科学方法,是培养学生能力的关键。在初中化学教学中,以“自然科学方法论”为依据组织教学过程,既有利于学生掌握知识,又有利于教给学生科学的方法,从而培养学生的思维能力。自然科学方法论是关于自然科学研究方法的规律性理论,其基本过程一般为:发现和明确要解决的问题收集有关的资料和数据分析研究处理资料和数据发现规律性结论。

这个基本过程是符合学生认识规律的,它又可具体化为12项,具体方法:

1.收集有关资料数据过程:(1)观察,(2)实验,(3)实验条件的控制,(4)测定,(5)记录。

2.分析处理资料、数据过程:(1)数据处理,(2)分类,(3)科学抽象。

3.发现规律性,得出结论过程:(1)发现规律性,(2)模型化,(3)提出假说,(4)验证假说。

以上我就思维能力的培养谈了三方面的想法,总的说来,培养学生思维能力,要成为教师强烈的自立意识,并渗透到从备课走向教学双边活动的各个环节中去,在探索中前进,在前进中探索,那么学生的思维能力乃至其它各种能力就会得到不断培养。

参考文献:

[1]初中学习评价指导用书.浙江人民出版社,2008.12,笫4版.

科学思维能力的培养范文篇2

关键词科学思维；图尔敏论证模型；Seminar教学模式

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：2095-3305（2022）04-0-03

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2022.04.069

遗传学是生物科学专业的基础课程，也是培养学生掌握生物学素养，具备从事生物学相关领域工作关键能力的重点学科。通过课程的学习，学生除了要掌握系统的遗传学知识之外，还应逐步建立起科学思维的方式、方法和习惯，学会从批判的角度和创新的视野来审视所学知识，进而掌握知识的本质，建立更牢固的理论—实践联系，以便应对未来社会多变的挑战，获得更大成就。

1科学思维的类型和特征

科学思维是人类在科学认识活动中，掌握和运用的各种思维方法的有机整合，是人类在认识和改造客观世界中形成的特质。不仅含有能力因素，也包括态度因素（即学生能够在日常生活中积极运用科学思维认识和解决问题的意向）。科学思维是形成正确的世界观、人生观、价值观的基础，也是现代人才核心素养中的关键能力和重要品格。

科学思维能力主要包括形象思维能力、辩证思维能力、批判思维能力、系统思维能力、发散思维能力、创新思维思维能力等。在北京师范大学《21世纪核心素养5C模型研究报告》提出的人才核心素养模型框架中，5个一级维度就包括了批判性思维素养（CriticalThinking）和创新素养（Creativity）两个科学思维的类别，可见思维能力在未来社会竞争中的重要性。

2遗传学教学困境

自孟德尔遗传定律的提出以来，现代遗传学进入了迅速发展阶段，逐步形成了细胞遗传学、群体遗传学、表观遗传学和分子遗传学等诸多分支学科，特别是分子生物学技术的不断革新，使遗传学及其实验技术的内容愈来愈丰富和驳杂。而由于“重实践、强素质”理念的影响，专业人才培养方案却在不断压缩遗传学等一系列基础课程的课时。这种“不断增加”和“不断压缩”造成的矛盾给遗传学的教学带来了很大挑战。

随着分子遗传学不断发展，遗传学的理论知识更加抽象和难以理解，传统的以讲为主、被动学习的教学模式很难达到理想的教学效果[1]。传统的实验教学只让学生关注实验的原理和现象，很少讨论实验技术的综合运用及实验方案的设计，这就导致遗传学教学缺乏吸引力，降低了教学效果。这种“高难度”和“低效果”之间的矛盾也是遗传学教学改革亟待解决的问题。

此外，遗传学应用性极强，在农业生产实践中产生，伴随着农、林、医等领域的发展而不断壮大，与社会发展和人民生活联系紧密。然而，遗传学教材内容的更新速度滞后于社会发展的需求，现行的教学模式也难以培养出具备创新意识、善于解决社会问题的新型人才。这种“赶不上”和“高要求”之间的差距正是遗传学教学迫切需要改革的症结所在。

为了提升遗传学教学质量、摆脱困境，教师急需转变教学理念。应以培养学生的科学思维能力为核心，授之以渔，提升学生自主学习能力；以解决问题为导向，学以致用，提升学生的实践能力；以核心素养为着眼点，以思代记，提升学生的创新思维能力和意识。

