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生物科學思維的培養范文1
關鍵詞：生物統計學；統計思維；應用意識
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）44-0191-03
生物統計學是利用概率論和數理統計的原理和方法研究生物數量性狀變化規律的一門學科，是應用數學領域的重要學科分支[1]。它涵蓋了生物學試驗設計、數據收集和數據整理、統計分析方法的選擇以及統計結論的得出與解釋等內容。生物統計學不僅廣泛應用于傳統的生物學、生態學、醫學、藥學和農學等各學科專業中，也是現代分子生物學研究中數據分析的重要工具[2]。數據分析與處理能力是當今生物學領域科研工作者的必備技能之一，且隨著生物組學時代的來臨，生物統計學的應用更加廣泛和深入，生物統計學在高校生物學課程體系中的位置也愈發重要，肩負著培養學生數據分析技能和科研素養的重要使命。因此，生物統計學已成為我國高等院校生物科學類專業的一門基礎課程，也是廣東海洋大學水產養殖學專業的一門專業必修課。
然而，生物統計學課程不同于其他的理論基礎課和專業課，其最大特點是概念抽象、公式復雜、計算煩瑣，是一門教師和學生普遍反映難教、難學、難懂的課程，這也導致學生缺乏學習興趣和動力，難以取得預期的教學效果[3]。為此，本文將結合筆者近年來水產生物統計學的教學實踐，就如何培養學生統計思維能力和應用意識進行分析和探討，以期為水產生物統計學課程的教學提供一定的參考。
一、統計思維能力培養
生物統計學作為一門工具學科，是一種思維方法（或統計思想）在生物學中的應用。學習生物統計學就是要學會利用統計思想分析問題和解決問題。姚亮等（2015）歸納了四條統計思想，分別是或然性思想、小概率原理、大概率原理和信息最大化原理。這些統計思想存在于生物統計學理論體系的各個角落，共同構成了統計學學科的思想基礎。為此，生物統計學的課堂中，教師應將核心統計思想的闡述貫穿于基礎理論知識講解中，努力幫助學生理解復雜統計理論和方法的思想本質。
1.注重核心統計思想的講解是培養學生統計思維能力的首要任務。生物統計學教學活動中，由于較多的數學推理與計算等難點需要講解，因此會占用教師較多的授課時間和精力，從而面臨能力培養難于知識傳授的困境，這就與“知識傳授與能力培養”的高等教育課程基本培養目標相違背。另一方面，正是因為生物統計學課程較大的教學與學習難度，才更需要學生掌握核心的統計學思想及應用統計學思想思考問題的思維模式，這樣才有助于學生更深層次地理解理論性較強的具體統計理論與方法，并將其靈活運用于解決各種實際科研問題。
舉例來說，若某事件發生的概率很小，其在一次（或極少次）試驗中幾乎不可能發生，統計學上將該事件稱為小概率事件。小概率事件對應的小概率原理是假設檢驗理論的思想基礎，幾乎所有假設檢驗的推理均是依據小概率原理來進行的。具體來說，首先假定原假設成立并進行檢驗統計量的計算，推導出其為一小概率事件，那么依據小概率原理則有理由相信原假設在概率上是不成立的；反之，若無小概率事件的發生，則無充分理由質疑原假設。顯然，小概率原理是假設檢驗理論最為關鍵的思想基礎。倘若教師在講授假設檢驗理論之前注重小概率事件原理的講解，便能幫助學生更好地理解統計推斷的推理過程和判斷依據。同樣，注重或然性現象（隨機性現象）、大概率原理以及信息最大化原理等統計思想的講解，對于幫助學生透徹理解統計學基本理論、培養學生統計思維能力均具有十分重要的作用。
2.模型構建訓練及實例結合教學是培養學生統計思維能力的主要途徑。源于數學學科分支的統計學可以理解為對現實問題的抽象概括，即現實統計問題的模型化表達。比如，生物統計學中的方差分析將總變異分解為組內變異和組間變異兩部分，分別代表誤差和試驗的處理效應，并將生物學中的各種控制試驗采用統一的符號及線性公式來描述，進而計算統計量來衡量因素的效應值。教學過程中教師可要求學生將實際科研問題中的因素、水平、重復、組間、組內等具體名詞代入方差分析的理論線性模型，反復開展模型構建訓練，以加深對方差分析的理解。再如假設檢驗，一般將檢驗過程分為“假設提出”、“選擇及計算統計量”、“確定顯著性水平”和“統計推斷”四個步驟，而任何實際問題的假設檢驗分析均可構建為由這四個步驟構成的模型。課程講授初期務必嚴格要求學生遵守“四步走”的分析流程，進行統計模型的構建訓練，不斷增強學生對該統計模型的熟悉程度，這樣做，讓同學們在更好地掌握統計學理論知識的同時，又培養了其模型思維能力。
實例結合教學是生物統計學教學的重要方法，也是模型構建訓練的重要組成部分。課堂教學活動中，教師可選擇一些貼近生活、科研與生產的實例來講解抽象的統計學理論和模型。比如，筆者在講解假設檢驗理論時，選用水產飼料裝包機工作是否正常的實例來講解假設檢驗的基本步驟。首先提出原假設和備擇假設，講解兩種假設各自表示的實際含義；根據“裝包機是否工作正常”及“額定標準”確定檢驗統計量為樣本均值并計算；確定P值后，做出統計推斷，并解讀統計結論所代表的實際統計學含義。
