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来源公众号：华东师范大学生物学教学杂志
谭永平 人民教育出版社课程教材研究所
眭衍波 北京景山学校
摘 要 当前中学生物学教育界高度重视科学思维的培养，但是在教学实际中却存在空对空的问题：教师经常感觉无处下手，却又对可利用的素材视而不见;测评时似乎特别重视,却又如空中楼阁、大而化之、泛泛而谈；科学思维偶然被关注,多数时候缺位，思维要素之间未能整合贯通。解决这些问题，可以采取以下策略：细化科学思维要点，提升教师思维水平，用好教材现有资源,结合具体内容切入，整体考虑以融会贯通。
关键词 科学思维 教学问题 解决对策 中学生物学
科学思维培养是中学生物学教育界近些年来高度关注的话题，但是真正在课堂里落实科学思维培养却并非易事。
1 中学生物学课程、教材、教学等层面均重视科学思维培养
在课程层面，《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中，明确了科学思维是生物学学科核心素养的要素之一，培养科学思维已成为生物学课程的重要内容。《义务教育生物学课程标准（2022年版）》在核心素养内涵部分，也明确了科学思维是生物学课程育人价值的重要组成部分，阐明了科学思维的内涵。显然，在生物学课程标准层面，对科学思维培养予以了高度关注。
学习生物学课程时，无论是概念的建构还是核心素养的综合发展，都基于科学思维。生物学课程是科学领域的一门课程，应该反映自然科学的本质特征。运用科学思维是科学的本质特点之一。在科学发展的过程中，生物学概念的建立，生命现象之间的因果联系和生物学规律的揭示，都离不开科学思维工具。在学生学习生物学概念时，概念的建构也必然要以科学思维为工具。在高中和义务教育生物学课程标准中，科学思维作为生物学核心素养“能力”因素的关键部分，是生命观念建立的工具；是科学探究（探究实践）的基础，也在科学探究（探究实践）中磨砺；同时，在社会责任（态度责任）素养的“担当、能力”形成过程中，科学思维也是不可或缺的[1]。可以认为，在中学生物学教学中，科学思维既是学习生物学需要提升的素养，也是提升整体生物学学科核心素养的关键途径。科学思维不但在生物学课程和教学中具有重要意义，对于现实生活中的每个人来说，它也是理性决策、幸福生活的基础。因此，具有基本的科学思维素养，也是适应未来社会生活的基本要求。在课程层面，重视科学思维培养并明确要求，是顺应时代发展的要求。
在教材层面，人教版初中和高中生物学教材中，已经设计了有关科学思维培养的内容，在中学生物学教材编写层面，已经高度重视科学思维培养内容的设置。教材中系统考虑了科学思维方法的基本要素组成，较好地覆盖了证据的获取与甄别、推理的基本方法、论证的评估等多个方面；既通过渗透于概念阐述和学生活动设计中的隐性方式体现，也通过科学方法、科学思维等方面的相关栏目来显性提炼和总结，还通过习题来检测科学思维水平。
在教学层面，当前的中学生物学教师也非常关注教学中的科学思维培养。几乎每一位教师在说课、交流教学设计时，都会谈到章节教学时的科学思维培养目标，教学总结反思时也经常会谈到科学思维培养的体会。学习结果测试和重要节点的考试，也基本上都把科学思维作为测评的重要方面。
在教育科研层面，2018年开始，有关中学生物学教材和教学中科学思维培养的研究论文呈现快速增长。2017年（4篇）及之前，每年的文章仅有个位数，2018年增长为30篇，此后一直处于高位。截至2025年5月30日有424篇，而2018年之前（最早到1986年）仅有45篇。中学生物学教育界对科学思维培养的高关注度，前所未有。
在中学生物学教育界，从课程标准制订、到教材编写以及一线课堂教学与教育科研，大家对于科学思维培养的重要性已经形成基本共识，也都在努力实践。
