让“科学思维”为学生插上腾飞的翅膀——例谈一轮复习中科学思维的培养方法与技巧课件PPT

这是一份让“科学思维”为学生插上腾飞的翅膀——例谈一轮复习中科学思维的培养方法与技巧课件PPT，共48页。PPT课件主要包含了第一部分，科学思维的内涵，第二部分，典型例题供飨，第三部分，教材层面，试题层面等内容，欢迎下载使用。
科学思维及其发展水平的内涵 科学思维的内涵 科学思维发展水平的内涵
科学思维在高考试题中如何渗透 2022年全国甲卷生物学试题对科学思维的考查情况 典型例题供飨
高中生物一轮复习中培养科学思维的方法与技巧 教材层面 试题层面
科学思维及其发展水平的内涵
科学思维是指尊重事实和证据，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。 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。——普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）
科学思维方法分类按照抽象程度
逻辑思维：在感性认识的基础上，以概念为基本单元，以判断、推理为基本形式，以辩证方法为指导，间接地、概括地反映客观事物规律的理性思维过程
① 比较与分类（理论）
依据颜色，把事物1与事物2都归为“蓝色”
依据数目，把事物1与事物2都归为“6个”
依据形状，把事物1与事物2都归为两类，即方形和圆形
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或特征加以比较，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不同点，把对象分为不同种类的逻辑思维方法
② 分析与综合（理论）
分析是将整体分解，进行每一部分研究
综合是从整体把握研究对象
③ 归纳与概括（理论）
归纳是从大量个别中发现一般规律（归纳得出上述图形的形状是相似的或一样的）概括是抽取事物的共同属性与本质特征进行结合（上述图形进一步抽象综合得出“⚪”，并推广适用于其他事物上，使其更具普遍性的过程）
④ 演绎与推理（理论）
演绎是从一般中发现或推导个别现象（高中阶段：假说演绎法）推理是根据已知，得到另一个新的判断或结论
⑤ 模型与建模（理论）
模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化描述建模是指运用模型方法把抽象的、不可测的事实或过程借助身边的用具、材料、数学、图像等加以描述、概括总结的一种思维活动。模型分类：物理模型、概念模型、数学模型
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。 批判性思维要求学生以批判质疑作为思考的视角，“能够运用已有的生物学知识、证据和逻辑对生物学议题进行思考或展开论证”——普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订） 简而言之，批判性思维就是理由充分、逻辑严密的反思判断 批判性思维是其他思维的综合体现，是创造性思维的基础，是高阶的科学思维
⑥ 批判性思维（理论）
——具体内容参考《课程标准》P75
科学思维发展水平的内涵
科学思维在高考试题中如何渗透
2022年全国甲卷生物学选择题对科学思维的考查情况
2022年全国甲卷生物学主观题对科学思维的考查情况
2022年全国甲卷生物试题对科学思维的考查情况说明1）科学思维的比重：80%（72）2）科学思维方法：几乎全都涉及，尤其重视模型、推理；批判性思维（较往年有所增加）3）科学思维水平分布：大部分处于水平二和水平三，少部分处于水平一与水平四 几乎每道题都涵盖了多种科学思维
（全国甲卷2022·2）植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将 a、b、c 三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞，分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中，当水分交换达到平衡时观察到：①细胞a未发生变化；②细胞b体积增大；③细胞c发生了质壁分离，若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换，下列关于这一实验的叙述，不合理的是（ ）A 水分交换前，细胞 b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度B 水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞 b>细胞a>细胞cC 水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度D 水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度