通過以上模型構建訓練和實例結合教學，將抽象的統計學理論、方法與具體的實際問題相結合，達到化繁為簡的目的，進而提高生物統計學的教學效果。當然，模型訓練與實例結合教學是一項系統工程，需要教師投入更多的時間和精力備課，并循序漸進地將其貫穿于整個生物統計學的教學過程。
3.計算機輔助分析訓練是培養學生統計思維能力的有效措施。生物統計學基本理論往往涉及復雜的推理和計算過程，而作為生物專業的學生并無必要完全掌握其中的每一個具體細節和過程。從生物統計學課程的教學目的來看，基本原理和知識的講解固然非常重要，但更應強調對學生的生物學試驗設計、數據收集、分析以及處理技能的培養。生物統計學教學的最高目標是讓學生從抽象、復雜的統計學知識中解放出來，學會利用計算機統計工具高效地進行生物數據的分析、處理和解釋。更為重要的是，計算機輔助分析過程中的數據錄入、統計方法的選擇與應用、適用前提條件的判斷以及結果的解釋等各環節的實訓操作是學生對統計思想、統計模型的再次復習和鞏固，是培養學生統計思維能力的有效措施。
二、統計應用意識培養
生物統計學是探討生物學研究的試驗設計、數據收集與整理、分析與推論，并最終從樣本信息中獲取有關總體的科學可靠的結論的科學，是將數學方法應用于生物學研究領域的工具學科，是生物科學應用型人才的必備知識，也是廣大科研工作者從事科學研究的重要工具和手段。因此，著力培養學生綜合運用生物統計學知識和方法的能力、增強學生分析問題與解決問題的能力，進而提高學生的綜合素質和科學素養是生物統計學課程教學的又一目標。
1.教材選擇與課程內容體系的優化。教材是體現教學內容和教學要求的知識載體，也是教學最基本的工具，它不僅是教師進行教學的依據，而且是學生獲取知識的重要資料。生物統計學課程主要包括統計理論知識和統計軟件的使用兩部分內容，二者相互依存，不可分割。因此，教師應結合課程屬性，選擇統計理論與實際學科相結合、統計原理與試驗設計相結合、統計學方法與統計軟件相結合的生物統計學教材進行教學較為合適；同時選擇若干具有一定實用性且難易程度、側重點不同的參考書讓學生課后參考學習，以取長補短，開闊學生視野。其次，在生物統計學課程課時減少和教學內容增加的現實背景下，課程內容體系的編排和優化在兼顧該課程的理論性的同時，更要突出其應用性和實踐性。也就是說要根據教學內容的難易程度和理論的系統性，合理分配學時；盡量壓縮復雜統計學定理的證明和公式數理推導等內容，相應增加統計學基本理論和統計分析方法及其應用的內容。
2.加強生物統計學的計算機輔助實驗教學，重視知識的應用性。計算機技術的發展給統計學帶來了巨大的變化，它幫助科技工作者擺脫了繁重的手工計算的麻煩，同時計算機技術的發展和計算機技術在統計學中的應用，為培養學生分析問題、解決問題的能力，提高其綜合素質提供了廣闊的空間。因此，教學過程中應適當壓縮統計學理論的教學時間，注重統計學軟件的操作，增加學生上機操作時間。筆者在各基本理論知識講授完畢之后，開設相應實驗課程，講授統計軟件的使用方法和演示例題的計算及分析過程；同時，要求學生結合實例，進行計算機軟件的操作，重點掌握統計軟件的數據錄入、儲存，各種基礎統計方法的選擇與應用、適用前提條件的判斷、結果的解釋等內容。在計算機輔助實驗教學中，利用統計軟件把基本原理與統計方法的實際應用有機結合起來，不僅使復雜的統計數據處理工作變得簡單，而且充分調動了學生的主觀能動性和學習興趣，從而提高了學生的統計學應用能力。
3.合理運用案例教學和專題訓練，強調知識應用性。生物統計學課程的理論性強、內容抽象，照本宣科的傳統教學方法，更會使學生失去學習興趣，不利于培養學生獨立思考能力，且難以取得良好的教學效果。案例教學是實現以應用能力培養為導向的生物統計學課程教學改革目標的一個重要手段。教師將生物學領域的科研工作或生產實踐等案例貫穿到教學過程中，應用統計學理論知識對試驗設計、方案制訂、樣品采集與測量、數據收集整理、數據的統計分析等各個研究步驟進行講解與分析，既增強了學生的學習興趣，又培養了學生的統計學思維及統計學應用能力。教師在案例選擇上，盡量減少陳舊的、與社會發展不相適應的實例，及時增加統計學課程呈現的新理論、新方法和新應用，將反映專業發展最前沿的成果實例轉化為教學內容，使學生在掌握統計學理論的同時及時了解專業技術發展和應用的最新動態，與時俱進，適應專業發展的需要，提高學生的科研素質。
專題訓練是培養生物統計學應用能力、達到從感性認識到理性認識的又一有效途徑。教師可以將統計學課程內容分為若干模塊，每一模塊包含若干統計學方法，并分專題講解各種統計方法和理論在生物學中實際應用。通過專題訓練培養學生提出問題、分析問題和解決問題的思維習慣，引導學生合理、科學地應用統計學方法，進而逐步掌握生物統計學的基本原理及常用統計方法。
