《高中生物學(xué)概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略研究》

（一）課題的核心概念及其界定概念教學(xué)：

概念是高度概括和抽象形成的，對事物特征或?qū)傩缘闹刚J(rèn)形式，體現(xiàn)了認(rèn)識主體對客觀事物的一般特征和本質(zhì)特征的把握。概念既是思維的產(chǎn)物，又是思維的工具，是進(jìn)行判斷和推理的基礎(chǔ)。概念教學(xué)本質(zhì)上是思維的教學(xué)，其重心在于圍繞學(xué)科核心概念組織教學(xué)，幫助學(xué)生深刻地理解概念內(nèi)涵，在概念形成和應(yīng)用中提升學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)。科學(xué)思維：是基于事實證據(jù)、運用科學(xué)概念、通過科學(xué)推理和論證對客觀事物的本質(zhì)、規(guī)律及其相互關(guān)系作出判斷和解釋，對客觀事物的發(fā)展變化作出預(yù)測的認(rèn)識方式，是一種建立在證據(jù)和邏輯基礎(chǔ)上的求真務(wù)實的思維方式。本課題研究的科學(xué)思維是普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中的科學(xué)思維，是指尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的求知態(tài)度，運用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物、解決實際問題的思維習(xí)慣和能力。本課題著眼于運用比較、分析、綜合、歸納、演繹、建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等方法，以概念教學(xué)為載體進(jìn)行科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。

（二）國內(nèi)外同一研究領(lǐng)域現(xiàn)狀與研究的價值1.概念教學(xué)的研究現(xiàn)狀概念教學(xué)研究在國外起步較早，形成了大量概念教學(xué)的理論。在概念的定義上，認(rèn)知心理學(xué)家奧蘇伯爾認(rèn)為概念是“符號所代表的具有共同標(biāo)準(zhǔn)屬性的對象、事件、情境或性質(zhì)”；在概念的類型上，以加涅提出的“具體概念”和“定義性概念”最具有代表性。在概念教學(xué)的實踐上提出了一系列的教學(xué)方式和教學(xué)策略，奧蘇貝爾認(rèn)為“具體概念”的教學(xué)可通過“上位學(xué)習(xí)同化模式”，“定義性概念”的教學(xué)則運用概念形成和概念同化兩種方式。諾瓦克等人創(chuàng)造性地開發(fā)了概念圖教學(xué)策略，托尼·布贊開創(chuàng)了思維導(dǎo)圖教學(xué)策略等等。近年來國外學(xué)者對概念教學(xué)的研究主要集中在：研究的主體和內(nèi)容方法更加關(guān)注概念學(xué)習(xí)成果的整合；重視學(xué)習(xí)心理學(xué)等理論的指導(dǎo)建構(gòu)概念學(xué)習(xí)的模型，來解釋學(xué)生概念獲得的思維過程；在具體課堂環(huán)境下實施概念教學(xué)時，對于概念教學(xué)策略和工具的具體化研究。國內(nèi)學(xué)者對概念教學(xué)的研究起步較晚，但研究成果豐碩。近幾年國內(nèi)學(xué)者不斷地對概念教學(xué)進(jìn)行拓展和深化研究，從策略、模式、理論、方法等方面發(fā)展為各學(xué)科和具體知識點對應(yīng)的概念教學(xué)研究。如對學(xué)科中概念的分類和特征的分析；基于實際教學(xué)對概念教學(xué)現(xiàn)存問題進(jìn)行梳理等。同時，隨著教育研究的深入及國家教育的改革發(fā)展，關(guān)注到概念教學(xué)對學(xué)生的潛在教育價值。如通過概念圖、蘇格拉底式對話和概念轉(zhuǎn)變等策略在物理學(xué)科中可以有效發(fā)展學(xué)生的高級思維能力；在概念教學(xué)中借助實驗、人文信息、生活經(jīng)驗等培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)價值。圍繞高中生物學(xué)概念教學(xué)的研究內(nèi)容主要有：高中生物學(xué)概念教學(xué)現(xiàn)狀以及對策的研究，如王琛在核心素養(yǎng)的背景下對高中生物學(xué)概念教學(xué)進(jìn)行了現(xiàn)狀調(diào)查和教學(xué)策略的研究；郝琦蕾對概念教學(xué)中當(dāng)前所存問題進(jìn)行總結(jié)并對高中生物學(xué)概念教學(xué)提出建議?；诓煌Ｊ较碌纳锔拍罱虒W(xué)現(xiàn)狀研究或應(yīng)用研究，如莫廣彤基于PBL教學(xué)模式對高中生物學(xué)重要概念教學(xué)進(jìn)行實踐研究；王連華將BOPPPS模式運用到高中生物學(xué)概念教學(xué)中；陳琳運用TfU教學(xué)模式對高中生物學(xué)概念教學(xué)進(jìn)行實踐研究。結(jié)合具體生物知識對概念教學(xué)的教學(xué)設(shè)計研究。如杜變變對人教版必修三《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》中的“生態(tài)系統(tǒng)”編制單元教學(xué)設(shè)計、并進(jìn)行了概念教學(xué)實踐等。2.

