备课素材：高中生物常见的科学思维方法

高中生物常见的科学思维方法 新高考的背景下，高考生物试题对学生能力的考查重点已经由以识记、理解为标识的低阶思维，上升到以分析、论证、综合为标识的高阶思维，“科学思维”这一学科核心素养的重要性不言而喻。《普通高中生物学课程标准（2017 年版 2020年修订）》指出学生应该在学习过程中逐步发展科学思维，如能够基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。课标中提到的“归纳与概括、演绎与推理......”等方法就是科学思维方法。 比较与分类 比较是人们根据一定的认识和实践目的，把某一事物与其他事物的属性和特征加以比较，以确定事物之间的共同点和差异点的思维方法。 分类是根据对象的共同点和差异点，把对象分为不同种类的逻辑思维方法。比较是分类的基础，只有比较对象的共同点和差异点，才能进行科学的分类。  示例1：比较蓝细菌和大肠杆菌的结构特点，从中发现原核生物的共同特点。 示例2：学生往往将“蓝藻”和“绿藻”都看成藻类植物。但本质上蓝藻是原核生物，绿藻是真核生物。在新教材中已经称“蓝藻”为“蓝细菌”。    分析与综合     分析是把研究对象的整体分解为一个个部分或局部，分别进行研究的思维方法。综合和分析相反，是从整体上去认识和把握研究对象的思维方法。分析是综合的基础，综合是分析的发展，分析之后要进行综合，综合之后要进行分析，两者相互依存、相互渗透甚至相互转化。   示例3：分析不同氨基酸的结构式，从中发现这些氨基酸所共有的基本特点，从而综合得出氨基酸的结构通式，便是运用了分析与综合。            归纳与演绎 人们对事物的认识往往是从个别开始，然后扩展到一般，再从一般进一步认识个别。归纳就是在个别中发现一般的推理形式和思维方式，演绎就是在一般中发现个别的推理形式和思维方式。归纳与演绎的实质表明，它们是两个对立的方面，是两个方向相反的思维方法，它们既是对立的又是统一的。 归纳法分为不完全归纳法和完全归纳法。 在进行归纳时，很难穷尽所有的“个别”，因此归纳的结论不一定是正确的，要审慎地接受所得出的结论，归纳时需要注意抓住所归纳对象的本质特征。这也是为什么生物学科中存在大量的“例外”。因此，要用演绎推理来补充或论证归纳结论的正确性。 示例4：孟德尔利用测交实验进行演绎推理，论证了遗传规律。 抽象与概括 抽象是在观念里把事物的共同属性、本质特征抽取出来，舍弃其有所不同的、非本质特征的过程。把抽象出的共同的本质特征结合在一起就是概括的过程。抽象侧重于分析和提炼，概括侧重于归纳和综合。 批判性思维 批判性思维的定义比较多维，此处引用美国哲学家协会报告中的一个表格，展示专家相对一致认可的批判性思维的核心技能。 批判性思维鼓励人们在面对问题或作出决定时，不要轻易接受表面的信息或结论，而是通过提问、调查、推理等方法，深入理解事物的本质，考虑多种可能性，并基于证据和逻辑得出合理的结论。 例6:喝高度酒可以杀死体内的病毒，从而预防或治疗新冠肺炎。 1.质疑信息来源 问题:这个说法是从哪里来的?它是否来自可靠的医学专家或科学研究? 2.寻找证据 问题:有什么科学证据支持“喝酒消毒”这一说法? 3.科学分析 问题:从生物学角度来看，喝高度酒能否真的杀死体内的病毒? 4.考虑替代解释 问题:除了喝高度酒，还有哪些更有效的预防和治疗方法? 5.做出解释 问题:基于以上分析，我应该如何看待“喝高度酒消毒”的说法? 例、新冠病毒是一种RNA病毒。新冠肺炎疫情给人们的生活带来了巨大影响。下列与新冠肺炎疫情防控相关的叙述，错误的是 A.新冠病毒含有核酸和蛋白质，通过核酸检测可排查新冠病毒感染者 B.教室经常开窗通风可以促进空气流动，降低室内病原微生物的密度 C.通常新冠肺炎思者的症状之一是发烧，因此可以通过体温测量初步排查 D，每天适量饮酒可以预访新冠肺炎，因为酒精可以使畑胞内的病事蛋白变性 模型与建模 模型与建模是指能够根据对象的主要特点，选择和使用合理的模型表征方式，并通过简化的方式重现原型，以此来解决生物学问题。 生物学中的模型包括数学模型、物理模型和概念模型。生物学中的数学模型是一种通过数学图表来表示事物间数量关系和性质的模型，如种群 S 型增长曲线与 J 型增长曲线等。物理模型是指使用实物图画等直观表示某些概念及知识的模型。比如 DNA 双螺旋结构与真核细胞三维结构等，更加直观形象，易于学生理解。概念模型是通过分析大量的具体形象，分类并揭示其共同本质，将其本质凝结在概念中，把各类对象的关系用概念与概念之间的关系来表述，用文字和符号突出表达对象的主要特征和联系，比如光合作用图解。           学科网（北京）股份有限公司 $$