4.改革考核方式，突出統計工具的運用能力?？荚囀歉叩仍盒５囊粋€重要教育制度，考試成績是檢驗教學質量和學生學習效果的一項重要指標。考核方式的合理與否，決定著教學效果的好壞以及學生學習積極性能否得到最大限度地調動。目前我國許多高校的考試制度和考核方式缺乏一定合理性和靈活性，如以閉卷考試為主和限定的考試題型等。就生物統計學課程而言，這種考核方式不能真正體現生物統計學課程的本質屬性，不能全面考察學生對生物統計學原理的掌握及運用能力。為此，筆者認為生物統計學的考核方式應實行考查學生掌握理論知識與統計方法應用技能結合情況的綜合考核方式，將考核成績分為三個部分：平時成績（占20%，包括課堂表現、出勤率、作業情況）、理論考試成績（30%）和上機操作考試成績（50%）。閉卷考試命題應突出基礎性和實用性，少出或不出理論性強但無實際應用的偏題，同時考慮學生掌握基本知識的程度及靈活應用知識的能力；上機操作考試部分是在計算機上進行試驗數據的整理、輸入、分析和統計結論的獲得等，是考查學生應用統計學軟件對常用統計方法的分析運用能力。采取閉卷考試和上機操作考試有機結合的考核方式，同時加大上機操作的考核比重，既調動了學生學習的主動性，擺脫了單純的應試考核模式，又培養了學生運用統計學理論和方法解決實際問題的能力，提升了學生的統計學應用能力。
三、結語
針對生物統計學課程的屬性和特點，筆者認為生物統計學的教學既要注重學生統計思維能力的培養，也要重視學生統計學應用意識的培養。為此，本文探討了培養學生統計思維能力的主要途徑和方法，主要包括統計思想講解、模型構建訓練與實例結合教學及計算機輔助分析訓練；同時，本文還從教材選擇與課程內容體系的優化、加強計算機輔助實驗教學、合理運用案例教學和專題訓練及改革傳統考核方式等方面闡述了培養學生統計學應用意識的教學策略。隨著生物組學時代的來臨，科研數據分析和處理能力將顯得尤為重要，相信以上教學方法和策略的應用，將會顯著提高學生運用生物統計學知識分析問題、解決問題的能力，幫助學生抓住生物統計學的發展和應用機遇。
參考文獻：
[1]張力，甘乾福，吳旭.SPSS19.0（中文版）在生物統計中的應用[M].廈門大學出版社，2013.
生物科學思維的培養范文2
【關鍵詞】發散；思維空間；思維途徑
新一輪的課程改革，物理課程從過去的“物理教學大綱”轉向現在的“物理課程標準”它對物理課程目標、課程基本理念、科學內容、課程實施和課程評價等，都提出了全新的理念。而發散性思維有利于開啟學生心扉，激發學生潛能，提高學生素質，對造就創造性人才至關重要。因此，我們應充分利用現有的課程資源，因地制宜，多渠道、多方位地培養和拓展學生的發散思維能力，來切實提高教學效益，促進課程改革的實施。
一、誘導學生進入發散思維空間
在物理教學過程中，教師可以利用多種機會，讓學生不知不覺地步入發散思維的空間，讓學生順著知識的發生過程去想象、猜想、從而激發學生的探知欲望，使其“欲罷不能”。
1.激發興趣，把握時機
在教學中，物理教師可以通過精彩的實驗，配合生動的語言，使學生進入一種“情”境，激發學生學習的興趣。如在入門教學中演示“燙不死的金魚”的實驗：把圓底燒瓶傾斜，放入一條小金魚，再對上部水加熱至沸騰，學生大嘆金魚“薄命”。然而想象中的事情竟然沒有出現，小魚依然暢游，學生竟認為老師在變魔術，紛紛要求登臺試摸水是否真“燙”了，驚奇之余，學生的探知欲望被激發起來，對學習物理感興趣了。從而激發起探索物理科學奧秘的動力，為學生發散思維的培養提供了良機。
2.鼓勵猜想，創設氛圍
牛頓曾經說過：“沒有大膽的猜想，就不會有偉大的發現?！币虼?，我在教學中充分挖掘出教材中的猜想因素，適時鼓勵學生大膽猜想。如在講到“牛頓第一運動定律”時，先讓學生大膽設想：
（1）讓一輛小車從等高的斜面上分別滑到水平放置的毛巾、紙板、玻璃上時，小車運動的距離，小車受到的摩擦力分別怎樣？
學生猜想后，再進行實驗。他們的猜想成功了！我及時地進行表揚，他們體驗到成功的喜悅和思考的樂趣。于是，我讓他們繼續猜想下去：
（2）若滑到比玻璃還要光滑的物體上，又怎樣？
（3）若在沒有摩擦的物體上，小車在水平軌道上將怎樣？
（4）運動著的物體在不受外力作用時將怎樣？
他們各自發表自己的見解，課堂上一片暢抒己見的氣氛，讓人興奮，讓人感動，他們的想象力、分析推測能力、自信心都得到了較好的發展，學生體會到自己猜測發現的樂趣，為發展思維的培養提供一種民主、平等、和諧的氛圍。
二、培養學生發散思維的途徑
學生已經產生一種自發的好奇心，在此基礎上逐步培養學生的發散思維，培養他們解決問題的思路朝各種可能的方向擴散，從各種可能設想出發，增強他們學習的主動性和探索性。
1.教學方法力求“主”