科學(xué)思維的研究現(xiàn)狀國外對于科學(xué)思維的研究更多關(guān)注在科學(xué)思維的方法、組成結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)問題上。研究發(fā)展進(jìn)程從不同學(xué)科出發(fā)到不同思維方式和問題解決策略，再到針對某一思維類別研討更詳細(xì)的思維態(tài)度和思維方法。比如威廉姆斯就創(chuàng)造性思維拓展了學(xué)生在科學(xué)思維運用過程中的思維流暢性、靈活性、獨創(chuàng)性、精致性等特點和好奇心、挑戰(zhàn)力、想象力等思維品質(zhì)，為科學(xué)思維的培養(yǎng)與評價提供了細(xì)致的參考依據(jù)。庫恩等人以不同年級的學(xué)生作為研究對象，分別進(jìn)行多變量系統(tǒng)的科學(xué)思維水平練習(xí)與元策略能力訓(xùn)練，研究結(jié)果證實了該教學(xué)策略能有效培育科學(xué)思維。國外對于科學(xué)思維的培養(yǎng)日益重視，尤其對在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域如何開發(fā)學(xué)習(xí)者的科學(xué)思維進(jìn)行了細(xì)致且系統(tǒng)的研究。繼《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》發(fā)布后，國內(nèi)關(guān)于科學(xué)思維的研究逐年增加。在科學(xué)思維的內(nèi)涵方面，胡衛(wèi)平等人綜合了不同科學(xué)思維理論和中學(xué)生科學(xué)能力建構(gòu)理論提出了中學(xué)生科學(xué)思維能力的結(jié)構(gòu)模型，為科學(xué)思維提供了切實可行的培養(yǎng)方向。在科學(xué)思維培養(yǎng)的教學(xué)策略研究方面，劉柳提出了五種有效培養(yǎng)科學(xué)思維能力的教學(xué)策略：概念圖策略、PBL策略、科學(xué)史策略、模型制作策略、體驗式教學(xué)策略。朱玥蓉基于調(diào)查研究總結(jié)了科學(xué)史策略對于科學(xué)思維的培養(yǎng)作用。黃福群論述了在課堂教學(xué)中使用思維導(dǎo)圖策略對于課堂思維體系的構(gòu)建、明確概念間聯(lián)系、展示實驗邏輯和解題思維過程的有效作用。在不同課型、不同教學(xué)模式下的科學(xué)思維培養(yǎng)方面。楊桂華研究新授課的概念導(dǎo)入環(huán)節(jié)。閔凡芹探究了實驗課對科學(xué)思維和探究能力的培養(yǎng)。殷曉悅闡述了復(fù)習(xí)課如何對學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)；郭曉文研究PBL教學(xué)模式下如何培養(yǎng)科學(xué)思維；韓艷琴和楊靜草都是對HPS教學(xué)模式發(fā)展科學(xué)思維進(jìn)行實踐研究。在科學(xué)思維發(fā)展水平的評價研究方面，一是從教學(xué)和試題分析的角度探討科學(xué)思維的評價，如通過解讀課標(biāo)，具體化描述科學(xué)思維的四個水平，從而形成可操作的評價指標(biāo)。二是評價體系的構(gòu)建與改進(jìn)，如王程媛通過設(shè)置過程性評價量表來評價學(xué)生的科學(xué)思維。原康結(jié)合高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)、國際學(xué)生評價項目PTSA以及美國NAEP科學(xué)素養(yǎng)測評項目，研制了通過紙筆測試考察學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展水平的評價工具。目前雖然一些一線教師注意到概念教學(xué)與科學(xué)思維能力培養(yǎng)之間的聯(lián)系，但關(guān)于高中生物學(xué)概念教學(xué)對學(xué)生科學(xué)思維能力培養(yǎng)的研究成果較少。研究成果主要集中在基于科學(xué)思維的某一節(jié)課的概念教學(xué)設(shè)計，且相對集中于初中教學(xué)階段，科學(xué)思維能力的培養(yǎng)是碎片化，不成體系的。關(guān)于高中生物學(xué)概念教學(xué)與學(xué)生科學(xué)思維能力培養(yǎng)的關(guān)系；高中生物學(xué)概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略以及策略有效性等問題研究還不夠深入。3.