2 中学生物学课程、教材、教学等层面均重视科学思维培养
在中学生物学课堂教学中，科学思维的培养究竟落实得怎么样呢？通过听课、座谈，分析教师的教案和试卷，以及研究有关科学思维教学的论文，可以发现，目前在中学生物学课堂教学中，关于科学思维能力的培养尚存在一些问题，也有现实困境。在许多课堂里出现贴标签、牵强附会、强说思维的情况。总的来说，一定程度上是概念教学实打实、思维教学空对空，实验探究重操作、科学思维常隐形。也就是说，一方面，中学生物学教育界对科学思维培养高度重视；另一方面，科学思维在课堂真正落地却又不够理想。通过访谈和进一步分析可知，以下问题影响了科学思维培养的真正落地。
2.1 经常感觉无处下手，却又对可利用的素材视而不见 不少教师反映，教学时，总感觉科学思维有点虚无缥缈、抓不住，不知道从哪里下手。概念教学有事实材料支撑、有定义、有例证，对于内涵、外延的把握容易落实；实验、探究、实践等活动，操作过程的“动作”实实在在，比较容易抓住。但是，隐含在概念建构、探究实践过程中的科学思维，却感觉缺少抓手、难以把握。
如果分析教学内容能够发现，实际上，许多教学内容都可以起到支撑科学思维培养的作用，只是因为它是隐性的而需要挖掘。例如，人教版高中生物学教材选择性必修1《稳态与调节》“植物生长素”一节的正文里，没有安排“科学方法”栏目来标注学生显性提炼科学思维方法，但这并不意味着这一节的正文中没有科学思维培养的功能。这一节在介绍了达尔文父子的实验设计之后，用楷体字提炼了“科学重视实证”这一特点；在旁栏“？”则提示学生思考遮盖胚芽鞘不同部位的目的，很容易就能从中领悟到之前已经学过的“减法原理”；在介绍了温特命名生长素时，旁栏“？”提示学生温特是基于实验结果而得出结论的，且在提出生长素这一概念时还需要科学想象力参与其中；在介绍鲍森。詹森、拜尔的实验结果和得出的结论时，也可以从中体会到演绎推理的渗透。
2.2 测评时似乎特别重视，却又如空中楼阁、泛泛而谈 近几年，无论是重要的节点考试，还是同步教学的检测，总体来说，都高度重视对科学思维进行测评。有些重要考试结束后，也有不少文章分析试题如何“指向科学思维”。但是认真分析试题和有关文章则可以发现，习题设计、试题命制时，对于究竟是检测了科学思维哪些方面的思维方法，有不少是言之无物、不甚清楚。往往都是类似“完成本题需要运用逻辑推理能力，考查了学生归纳、推理的能力”“考查了学生获取信息、分析结果、推理论证的能力”“考查了学生的批判性思维能力”等泛泛而谈的说法，未能真正理清楚究竟测评了科学思维中关于论证获取、证据甄别、推理过程、推理评估等方面的哪些具体方法技能。缺少对具体测评内容的分析、判断，所谓测评就无法深入科学思维的具体思维方法和过程，只能停留在关于科学思维定义涉及的那几个名词术语的表面化了解，这样的习题设计和试题命制，对于思维的测评也就只能是空中楼阁。当然，这样的测评对于促进科学思维发展也就犹如“缘木求鱼”。
2.3 偶然在场对应经常缺位，思维能力未能整合贯通 教材有些章节安排了“科学方法”“思维训练”，这使得教师在教学时感觉此处科学思维的培养有抓手，教学时一般都能关注到。但是，在这些章节提炼出来的科学思维方法，教学时往往仅限于本章节，不会运用于其他章节，对教材未明确提示的章节和内容则缺乏发现的眼光。甚至于，在“思考。讨论”“观察。思考”“分析。讨论”“实验。探究”等学生活动的教学时，也往往只是关注其中的概念理解，而不太关注这些活动中所需的求同求异比较、归纳推理、演绎前提、证据与论断关系的判断等思维方法。同时，对于教材中已经安排的科学方法、科学思维技能，也往往只是孤立地开展，一个一个的思维技能相互隔绝，不太关注它们之间的内在关系，缺乏在教学全程中系统、整体地考虑科学思维培养的问题。因此，科学思维的培养，在教学全过程中仅仅能做到散点式存在，只是偶然在场，缺乏对科学思维能力的贯通式培养。