教學過程中必須充分發揮教師的主導作用，充分發揮學生的主體作用，以發展智力為出發點，培養學生的思維能力。在教學方法上應做到三點：一、引導學生敢想敢問，培養學生發現問題、提出問題的能力，鼓勵學生海闊天空地想，打破砂鍋問到底。二、給學生的奇想、怪想、假想給予肯定，因猜想和假想在科學發展史上不乏成功之例。三、努力創設情境，調動學生的非智力因素，激發其學習動機。如在演示“紙盒燒水”的實驗時，我在講臺上放一盞酒精燈，然后舉起一張紙問：“這張紙放到點燃的酒精燈上，會燃燒嗎？”“會。”“那么用紙折成一只盒子放在燈上會不會燃燒？”“當然會?！蔽覍⒓埡欣镅b滿水，待紙盒濕透了，倒出水，放在點燃的酒精燈上，結果紙盒沒有燒起來。學生說：“這有啥稀奇，濕的當然燒不起來?！薄盀槭裁醇埡袧窳耍筒粫饋砟?？”我接著問：“那干的紙盒就一定能燒起來了嗎？”于是我又做了“紙盒燒水”的實驗，水燒沸騰了，而紙盒卻沒有燃燒，此時學生已處于幾欲言而不能的“憤”“悱”狀態，學生可以多開端產生許多聯想，獲得各種合理的結論，從而拓寬發散思維的空間。
2.解題思路求“變”
物理思維應從舊的模式中解脫出來，通過一題多解，一題多變，隨機應變的思考問題，引導學生主動克服思維的障礙，打破他們原有的思維定勢，鼓勵學生發展求異思維，挖掘新的解題方法，越獨特越好。如：關于“氣球”，說說與它相關的物理知識，學生想到了很多：氣球可以演示聲音的產生；可作為絕緣體；可演示物體在空氣受到浮力；可說明分子很小等等，學生一連串說了很多實驗。接著又有一位學生提議，既然氣球能演示這么多物理實驗，那其它生活中的物品呢？于是學生們又想到用鐵釘、玻璃、雞蛋等都可用來演示許多相關的物理原理。這樣一來他們展開了豐富的聯想，使他們的心理活動暢通無阻，善于舉一反三，觸類旁通。
3.實驗教學中求“異”
加強實驗教學，可提高學生觀察能力，動手能力和思維能力。傳統的實驗教學存在很多不足，做演示實驗時，老師做，學生看，可見度很低，而學生實驗則是結合現成器材，指定方法和步驟進行操作，學生被動且茫然無措，學生不可能有主動性和創造性。這就需要教師改進實驗教學，一方面要多給學生操作機會，建立信心和膽量，學生實驗觀察，另一方面，給學生實驗過程中的主動權，如：在初三的一次復習課上，我給學生出了一道開放性實驗題“測定某液體的密度”，器材任選。學生自己動手設計實驗方案，運用計算密度的定義式、壓強、浮力等多種物理原理，單是運用浮力的知識測液體的密度，學生就有五種不同的方案，他們能動而獨立地運用現有知識，選用不同的器材、方法共達十余種。學生獨辟蹊徑，標新立異，多角度，多方位剖析問題，具有自己獨特的見解。這樣有助于學生開拓思路，使他們的發散性思維更靈活。
生物科學思維的培養范文3
【關鍵詞】 創造性思維能力 學生 培養
一、通過聯想訓練，培養創造性思維能力
聯想是由所感知或所想的事物想起相關的事物的思維活動。聯想雖然并不能直接產生有創新價值的新的形象，但它卻為能夠產生新形象的想象思維活動提供一定的基礎。通過自由想象可探索各種解決問題的方案，通過強制聯想可找到實現預期目標的途徑。聯想的主要類型有接近聯想、相似聯想、對比聯想和因果聯想。1.接近聯想。接近聯想是指由于時間或空間上的接近而引起的不同事物間的聯想。例如提起有絲分裂中期的細胞特點（紡錘體清晰可見，染色體的著絲點排列在細胞的赤道板上），就可能聯想到細胞分裂后期每一個著絲點一分為二，兩個姐妹染色單體也隨著分開，紡錘絲不斷地收縮變短，牽引著分開的兩個染色體移向兩極。這就是一種時間接近聯想。當看到根的結構的掛圖時，可能會起到莖的結構，甚至會想到葉的結構。這就是空間接近聯想。 2.相似聯想 。相似聯想是指由于外形或意義相似引起的聯想。比如，當看到油菜的花時，就會想到白菜的花和蘿卜的花，這就是外形相似聯想；當看到人身體上的血管時，就會想到植物的導管和篩管，這是意義相似聯想。 3.對比聯想 。對比聯想是指由于事物間完全對立或存在某種差異而引起的聯想。比如，當看到光合作用的公式（二氧化碳＋水有機物（儲存能量）＋氧氣）時，立即會想到呼吸作用的公式（有機物＋氧氣二氧化碳＋水＋能量）。4.因果聯想 。因果聯想是指由于兩事物間存在的因果關系而引起的聯想。這種聯想往往是雙向的，既可以由原因想到結果，也可以由結果想到原因。在科學研究中，得益于因果聯想的例子很多，我國植保專家李連昌發明微粒塑料性誘芯就是典型一例。當李連昌手捏著一只棗粘蟲的雌蛾時，總有一群雄蛾追隨，這使他聯想到，一定是雌蛾體內釋放了一種性信息素所致，由此他研制成功了棗粘蟲性信息素，并制成微粒塑料性誘芯，殺蟲效果甚佳，被國家認定為重大發明。
二、通過想象訓練，培養創造性思維能力