研究價值概念是思維的基本形式，是思維的工具。概念教學(xué)本質(zhì)上是思維教學(xué)，是發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的途徑?？茖W(xué)思維是高中生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，是學(xué)生應(yīng)具備的、適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。本課題以概念教學(xué)為載體，在高中生物學(xué)課程實施中開展培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的實踐研究，在具體的培養(yǎng)方法、實施策略和評價體系上進(jìn)行探索，以幫助學(xué)生在理解概念的同時，提升科學(xué)思維素養(yǎng)。

（三）研究的目標(biāo)、內(nèi)容（或子課題設(shè)計）與重點1.

研究目標(biāo)（1）通過課題研究，提煉高中生物學(xué)概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的相關(guān)策略、典型課型與課例，為落實核心素養(yǎng)教學(xué)提供切實可行的案例和借鑒。（2）通過課題研究，在概念形成教學(xué)和概念應(yīng)用教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等科學(xué)思維能力的提升，促進(jìn)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展。（3）通過課題研究，促進(jìn)教師對生物學(xué)概念的認(rèn)知，深化對概念教學(xué)的理解，增強在高中生物概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的意識，優(yōu)化培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力培養(yǎng)的教學(xué)改革，進(jìn)而提高教育教學(xué)質(zhì)量，彰顯生物學(xué)課程的育人價值。2.

研究內(nèi)容與重點基于以上研究目標(biāo)，針對當(dāng)前高中生物概念教學(xué)中存在的不足，確立以下研究內(nèi)容。（1）概念教學(xué)、科學(xué)思維等核心概念的文獻(xiàn)研究通過理論學(xué)習(xí)與文獻(xiàn)研究，把握概念教學(xué)的內(nèi)涵、理論以及概念教學(xué)相關(guān)教學(xué)模式與策略，深刻理解《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》的精神，明確高中生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)下科學(xué)思維能力的涵義及各種思維方法的內(nèi)涵，梳理概念教學(xué)與科學(xué)思維培養(yǎng)間的內(nèi)在關(guān)系，為開展課題研究提供理論支持。（2）高中生物學(xué)概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的現(xiàn)狀調(diào)查研究針對高中生物學(xué)概念教學(xué)中科學(xué)思維能力培養(yǎng)的現(xiàn)狀展開觀察、調(diào)查，分析高中生物學(xué)概念教學(xué)、科學(xué)思維能力培養(yǎng)的特點及存在的問題，分析科學(xué)思維能力與概念教學(xué)的相關(guān)性研究，明確課題研究的出發(fā)點。（3）高中生物學(xué)概念形成教學(xué)中學(xué)生科學(xué)思維能力培養(yǎng)的策略研究一是在上位概念形成教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生歸納與概括能力的策略研究。二是在下位概念形成教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生演繹與推理能力的策略研究。三是在概念定義形成中，培養(yǎng)學(xué)生模型與建模能力的策略研究。四是在概念內(nèi)涵與外延關(guān)系教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生批判性思維能力的策略研究。（4）高中生物學(xué)概念應(yīng)用教學(xué)中學(xué)生科學(xué)思維能力培養(yǎng)的策略研究一是在概念間內(nèi)在關(guān)系的研究中，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的策略研究。二是在概念的選擇應(yīng)用中，培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識的策略研究。三是在概念應(yīng)用實踐過程中，培養(yǎng)學(xué)生演繹與推理能力的策略研究。四是在概念應(yīng)用方案與反思中，培養(yǎng)學(xué)生批判性思維能力的策略研究。（5）高中生物學(xué)概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的評價研究一是通過歸納概括概念特征的合理性，概念表征的準(zhǔn)確性、思維的指向性、推理的邏輯性等過程性指標(biāo)，作為學(xué)生科學(xué)思維能力水平的過程性評價。二是通過概念習(xí)得的效果、概念體系構(gòu)建的合理性、模型的科學(xué)性、學(xué)習(xí)成績的提高、以及各類學(xué)科競賽與科技活動中的表現(xiàn)等，作為學(xué)生知識獲取能力高低的結(jié)果性評價。研究重點上述內(nèi)容（3）（4）是課題的研究重點，即在研究科學(xué)思維能力內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，以概念教學(xué)為載體，以概念形成教學(xué)中科學(xué)思維能力的培養(yǎng)和概念應(yīng)用教學(xué)中科學(xué)思維能力的培養(yǎng)為研究重點，提煉適合高中學(xué)生科學(xué)思維能力培養(yǎng)的相關(guān)策略。