3图尔敏论证模型和批判性思维能力培养

批判性思维是创新思维能力培养的基础，是一种理性的、反省的思维，用于分析各种论争、识别各种谬误和偏见，根据证据做出结论，并且做出明确判断的思维方式[2]。常用的批判性思维训练模型有图尔敏论证模型，包括主张、资料、根据、支援、限定词六个成分。“主张”是提出的观点或命题，需要进一步证实；“资料”是支持观点的证据；“根据”是观点和资料之间的支持关系；“支援”是对根据合理性的说明，即对观点和资料关系的详细说明；“限定词”指观点正确性的限制条件，即观点的适用范围；“反驳”指观点在适用范围外的表现。

在课堂教学中可以通过创设问题情境，引导学生提出自己的观点，实施自我论证，组织学生相互质疑和讨论四个环节完成批判性思维的训练过程。如在讲解分子标记法之前，创设情境让学生思考：松毛虫是为害松林的害虫，若防治不及时，会在短时间内吃光大面积松林的针叶，可导致松树死亡，一旦爆发，会引起严重的经济损失和不良生态影响。通过表型筛选和遗传育种能解决问题吗？此时，学生根据已有知识能够做出解答，但思考维度常停留在理解水平，受到教材等“标准答案”的影响。为了打破学生对“权威”的盲目模仿，拓展思维的广度和深度，可以通过问题串的形式引导学生进行自我论证，从审视自我出发培养批判能力。问题串包括：我的观点是什么？怎样进一步解释观点？我的观点是建立在什么基础上的？（知识？经验？实验数据？）我的观点客观吗？有没有主观因素的影响？支持观点的证据有哪些？这些证据科学客观吗？观点和证据之间的关系是什么？因果关系还是相关关系？我的观点有适用范围吗？有限定条件吗？有其他的观点吗？经过成熟的思考后，可以引导学生进入分享观点，阐释证据，接受其他同学的质疑，以及针对观点再讨论的环节。

图尔敏论证模型有别于传统的课堂讨论，增加了自我论证，强调了接受质疑的教学因素，以此训练学生系统的反省，提升思考的深度和成熟度；训练学生识别谬误，通过证据得出结论和做出判断，提升思考的科学性和准确性；同时也锻炼了学生的语言表达能力、自信心和包容力。

4Seminar教學模式和创新思维能力的培养

Seminar，原为学者专家为了解决某一问题而开展的学术交流方式，现在逐渐流行于高等教育的课堂。典型的Seminar教学包括5个基本步骤：（1）抛出问题，主持人介绍问题背景和研讨主题；（2）报告宣讲，发言人围绕研讨主题，在搜集资料的基础上，形成自己的研究报告，阐述观点并举证；（3）质询和回应，与会人提出质询，发言人回应质询，补充证据，进一步阐释观点或者与会人提出质疑，摆出新观点；（4）辩论与交流，全体与会人员对观点和证据进行判断，开展批判和辩论；（5）总结和延伸，主持人总结发言，做结语。在实施教学时，可在宣讲前增加搜集资料、自主学习环节，以便学生有充分的时间明确观点，收集证据。

Seminar教学模式的核心是充分挖掘课程参与者（教师和学生两个方面）的学理潜能，最大限度地进行多角度、多层次的认知互动，从而深化对某一主题的认识[3]。它创造了一个多向、深度交流的平台，以头脑风暴的形式激发了学生的创见；营造了一个平等、积极沟通的学习氛围，在质询和回应中充分挖掘学生的潜能；构建了一个协作共进的学习空间，在质疑和辩论中寻求真理。

Seminar教学对教师的素养提出了较高的要求，需要具备扎实的专业素养和高超的课堂组织管理能力，在实施中学生的讨论容易出现混乱和无序，影响参与度和学习效果。可搭配使用图尔敏论证模型辅助学生有序思考，有针对性的质疑。

5分子标记法防治农业病虫害专题教学过程

分子标记法主要指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异特征的DNA片段，在遗传学中常用于构建基因组图谱、基因定位、物种亲缘关系和系统分类，疾病诊断和遗传病连锁分析、遗传育种等各领域。本部分内容的教学即有利于学生进一步学习遗传三大定理，又因应用技术的多样性，更有利于开展开放性的研讨活动。

5.1课前准备

课前准备工作包括：充分查阅资料，了解分子标记法的研究历程、最新进展及其在社会经济生活中的应用；筛选信息创建资源库，制作查阅文献流程图；选择真实问题情境，确定学习切入点，制作课件；调查学情，结合学生学习水平分组，每组5—6人；完善教案和考核方案。