想象是人腦在原有形象的基礎上加工改造，形成新形象的思維過程。想象的具體類型主要有三種，即再造想象、創造想象和幻想。 1.再造想象 再造想象是根據一定的詞的描述（言語、文字）或圖樣（圖表、圖解符號、模型等）的示意在頭腦中形成相應的新形象的想象。例如，生命起源的教學，由于生命起源過程學生無法直接感知，只有借助于教師的語言和畫面給學生創造一個想象的情景和氣氛，使他們仿佛置身于遠古的地球，思維隨著畫面的變化而自由馳聘，各種表象在大腦中變化、組合，學生在理解生命起源過程的同時，也完成了再造想象。 2.創造想象 。創造想象是不依據現成的描述而獨立地創造出新形象的想象。例如，將DNA的結構模型拆卸成零件，再讓學生動手組裝成結構模型， 恰如科學家當年創造這些模型一樣，啟發學生也重新來一次創造。再如讓學生自己設計實驗方案來驗證某些生命現象和規律。有的學校在做完"葉綠體中色素的提取和分離實驗"后，教師鼓勵學生依據分離原理設計出其他方案。學生提出：①用汽油做層析液；②用毛細玻璃管沾些色素提取液立在園形濾紙中心；③以粉筆取代濾紙條做實驗。在此基礎上，組織學生對這些設計進行分析討論，從中選出可行的方案進行實驗，以檢驗是否成功。這樣學生在獨立地進行形象分析、實驗設計、結果預測、直到進行實驗的全過程中，都必須經過自己的創造想象。 3.幻想。 幻想是創造想象的一種特殊形式，是一種與主觀意向相結合并指向未來的想象。由于幻想的結果超越現實太遠，有的甚至很難實現，所以人們往往把幻想同不切實際等同起來。其實許多幻想并非是真的不能實現，而只是受制于人的認識水平，才被人舍棄的。培養現實的幻想精神，對于開發智力確實是不可忽視的，在生物教學中，應經常提出一些能激起學生幻想的問題。如講完新陳代謝以后可提出如下問題：對于大多數生物來說，新陳代謝越緩慢其壽命越長，為了提高人的壽命，你能想出哪些方法？
生物科學思維的培養范文4
【關鍵詞】高中物理 創造性思維 課堂 培養
一、課堂中加強對學生創新意識的培養
在高中物理課堂教學中，教師應該加強對學生創新意識以及正確世界觀、人生觀的培養。教師可以充分利用一些知名物理學家在探索物理知識時的故事來作為學生教育的榜樣，教師可以介紹物理學的一些基本歷史過程，以及各個物理定理和知識的發現過程，并對物理學家在這一過程中所表現出的創造性思維進行描述，進而使學生從中學習到他們寶貴的思維、意志以及對新鮮事物的好奇心理，讓學生充分了解物理學對社會發展的重要性，激發他們學習物理的熱情，并主動將想象力和創造力應用到其中。在教學中，教師可以緊密結合當前社會中的一些熱門話題，如能源問題、污染問題等，使課堂內容與社會生活更加貼近，這有助于學生興趣和好奇心理的培養，從而實現學生創新意識的培養。
二、通過物理實驗教學培養學生的創新思維
物理學科是一門建立在實驗的基礎上的學科，因此，教師在進行物理實驗教學時應該注重對學生創新思維的培養和挖掘。
1.利用演示實驗來激發學生的探索精神
傳統的演示實驗教學，常常是教師進行簡單的操作演練，學生只是一名普通的觀眾，根本沒有機會進行真實地參與，這對學生創新思維的培養非常不利。因此，教師在實驗演示時應該積極引導和鼓勵學生提出問題，并想象實驗的過程和結果，然后再進行實驗演示。通過這種方法可以有效的提升學生的探索欲望，在學生的思維中形成一種激烈的思維沖擊，對學生的創新思維培養有著積極地作用。
2.通過驗證性實驗來培養學生的創新思維意識
傳統的物理驗證實驗教學中，教師常常將學生分為幾個小組，然后進行實驗的講解和示范，最后讓學生按照規定好的實驗方式進行實驗。這種實驗教學方法的結果往往是，學生完成實驗后根本不知道實驗的真正目的是什么，有的同學甚至直接將實驗過程和方法完全忘記，在以后的考試中遇到這一實驗問題時還是無從下手。
例如，高中物理實驗中的螺旋測微器讀數，一直是學生考試中容易出現錯誤的實驗，問題的根本還是學生沒有真正掌握這一儀器的使用方法。因此在實驗教學中，教師應該糾正學生那種小組實驗無所謂的心理狀態；教師應該將以往的分組實驗改變為探索型實驗方式，大膽地讓學生自己設計實驗。教師只需要將實驗的最終目的和使用方法傳授給學生，而后讓學生自由組合，挑選適合的實驗儀器，并根據自己的方式來進行各種實驗表格的設計和各種實驗數據的處理。
此外，教師還應該在實驗教學中設計一些探索性的問題，然后鼓勵學生利用現有的儀器來進行實驗，并得出自己的結論。這樣可以使學生真正成為試驗的參與和設計者，并積極主動地通過自己的思考去完成實驗，而不是利用固定的方式去重復實驗。
三、利用問題情境來引發學生進行探究
對于高中物理而言，引導學生進行科學的探究是培養學生創新思維的重要方法，而科學探究最重要也是最關鍵的問題就是要讓學生自己來提出問題，教師應該在教學中注重利用問題情境來引導學生提出問題，從而更好地激發學生的探索欲望，更加有效地提升學生的創新思維能力。
問題的提出可以說是創新思維的起點，在高中物理教學過程中，教師如果沒有通過情境創設就直接進入到知識的傳授過程中去，那么學生的學習情緒和學習狀態就不會處于一個最佳的狀態，學生非常容易產生一種對知識的冷漠和厭倦情緒，這對學生的學習和創新思維的培養都是非常不利的。相反教師如果能為學生創造一種探究和學習氛圍，那么學生的學習積極性和創新思維都會得到有效的提升。