（四）研究的思路、過程與方法1.研究思路本課題研究按照“調(diào)查篩選——課題論證——制訂方案——實踐研究——交流總結(jié)——申請結(jié)題”的程序進(jìn)行。第一步，對相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行收集與整理，同時進(jìn)行問卷調(diào)查，了解高中生物學(xué)概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力當(dāng)前的現(xiàn)狀和理論依據(jù)，明晰基于學(xué)生科學(xué)思維能力培養(yǎng)、概念教學(xué)的內(nèi)涵及相關(guān)理論，明確課題研究目標(biāo)、內(nèi)容，形成課題研究方案。第二步，高中生物學(xué)概念教學(xué)中進(jìn)行實踐研究。運用比較、分析、綜合、歸納、演繹、建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等方法，選取系列概念樣本，從概念形成與應(yīng)用兩個角度，探索培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的教學(xué)策略。第三步，提煉科學(xué)思維能力培養(yǎng)策略。在實踐中總結(jié)經(jīng)驗，并回歸實踐進(jìn)行檢驗、修正、完善，形成最終課題成果。本研究采取項目研究和行動研究相結(jié)合的策略。資源的建設(shè)采用項目研究的方法，分工合作。教學(xué)研究采用行動研究的策略，邊研究邊行動，邊行動邊研究，融研究于日常教學(xué)之中。

2.研究過程（1）設(shè)計論證階段：時間為2023年6月到2024年2月，首先是進(jìn)行文獻(xiàn)研究，在理論部分需要大量文獻(xiàn)考證，對國內(nèi)外基于科學(xué)思維能力培養(yǎng)下的概念教學(xué)的內(nèi)涵和特征有更清晰的整體認(rèn)識。梳理高中生物學(xué)概念教學(xué)和科學(xué)思維能力培養(yǎng)之間的關(guān)系。通過學(xué)生科學(xué)思維能力的現(xiàn)狀調(diào)查研究，反思研究過程中存在的問題，修正研究方法。（2）實踐探索階段：時間為2024年3月到2026年2月，基于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力，初步形成高中生物學(xué)概念教學(xué)的策略研究，以及基于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力，改進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)評價的研究，反思研究過程中存在的問題。（3）實踐修正階段：時間為2026年3月到2026年9月，總體提煉在高中生物學(xué)概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的初步成果，并在實踐中檢驗、修正，為成果總結(jié)和提煉做準(zhǔn)備。（4）成果總結(jié)結(jié)題階段：時間為2026年9月到2026年12月，課題成果全面總結(jié)提煉階段，匯編論文集、案例集，撰寫結(jié)題報告。3.研究方法（1）文獻(xiàn)研究法。研究概念教學(xué)的涵義、理論以及概念教學(xué)的教學(xué)模式與策略，以及科學(xué)思維能力中各種思維方法的內(nèi)涵。（2）調(diào)查法。調(diào)查高中生物學(xué)概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的現(xiàn)狀與問題，并作梳理、凝練，形成調(diào)查的數(shù)據(jù)和報告。（3）行動研究法。對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力目標(biāo)、促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維能力培養(yǎng)的策略研究。研究主要以案例為載體的行動研究為核心，強化在高中生物學(xué)概念教學(xué)的實踐中完善與深化，提煉教學(xué)策略。（4）課堂觀察法。憑借相關(guān)輔助工具，從課堂情境中收集資料，對學(xué)生科學(xué)思維能力的實施和評價作定性和定量的分析，達(dá)成概念教學(xué)的具體策略。（5）案例（課例）研究法。通過獲取實踐案例（課例），選取指向培養(yǎng)科學(xué)思維能力的典型教學(xué)實踐課例，分析對高中生物學(xué)概念教學(xué)教學(xué)策略的具體應(yīng)用和評價。