教学中出现以上问题，其根本原因是教师对于科学思维的内涵把握不够实。在教师成长过程中，从中学到大学，甚至研究生阶段，基本上都没有系统学习过有关逻辑、推理、论证的课程，也相对缺乏关于科学的本质、科学哲学等方面的学习，因此，对于科学思维到底是怎么思维的，以及科学知识究竟如何发展起来的，难以有深刻的认识，教学中就只能浅尝辄止。
3 解决科学思维教学问题的策略
要真正将科学思维的培养按照课程标准的要求落地，需要解决实际存在的问题，让教师在教学时找到科学思维切入点，能整体把握科学思维的要点，融会贯通于教学全过程。具体来说，可以通过以下路径来实现。
3.1 细化科学思维要点是基础 一线教学中科学思维难以落地的关键问题，客观上是因为目前对科学思维内涵的解释不够细，所以人们理解停留在科学思维定义的表面，没有掌握其内涵要点。因此，迫切需要结合课程教材内容，对中学生物学课程中涉及的科学思维的构成要点作细化，特别是推理和论证究竟是怎样展开的，其要素到底有什么，予以明确。当前，关于中学生物学课程教学时科学思维内涵的介绍，很少深入到逻辑方法层面去分析其要素，这就造成对科学思维内涵的把握很难深入。因此，深入理解科学思维究竟是怎么进行的，必须基于对逻辑的理解，因为科学思维基于“证据和逻辑”；懂得基本的逻辑规则是科学思维的明确要点之一[2,3]。科学思维的测评内容也应细化，重点关注论证理解、证据、演绎推理和归纳推理，以及评估推理等方面[4,5]。
3.2 教师提升思维水平是根本 教师不可能把自己不会的东西教会学生。教师教学时感觉对科学思维没有抓手，根本原因是教师难以从常规教学材料中发现其中包含什么样的科学思维方法，自身科学思维的“内功”存在不足。提升教师自身的科学思维水平是进一步在课堂里做好学生科学思维培养的根本依托。一方面，在开展生物学教师培训时，有必要把有关科学思维的主题作为培训内容之一；另一方面，教师也可以通过自学逻辑学、科学推理的有关书籍，提升自己的科学思维水平。
3.3 用好教材现有资源为抓手 当前正在使用的初中和高中生物学教材中，都关注了科学思维的培养。教材中，有的明确提炼科学思维方法、技能，有的结合概念学习、实验探究、练习等内容，将科学思维技能方法的学习和检测融入其中。把教材中有关科学思维培养的素材用好，是落实科学思维培养比较现实的途径。今后，随着教师科学思维水平的提升，教师进一步开发有助于培养科学思维的资源，也可以进一步探索。
3.4 结合概念学习和学生活动切入 生物学教材和教学的内容以概念体系为基本，在中学生物学教学中，不太可能总是以思维为课堂教学主体内容，也不太可能以思维为整体框架来组织生物学教材和教学。科学思维的培养，仍然要结合具体的生物学概念学习，结合生物学实验、探究来进行。因此，结合概念教学和实验探究活动开展，从具体内容切入，从小处着手，仍然是未来落实科学思维培养的主要途径。
3.5 系统整体考虑融会贯通为目标 科学思维的培养，主要是结合具体的知识内容来开展的，科学思维在教学中的实现状态是“散在的”，一方面，容易对科学思维育人功能隐而不彰，学生不能准确把握；另一方面容易将科学思维素养各个要点的教和学都彼此孤立起来。在这种情况下，在教学时既要在适当的时候对科学思维素养作显性化提炼，更需要对科学思维培养作整体考虑，教学时前后联系，从而让学生在科学思维素养发展的过程中既见树木也见森林。这样，学生所学习到的科学思维要素将融会贯通构成整体，科学思维素养才可以再上新台阶。
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