無論是什么樣的創新，都是在遇到相應的問題時產生的。在物理課堂教學時，教師不能簡單的成為知識的講授者，更應該成為各種疑問和問題的創造者，教師應該盡量創設出符合高中生實際情況的高質量問題，來引導和啟發學生進行探究，并對問題進行有效地解決，進而實現對學生創新思維能力的培養目的，科學合理的情境能夠引導學生發現問題，并有效地激發學生的學習愿望。學生如果不具備必要的問題思維，那么學生的創新思維以及創造性意識也就無從談起。在教學中，教師可以在不同的階段進行情境的創設，比方說思考后、模仿后、猜想后等。學生的創新意識需要教師不斷進行挖掘，只有能夠提出問題才是創新的開始，發現現實中的問題是提出問題的重要前提，只有教師創設的情境深深吸引學生后，才能夠使學生在特定的情境中進行問題的思考和思維的發散，最終實現思維的創新。所以，在教學過程中，教師不僅要重視整個教學過程的問題創設，還應該注重一些細節方面的情境創設，從而在課堂中讓學生全面的進行思維的創新，培養學生的創新能力和發掘自身的學習潛力。
四、開展研究性學習活動，促進學生創新能力的發展
生物科學思維的培養范文5
課堂教學中提問是教師最重要的語言活動，是教師全部教學技能的一個主要組成部分。早在《學記》中，就有系統的關于“善問”、“善待問”的經驗論述。古希臘的蘇格拉底也曾運用這種方式，他將提問稱為“產婆術”。在半個世紀以前，史蒂文斯發現高中教師在課堂上平均每天幾乎要問400個問題。學生的思維是從問題開始的，疑問是思維的第一步。“不憤不啟，不悱不發”，“學而不思則罔，思而不學則殆”（孔子語）；“讀書無疑者則須教有疑，有疑者卻要無疑，到這里方是長進”（朱熹語）；“思維自驚奇和疑問開始”（亞里士多德語）。課堂教學中疑問產生的主要渠道是教師的提問。因此，課堂教學中利用提問來培養學生的思維是必不可少的，也是切實可行的。
下面就物理思維的特點和筆者在教學過程中的一些具體做法作一闡述。
1.思維的深刻性反映了思維的抽象程度和邏輯水平，以及思維活動的廣度、深度和難度。它表現在能深入地、邏輯清晰地思考物理問題；善于把握物理事物的本質和規律，而不被表面現象所迷惑；善于開展系統、全面的物理思維活動，善于從整體上用聯系的觀點認識物理事物和物理知識。
例1：在進行“自由落體運動”這一節的新授課時，學生對于“重的物體與輕的物體誰下落得快”這一問題在初中已經有了一定的認識，但如何從這一古老的問題開始引入“自由落體運動”這一理想的運動形式，卻值得思考。筆者在教學過程中設計了一些過渡性的問題進行了嘗試。
（教師）問：現在我們一起來思考一個古老的問題：重的物體與輕的物體誰下落得快？
（學生）答：重的下落得快；重的與輕的下落得一樣快。（學生中明顯存在著不同意見）
教師：讓我們通過實驗來試一下。
演示：讓兩個長短明顯不同的粉筆頭從同一高度同時落下，發現兩者基本同時落地。
學生：不同重量的物體下落得一樣快。
演示：取兩張同樣的紙片，將其中的一張揉成團，并使它們從同一高度同時落下，發現紙團先落地。
學生：相同重量的物體下落得不一樣快。
問：此時重的與輕的物體下落快慢有規律嗎？
答：沒有。
問：因此單純地問“重的物體與輕的物體誰下落得快”有意義嗎？原因是什么？
答：沒有意義。原因是這里存在空氣阻力。（學生在初中已經學習了這樣的知識）
教師：為了研究落體問題，我們必須先從簡單的開始：創設一個沒有空氣阻力，或者空氣阻力足夠小而可以忽略的情境，來研究重的物體與輕的物體誰下落得快。
演示牛頓管實驗，并引入自由落體運動。
以上的提問及現象演示，不僅說明了一般情況下落體運動快慢的無規律性（對于這一點學生開始是沒有意識到的），而且滲透了科學研究的方法和科學研究的一般程序：從簡單到復雜，從研究理想化的情況開始再過渡到對實際問題的研究，從而培養了學生思維的抽象程度和邏輯水平，提升了學生思維的深刻性。
2.思維的靈活性是指思維的靈活程度，能根據客觀事物情況的變化而變化，能從不同角度、不同方面去思考問題；善于應用不同的知識，用不同的方法正確地解決問題；善于組合分析物理問題，伸縮性大；思維的結果具有多樣性、靈活性和合理性。
例2：如圖1，質量均為m的a、b兩球固定在輕桿的兩端。桿可繞o點在豎直平面內無摩擦地轉動。已知兩物體距o點的距離為L 、L ，且L ＞L 。今在圖示位置由靜止釋放，則在a下降的過程中()。
A、桿對a不做功
B、桿對a做負功
C、桿對a做正功
D、以上說法均不正確
這里可以設置一組問題引導學生思考。
問：應該根據什么來判斷一個力做功的正負？
答：根據力的方向和物體速度方向的夾角。
問：此處桿對 a球作用力的方向如何？
答：沿桿的方向。
（此時可提醒學生注意桿和線的區別，說明桿對a球作用力的方向不一定是沿著桿的方向。）
問：既然這里力的方向不明確，那么如何判斷力做功的正負？可否從力的作用效果來考慮？
答：可以從功和能的相互關系來考慮。這里具體表現為功和機械能的相互關系。
問：a的機械能如何改變？
答：勢能變小，動能變大，但兩者之和即機械能的變化情況不明了。