（五）主要觀點與可能的創(chuàng)新之處1.

主要觀點（1）概念是人類的一種思維形態(tài)，是思維的產(chǎn)物、思維的工具，也是進(jìn)行判斷和推理的基礎(chǔ)。概念教學(xué)本質(zhì)上是思維的教學(xué)，概念教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的一種途徑。（2）科學(xué)思維是高中生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，是學(xué)生應(yīng)具備的、適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。高中生物教學(xué)中只有重視科學(xué)思維能力的培養(yǎng)，“授人以漁”方能使學(xué)生思維水平提升，不落后于知識生長速度。（3）概念教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的載體，以在概念形成教學(xué)和概念應(yīng)用教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等科學(xué)思維能力為研究突破口，可以有效促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維能力發(fā)展。2.可能創(chuàng)新之處（1）研究對象的創(chuàng)新。概念是教學(xué)的基礎(chǔ)，以概念教學(xué)為載體，拓展了培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的基本途徑和方式。（2）研究思路的創(chuàng)新。創(chuàng)造性地從概念教學(xué)的角度研究科學(xué)思維能力的培養(yǎng)策略，同時通過一線教學(xué)實踐驗證策略的有效性，以提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。（3）研究內(nèi)容的創(chuàng)新。圍繞概念形成教學(xué)和概念應(yīng)用教學(xué)提煉高中生物學(xué)概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的相關(guān)策略，以促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維能力的提升，促進(jìn)教師概念教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，優(yōu)化教學(xué)改革，進(jìn)而提高教育教學(xué)質(zhì)量，彰顯生物學(xué)課程的育人價值。

（六）預(yù)期研究成果成果名稱成果形式完成時間階段成果（限5項）高中生物學(xué)概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略研究實施方案2023年10月高中生物學(xué)概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略研究教學(xué)案例集教學(xué)案例2024年12月高中生物學(xué)概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略研究中期研究報告2024年12月高中生物學(xué)概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略研究現(xiàn)狀調(diào)查分析調(diào)查報告2024年6月高中生物學(xué)概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略研究學(xué)科教學(xué)論文學(xué)科教學(xué)論文2024年12月最終成果（限3項）高中生物學(xué)概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略研究論文集、案例集論文、教學(xué)案例2026年12月高中生物學(xué)概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略研究結(jié)題報告2026年12月高中生物學(xué)概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略研究鑒定書鑒定書2026年12月（七）完成研究任務(wù)的可行性分析（包括：①包括課題主持人在內(nèi)的課題組核心成員的學(xué)術(shù)或?qū)W科背景、研究經(jīng)歷、研究能力、研究成果；②研究基礎(chǔ)，包括圍繞本課題所開展的文獻(xiàn)搜集、調(diào)研和相關(guān)論文等；③完成研究任務(wù)的保障條件，包括研究資料的獲得、研究經(jīng)費的籌措、研究時間的保障等。）1.研究力量本課題組成員中，有長期進(jìn)行思維教學(xué)研究、對教育教學(xué)有深入研究的特級教