生物学科核心素养之科学思维的特点浅析

生物学科核心素养之科学思维的特点浅析
发布时间：2021-01-25T10:25:28.973Z 来源：《教学与研究》2021年1月上作者：余进华赵丹[导读] 什么是科学思维呢？不同学科的课程标准中给出解释不尽相同，在《普通高中生物学课程标准(2017年版)》中对科学思维做出的解释如下, “科学思维”是指尊重事实和依据,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能力.总的来看科学思维应该是包括科学方法,科学态度和科学精神等在内的多要素的高度综合体.也是课程标准实验版的继承和发扬,思维是模式也是
过程,这是不同学科的共性,武汉市新洲区第一中学阳逻校区余进华赵丹
什么是科学思维呢？不同学科的课程标准中给出解释不尽相同，在《普通高中生物学课程标准(2017年版)》中对科学思维做出的解释如下, “科学思维”是指尊重事实和依据,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能力.总的来看科学思维应该是包括科学方法,科学态度和科学精神等在内的多要素的高度综合体.也是课程标准实验版的继承和发扬,思维是模式也是过程,这是不同学科的共性,那么在生物课程学习过程中所体现出的科学思维又有哪些独特的个性呢?现就本人在教学过程中的一些心得体会对生物学科学思维的特点做浅层次的分析,不足之处请大家批评指正.
一．理性中逻辑鲜明
这一点是自然科学的共同属性，理性一词在众多的解释中有一种表述是：理性是基于现有的理论，通过合理的逻辑推导得到确定的结果。

也就是说理性是合客观的，合逻辑的；是依托证据（观察、实验、调查等），靠推理（归纳、演绎等）的一种逻辑思维习惯，同时还注重思维的严密性也就是说科学思维是基于实证的逻辑思维。

高中生物课程体系中渗透的理性而兼具逻辑的思维模式的例证层出不穷，比如说孟德尔的豌豆杂交实验所运用的科学方法----假说演绎法。

因为在实验探究的过程中，从在实验的基础上提出问题到得出结论，环环相扣，层层递进，过程严密，所以最后得出的规律能被众人所信服，乃至于直到今天假说演绎法仍然是自然科学研究领域中常用的科学方法。

还有就是达尔文的自然选择学说的解释模型也是一经典例证。

再来看几个非理性思维的实例，（1）有氧呼吸的主要场所是线粒体，那么没有线粒体的原核生物只能进行无氧呼吸；（2）神经纤维受到一定强度的刺激产生兴奋，Na+内流，所以膜内Na+浓度高于膜外。

（3）拉马克的进化学说，用进废退和获得性遗传等相关理论。

这些思维认知表面上看有一定的因果关系，而实质上因和果没有逻辑关联，是缺乏理性的。

二．思维方法的多样性、下面是高中生物课程学习过程中常见的思维方法。

1.比较与分类法，如有氧呼吸和无氧呼吸场所，过程之比较分析；达尔文的自然选择学说和现代生物进化理论的关系等。

2.分析与综合法，肺炎双球菌的体外和体内转化实验；噬菌体侵染大肠杆菌实验的原理和过程等。

3.归纳与演绎法，孟德尔和摩尔根的经典遗传学实验，进化学说的提出，神经调节和体液调节的关系等。

4.模型构建法， DNA双螺旋结构物理模型的建立，调查某生态系统中种群数量的变化趋势，“J”型和“S”型曲线数学模型的建立，建立以细胞呼吸为中心的概念模型等。

5.类比推理法，美国遗传学家萨顿发现基因和染色体行为存在着明显的平行关系，运用类比推理的方法提出基因在染色体上的假说。

这些都是被我们大家所熟知的，在此不一一赘述。

上面所述的思维方法带有一定的普遍性，在不同的学科领域，不分文理，都得到的相应的应用。

然而生物学的研究对象具有特殊性，多样性和复杂性的一面，这也决定了生物学的思维方法有符合自身学科本质特性的思维出发点，或受学科思想影响的思维基本原则和模式。

对此，本人作如下理解。

（一）微观领域的物质性生命发源于无机自然界，从原始生命的诞生到结构复杂的多细胞生物体，包括非细胞生物病毒在内，任何一种生命形态都是由物质组成的。

其生命活动的维持和生命现象的展示都是以物质代谢为基础的，所以在进行微观领域生物学问题分析时，必须在生命最基本的特性下进行问题的分析和探讨。

远在达尔文年代，对生命的物质性已有感知，在胚芽鞘的向光性实验中，他提出的“影响”一词。

孟德尔年代，提出的“遗传因子”概念，近代格里菲斯实验，他提出的“转化因子”一说，因受科学发展的限制，虽不能具体到某种物质，但他们的思维方式是统一的，是物质在影响着某种生命活动。

高中生物课程必修一《分子与细胞》在开篇科学家访谈栏目中，科学院邹乘鲁院士一生从事生物大分子的研究，从物质结构和功能的角度去阐明细胞生命活动规律。

立足如此，才能一步步探寻到生命的奥秘。

所以说微观领域的生物学问题分析不能脱离生命的最基本物质特征。

（二）宏观世界的整体性美丽的地球孕育万千物种，高山，河流，峡谷，海洋，森林，展现出绚烂璀璨的自然之美。

小到细胞，大到个体到生物圈，都是完整的生命系统，故而在看待生物学问题时，其思维方法也有明显的系统整体性特征。

如1.生物体表现出的性状是基因和环境共同作用的结果，2.外界环境因素对植物光合作用的影响，3.人体在运动状态下,体温升高,人体的散热量增加,为什么甲状腺激素和肾上腺素的分泌也要增加呢?等等很多生物学问题的思考都是在整体性思维的基础上进行的,有些问题从表面上看似乎存在矛盾,但从整体上看却是有利于个体生存,有利于生命活动的。

传统文化是古人智慧的结晶，我们的祖先格物致知，提出了很多博大精深的哲学思想，虽然有长距离的时空差距，不得不被古人智慧胸襟所折服，如“天人合一”思想等。

既表达出追求人与自然协调发展的美好理想，也是整体性思维的完美体现。

上面用了较长的篇幅浅述了科学思维的两大特征，对结果（结论）具有可检验性这一特点也略有提及，当然科学思维的特点绝对不仅仅拘泥如此，比如说还有批判性的特点，思维灵活性的特点等等。

不同的老师有不同的思考角度，进而对科学思维特点的理解也不一样。

总的来看，科学思维是比较复杂的理论体系，是知识能力情感态度价值观的高度统一。

本文更多的倾向于思维这一过程特性展开论述，一言以蔽之过程客观合逻辑富有理性，思维方法多元化，其结果可以预知。

最后我觉得由于自身能力有限，思考问题的深度肯定存在不足，希望老师们批评指正。