問：轉化一下思維角度，a 和b 總的機械能具有怎樣的特征？
答：系統的機械能守恒。（恍然大悟）b的重力勢能與動能均變大，所以b的機械能變大，所以 a的機械能變小。而 a的機械能的變化只是由于桿對其作用的結果。所以桿對 a做負功。
以上的一系列設問，一方面成功地幫助學生完成了一個力做功正負情況的判斷，更重要的是學生在分析提問的過程中體會到了變換思維角度對于解決問題的幫助，提高了思維的靈活性。
3.思維的批評性是指思維過程中能嚴格估計思維材料和檢查思維過程，善于獨立思考，不受暗示干擾，善于發現問題，提出疑問，進行爭論，不斷分析解決問題所依據的條件，反復檢查已擬訂的假設、計劃和方案；善于客觀地考慮正反兩方面的結論；善于明辨是非曲直，不人云亦云。
例3：如圖2，A、B為帶異種電荷的小球，將兩不帶電的導體棒C、D放在兩球之間，當用導線將C棒左端點x和D棒右端點y連接起來的瞬間，導線中的電流方向是：
A、xy
B、yx
C、沒有電流
D、先是yx，然后 xy
圖2
初次遇到該題的學生容易受到C、D棒上感應電荷分布情況的干擾，認為電流方向是由正電荷的“聚集地”y處流向負電荷的“聚集地”x。
此時可設問：電流的方向是如何規定的？
答：正電荷定向移動的方向為電流方向。
問：正電荷定向移動的原因是什么？
答：是因為電場力的作用。
問：電場力的方向與電場線的方向有何關系？
答：正電荷所受電場力的方向即為該處電場線的方向。
問：電場線的方向即為電勢降低的方向，因此，電流方向也就是正電荷移動的方向與電勢高低有何關系？
答：正電荷總是由電勢高的地方向電勢低的地方移動。電流方向即為電勢降低的方向。
問：該題中導體棒C、D的電勢誰高？
答：C高于D。
問：C的左端x與D的右端y的電勢誰高？
答：x的電勢高于y的電勢。因此此處電流方向是xy 。
學生的認識中存在許多前科學概念，認知結構中存在著許多結構不良領域。比如：力是物體運動的原因（其實力是物體運動狀態改變的原因）；小球用長為L的輕繩拉著在豎直平面內做圓周運動，恰好通過最高點的速度為零（其實恰好通過最高點時是只有重力提供向心力，速度V= ）；兩個同種電荷相對運動時，距離最小時速度為零（其實是兩電荷的瞬時速度相同）；只要電壓表兩端存在電壓就會有電流（如閉合線圈中接有電壓表在勻強磁場中平動時，有電壓卻無電流）等，這些嚴重地干擾了有效的學習過程。教學過程中若能利用有效的提問，暴露學生思維的干擾源，澄清錯誤的認識，就能不斷提高學生思維的批判性。
4.思維的獨創性表現為善于獨立思考，善于創造性地發現問題和解決問題。具體有三個特點：一是獨特性，二是新穎性，三是發散性。
例4：如圖3，勁度系數為K 的輕彈簧兩端分別與質量為m 、m 的物塊1、2拴接。勁度系數為K 的輕彈簧上端與物塊2拴接，下端壓在桌面上（不拴接）。整個系統處于平衡狀態，現施力將物塊1緩慢豎直上提，直到下面那個彈簧的下端剛脫離桌面，在此過程中，物塊1的重力勢能增加了多少？
在課堂教學過程中，我發現有一位學生給出了這樣的解法：
將兩彈簧串接后的勁度系數為：K=
開始兩彈簧的形變量總和為：X=
則題中所求的物塊1的重力勢能增加量為：
X=
但該學生卻無法給出這種解法的合理解釋。其實這種解法是一種等效思維的體現。從物塊1和外力作用的角度看，圖3可等效成圖4，物塊1和2粘在一起并與兩彈簧拴接。當外力豎直向上提，直到彈簧K2的下端剛離開桌面的過程中，物塊1上升的高度等于開始兩彈簧形變量的總和。而這一升高量與原題中物塊1的上升高度是一樣的。
課堂教學過程中出現的許多隨機性問題的背后，就隱藏著創造性的思維。只有在課堂中留給學生更多的表現機會，不隨便否定學生的隨機行為，才能不斷發現并培養學生思維的獨創性。
5.思維的敏捷性是指思維過程的速度，能快速、準確地抓住所學內容，在頭腦中內化；能迅速、準確地利用原有的知識發現問題癥結，提取相應的知識和方法，正確解決問題。
比如在引入新概念時，增設過渡性問題，使新概念融入學生原有的認知結構，培養學生思維的系統性。
例：在引入新的物理范疇時，均有描述該物理范疇的特征物理量。比如：描述勻速直線運動的特征物理量有S、v、t等，描述勻變速直線運動的特征物理量有S、v 、v 、a、t等，描述理想氣體的特征物理量有P、V、T等，描述電場的物理量電場強度E、電勢U等。每涉及一個新的物理領域，通過提問的方式，讓學生回憶以往學習過的物理領域的特征物理量，借此形成尋求新的物理領域的特征物理量的學習動機，能夠培養學生思維的敏捷性。
當然，物理思維的系統性、深刻性、靈活性、批判性與獨創性并非涇渭分明的，課堂中的每一個問題也并非是十分確定地針對某一個特定的思維而展開的，但具體的問題對不同思維品質的培養一定有所側重，所以利用課堂提問培養學生思維品質的同時，也要設置好問題，明確問題的指向性。
參考文獻：
［1］田世昆，胡衛平.物理思維論［M］.南寧：廣西教育出版社，1996.