5.2图尔敏论证活动训练

图尔敏论证过程有别于学生已有的思考习惯和讨论方式，需要经过训练才能熟练掌握。因此，需要根据学生实际情况安排几次专项训练活动，如前文提到的利用分子标记法防治松毛虫专题讨论活动。学生刚接触图尔敏论证活动时常常想得多，表达不出来，或者表达缺少条理，教师可以将问题串以文本的形式展示给学生，随想随记，反复修改和整理后再开展交流活动。

5.3Seminar专项研讨活动

针对分子标记法防治农业病虫害专题的教学活动有以下六个教学环节。

5.3.1主持人抛出问题水稻是世界主要粮食作物之一，也是我国主要的粮食作物之一。然而水稻病虫害日益严重，导致了大量的经济损失，已成为农民种植所面临的主要问题。目前主要通过化学手段防止水稻病虫害，化学防治可以很大程度减轻病虫害的危害，但会增加成本且污染环境，长时间使用化学物质也会导致新的变异小种的产生，给病虫害的防治带来更大的挑战[4]。是否能换一种解决思路，通过分子标记法防治水稻病虫害呢？

主持人可引导学生继续思考，解决问题首先需要知道：水稻主要病害有哪些？常用的分子标记技术有哪些？各有什么优缺点？不同病害使用的分子标记相同吗？怎么选择适用的分子标记？需要特别提醒的是，主持人介绍时需要保持中立的态度。

5.3.2查阅文献、自主学习本环节耗时约两周。教师引导学生以小组合作的形式自主研读文献。文献分为两类，一类是教师提供的必读文献，协助学生掌握基本信息和核心技术；二是在查阅文献流程图指引下的按需索引文献，为下一步的宣讲搜集素材。

教师在学习通上同步设置讨论板块，随时查看、回复学生遇到的问题和困惑，及时整理共性问题和解决方案，以备总结时使用；问询学生的工作进度，检查学生提出的观点和筹备的证据，督导学生完成图尔敏自我论证活动，保障学生科学有序地开展工作；督促学生准备宣讲活动，包括选择发言人，制作汇报展板印制资料等工作。

在这一环节中，学生充分展示了合作学习和任务驱动后自主学习的优势，文献阅读量远远超过预期，时间跨度超过15年，文献来源既有核心期刊也有学位论文，全班文献阅读量人均10篇，自主索引文献占比约60%。经过收集资料，大家应该能描述出水稻几种主要的病虫害为褐飞虱、白叶枯病和稻瘟病等。

5.3.3报告宣讲每组发言人汇报10min，重点讲解针对的是哪种水稻病害，选择哪种分子标记法，选择的原因有哪些？相关证据有哪些？以白叶枯病为例，部分同学就指出该病为全球性的水稻疾病，水稻感染后至少减产20%—30%，甚至顆粒无收。学生使用了几种信息手段辅助宣讲，有传统的展板和幻灯片形式，也有短视频、微课等形式，学生展示证据的形式以图表为主，如常见水稻病害分布图、水稻抗白叶枯病基因分布图、SSR分子标记法标记Xa23基因实验流程图、STS标记实验流程图、PCR产物凝胶电泳图等。此时学生已不再局限于“结论”，而将宣讲的重心放在提供证据以及对证据可靠性的解说上。

5.3.4质询和回应与会人员针对发言人的汇报质询和交流10min（具体时间应根据现场情况适当调整），重点关注观点表述是否清晰，证据是否可靠充分，标记方法是否有效？标记基因之间是否有功能差别？目前水稻抗白叶枯病基因约30多种，定位在至少超过8条染色体上，那么应该选择哪种标记方式？标记哪种基因？等等。

在这一环节中，学生学会了追问，如这个文献的来源是？文献可靠吗？有人重复试验吗？证据能支持观点吗？请进一步解释。不过受学生学习水平的制约，学生尚不能对证据本身产生怀疑。

5.3.5辩论与交流在各组发言人宣讲结束后，同学们发现分子标记技术在操作过程中有较多共性，针对同样的病害，可以使用不同的分子标记技术，同样的分子标记技术，适用于多个病害，那么哪种病害选择哪种分析标记技术更方便、快捷、高效呢？不同的小组有不同的意见。此时，教师提醒学生在坚持本组观点的同时，也应有开放性和包容力，认真思考其他小组的观点，集思广益。应认识到小组工作的局限性，用客观的态度面对不同的意见，兼容并包，获得更成熟的观点。最后经过激烈的辩论，全班同学认识到分子标记法为水稻抗病虫育种提供了一个简便的途径。这种方法研究目标是抗虫害所需的目的基因，相对于传统育种中所依赖的“植物表型”更加准确，缩短了育种时间，减少了工作量。