［2］許高厚.課堂教學技藝［M］.北京：北京師范大學出版社，1997.
［3］陳琦，劉儒德.當代教育心理學［M］.北京：北京師范大學出版社，1997.
生物科學思維的培養范文6
傳統的初中物理課堂教學教師采用的是灌輸式的教學模式，不注重培養學生的創新思維能力，從而導致出現了課堂效果以及學生學習成果不理想的情況。針對這樣的情況以及素質教育改革的需要，初中物理課堂教學教師必須突破傳統的教育理念，改革和創新物理教學方法，全面培養學生的物理創新思維能力，進一步提升教學效果。
1. 樹立創新物理教學理念
傳統的初中物理課堂教學當中教師在課堂上起著主導作用，對于學生學習理論和實踐知識的學習也主要是通過教師的單向傳授進行，從而使他們的物理學習變得被動，降低了他們的創新意識。對此教師要樹立創新性的物理教學理念，將物理教材中的重點內容提煉出來，加強開放性的提問，融入創新性的教學因素，引導學生深入理解和思考問題，并將知識內化成學習能力，培養自己良好的創新思維，積極尋求解決物理問題的新思路、新方法。教師在樹立創新意識之后，會在潛移默化當中影響和感染學生，從而啟發學生樹立創新意識，在學習物理知識的過程中善于開拓思維，從而形成創新思維。
2. 培養創新物理學習興趣
創新性思維的形成要求學生具有學習的主動性和學習欲望，同時也要求學生能夠大膽地自由發揮，注重自身思維形成的過程，突破原有的思維限制。尤其是在解決物理問題的過程中，教師不能直接將自己的思維以及解題思路傳授給學生，而要鼓勵學生自由探索，讓他們在探究過程中逐步形成創新思維。例如，針對這一物理問題：將一根質地均勻的銅棒截成相同的兩段，請問其中的半根銅棒質量和原來的質量相比有何變化？體積以及密度是否有變化？經過思考，有的學生提出：半根銅棒的質量、密度以及體積都變成了原來的一半。針對學生給出的答案，教師要指出思維的錯誤點并給予正確引導，在肯定學生敢于大膽思索的基礎上，要引導學生對題目涉及的物理知識點進行梳理，正確地認識質量、體積以及密度之間的關系，從而獲取正確答案，激發學生創造思維的火花。
3. 創設探究物理學習情境
學生在學習物理知識的過程中，大腦中已經逐步形成了對物理知識的印象，對于其中的物理問題也印上了之前的信息，因此在實際學習過程中學生的思維很容易受到局限，影響到學生創造性思維的發揮。因此，教師要善于為學生創設創新探究的學習情境，為了鼓勵學生突破原有的思維定勢和形成創新思維，可以為學生營造概念沖突情境，引導學生進行深入的分析和對照透過現象看本質，學生在知識探索的過程中拓展創新思維能力。在前科學概念當中，學生對部分物理知識存在著一定的誤解，對此教師可以針對已學知識優化教學設計，設計一個矛盾性的學習情境，讓學生在概念沖突當中體會到創新思維的重要性。例如，教師提出：“當人離鏡越來越遠會使像看起來逐步變大，那么是不是可以說距離變化會引起鏡中像的大小變化呢？”教師提出的這一問題與學生之前學過的平面鏡成像的相關規律存在沖突，因此會激發學生探究和創新的激情，從而拓展學生的創新思維。為了解決這一問題，學生積極進行平面鏡成像實驗，在通過測量之后發現物和像是一樣大的。于是學生了原有的設想，樹立了創新思維，并為接下來的物理學習奠定良好的基礎。
4. 重視物理創新實驗教學
在進行物理實驗設計時，教師要為學生營造一個有利于學生探究和自由思索的環境，將操作性強的物理課程搬到實驗室中進行教學。教師還可以指導學生借助身邊的材料，進行創造性的物理實驗操作，主動自覺地去探索物理世界，使學生的物理學習過程充滿發現和創造力。另外，教師還可以引導學生用逆向思維的方法，驗證和糾正實驗結論，從而鼓勵學生大膽突破舊思維，用創新性的思維開展物理實驗學習。例如，小明在用吸管喝飲料時認為飲料之所以能夠喝到肚子里靠的是嘴的吸力，并沒有依靠大氣壓。而小紅認為小明是錯的，于是準備了一些材料：裝滿水的玻璃瓶、瓶塞、塞子上有兩孔且其中一個小孔插有吸管。請同學們設計實驗證明小明的想法是錯誤的。在實驗設計當中學生可以充分發揮自己的想象力，運用創新思維解決實驗難題，并將實驗操作作為培養和提升自身創新思維能力的平臺。