5.3.6主持人总结首先，系统梳理分子标记技术的特点，完成理论知识的教学目标；其次，介绍分子标记技术在社会发展中的应用以及局限性，完成技术层面的教学目标；接着总结整个学习过程中同学们碰到的困难和问题，总结经验，完成能力层面的教学目标；此外，系统总结学生思维的变化过程，完成科学思维培养的教学目标；最后，总结态度和综合素质的变现，进一步深化育人目标。

在整个学过程中，教师通过多种方式营造了自由、积极的课堂氛围，让学生真正参与到教学活动中，在深入研讨中摸索着前进。学生的学习兴趣和主动性、协作意识和语言表达能力都获得了训练。在课堂教学过程中，学生的发言次数、发言质量、分析问题和解决问题的能力、提出的有效方法均高于传统课堂，而且这种效应持续影响着学生后续的学习。

科学思维能力的培养范文

一、尊重学生的“胡思乱想”，营造宽松的创新氛围

创造使一个人充满智慧，使一个国家充满希望。在美术教学中，知识应该是激活、唤醒和培养学生的创新精神与创新能力，使学生成为有创造性思维的人，并引导学生自我塑造，树立自主意识，亲自尝试获得知识的一切方法。

俄国教育学家乌申斯基说：“没有任何兴趣的学习是被迫的，被迫的进行学习会扼杀学生掌握知识的意愿。”新课程理念告诉我们，教师应该解放思想，采用生动、灵活的教学方式去诱发学生的创作灵感，大胆让学生去想、去画、去做，尊重学生的个体差异，留给学生自由的想象空间，支持有独特想法的学生。因此，我经常鼓励学生大胆提问，多问几个为什么，大胆思索，多几个设想。在教学中，我努力做到尊重学生提出的古怪问题，不管学生说的、画的，在成人眼里看来是多么幼稚，只要学生言之有理，我就给予鼓励。我尊重学生的想象力和别出心裁的念头，甚至保护他们的一些“胡思乱想”，让他们知道有的观念是有价值的。“只有想不到，没有做不到”，畅想哪一天你的设想变成了现实，是不是一件可喜可贺的事呢？以前人们认为的神话“嫦娥奔月”在今天已经变为了现实，从而激发了学生的信息热情，有助于学生想象力的发展。“想象力比知识更加重要，因为是知识进步的源泉”。能自动报警的书包、机器人保姆接送上学、太阳能住宅……科学幻想画的内容就在学生们的“胡思乱想”中产生了。如吴多朵同学所创作的《油污处理器》，想象水里、海里如果有会吃油污等垃圾的鱼，这样就避免了水质污染，水生物、人类都不会遭殃。人们还可以从这些鱼身上提取石油等能源进行再利用，难道不是一举多得的好事吗？

二、从生活中着手，培养学生的创新思维能力

生活为科学创造提供了广阔的天地，人们根据动物鸟、蜻蜓的形态、动态发明了飞机，根据荷叶的形态发明了雨伞……生活也为科幻画的创作提供了肥沃的土壤，引导学生热爱生活、善于观察生活，使生活成为学生科幻画创作的源泉。在教学中，教师可以引导学生从多方面、多角度地去观察，培养学生勇于探究、勇于质疑的精神。从身边的校园、家庭甚至自己的周围观察，总结有什么不尽如人意的地方，有什么不方便的地方，有什么需要改进的地方。同学们可以把平时学习生活中遇到的“不顺手”、“不合理”、“不舒服”、“不方便”的事物，动一动脑，动一动手变成“顺手的”、“合理的”、“舒服的”、“方便的”新事物，然后用绘画的形式表现出来。例如：吃、住、行等是与人的生存、生活质量息息相关的，是每个人每天生活都离不开的。如房子都是建在地面上，可是随着人口的增多，土地资源的紧缺，科技的发展，有可能今后的房子会建在空中、海底。而曹可同学所绘的《未来的不倒翁式房子》体现的就是未来的居住环境，这种房子既环保、节约、冬暖夏凉，又具有极强的抗震能力，是一种安全、舒适的房子。由此可见，只有想不出的，没有画不出的画。

三、多渠道学习知识，拓展创新思维空间

凭空想象、闭门造车是创造不出优秀作品的，现在电脑已普及，《科学大众》、《小小科学家》等课外书也有很多，因此我们可以引导学生正确地利用这些优越的资源，掌握一些相关的材料，从而增加知识量，避免学生不清楚人类科学发展的现状及对未来的展望。如不知道人类已经成功登录月球、太空，还以此来进行科幻画创作是没有任何意义的。只有掌握了一定的素材，才能在这个基础上展开想象，激发出更多更好的创作灵感，为科幻画的创作奠定基础。