科学思维方法：模型建模；分析综合；比较；推理科学思维水平：AD：基于渗透原理解释简单的生命现象（水平一）；BC：基于渗透原理，用模型、图示等方式进行正确表达，进而解释其相应的生命现象（水平二）
科学思维方法1 模型建模：2 分析综合、比较、推理：A：②，分析推理得出细胞b吸水，分析推理得出水分交换前，b＞m（√）B：①②③，分析推理得出a=m、b＞m、c＜m，分析、比较、综合得出b＞a＞c（√）C：①，推理得出a=m；③，c=m-（m-＜m），分析、比较、综合得出a＞c（❌）D：③，推理得出c=m-科学思维水平AD：基于渗透原理解释简单的生命现象（水平一）BC：基于渗透原理，用模型、图示等方式进行正确表达，进而解释其相应的生命现象（水平二）
（全国甲卷2022·3）植物激素通常与其受体结合才能发挥生理作用。施某种植物激素，能使某种作物的矮生突变体长高。关于该矮生突变体矮生的原因，下列推测合理的是（ ）A 赤霉素合成途径受阻 B 赤霉素受体合成受阻 C 脱落酸合成途径受阻 D 脱落酸受体合成受阻
科学思维方法：模型建模；演绎推理科学思维水平：在特定的情境中，运用生物学规律和原理，借助模型对可能的结果作出预测及解释（水平三）
科学思维方法1 模型建模：分析综合得出：信号分子或受体出现问题，都会导致生理问题2 演绎推理：如果特定的植物激素缺失（赤霉素而非脱落酸）→相应生理问题（矮生）如果相应受体出现问题→相应生理问题（矮生）题干信息：施某种植物激素，能使某种作物的矮生突变体长高如果是植物激素缺失，施加相应激素，植株可以恢复；如果是受体问题，施加相应激素，植物无法恢复→A正确科学思维水平在特定的情境中，运用生物学规律和原理，借助模型对可能的结果作出预测及解释（水平三）
（全国甲卷2022·5）在鱼池中投放了一批某种鱼苗，一段时间内该鱼的种群数量、个体重量和种群总重量随时间的变化趋势如图所示。若在此相对期间鱼没有进行繁殖，则图中表示种群数量、个体重量、种群总重量的曲线分别是（ ）A 甲、丙、乙 B 乙、甲、丙 C 丙、甲、乙 D 丙、乙、甲
科学思维方法：模型建模；比较分类；推理科学思维水平：能够以种群数量变化特征等生物学知识，在一定情境中，结合已有模型对发展趋势作出预测（水平三）
科学思维方法1 模型建模：解读模型的能力2 比较分类、推理： 鱼没有繁殖（外显已知）+真实的鱼池（内涵已知） ⬇（比较分类、推理）种群数量 甲：先增加后减少 个体重量 乙：先增加后稳定种群总重量（种群数量X个体重量） 丙：持续减少科学思维水平能够以种群数量变化特征等生物学知识，在一定情境中，结合已有模型对发展趋势作出预测（水平三）
【全国甲卷2022·29（3）】根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和 C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境 CO2浓度。回答下列问题。（3）干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干早条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是 。
科学思维方法：比较；推理分析综合；科学思维水平：能在复杂的情境中，运用光合呼吸相关知识，对出现的生物学现象进行解释，并能够利用文字进行表达其内涵（水平三）
科学思维方法分析综合、比较、推理：干旱导致气孔开度减少（已知） CO2补偿点（已知）且C4的CO2补偿点＜C3（已知） ⬇ 推理 ⬇ 推理、比较 植物CO2的吸收量减少 较C3而言，C4能在更低CO2浓度下生存干旱导致两种植物吸收CO2量减少，随着CO2吸收量减少，C3比C4更早达到CO2补偿点，即C4比C3更有利于利用低CO2浓度科学思维水平能在复杂的情境中，运用光合呼吸相关知识，对出现的生物学现象进行解释，并能够利用文字进行表达其内涵（水平三）
【全国甲卷2022·31（4）】为保护和合理利用自然资源，某研究小组对某林地的动植物资源进行了调查。回答下列问题。（4）该林地中，植物对动物的作用有 （答2点即可）；动物对植物的作用有 （答2点即可）。
科学思维方法：归纳概括生物学事实：蜂鸟采蜜、猴子吃桃等等→植物为动物提供食物来源生物学事实：鸟类在树上建巢、猴子在树上躲避敌害等→植物为动物提供栖息空间生物学事实：蜜蜂采蜜可以传播花粉、鸟类取食可帮助传播果实中的种子→动物对植物的传粉和种子的传播等具有重要作用科学思维水平：能够以特定的生物学事实为基础形成简单的生物学概念，并用文字的方式正确表达（水平二）
科学思维方法归纳概括：生物学实例1：蜂鸟采蜜、猴子吃桃等等→植物为动物提供食物来源生物学实例2：鸟类在树上建巢、猴子在树上躲避敌害等→植物为动物提供栖息空间生物学事实3：蜜蜂采蜜可以传播花粉、鸟类取食可帮助传播果实中的种子→动物对植物的传粉和种子的传播等具有重要作用科学思维水平能够以特定的生物学事实为基础形成简单的生物学概念，并用文字的方式正确表达（水平二）
【全国甲卷2022·37（4）】某同学从被石油污染的土壤中分离得到A和B两株可以降解石油的细菌，在此基础上采用平板培养法比较二者降解石油的能力，并分析两个菌株的其他生理功能。实验所用的培养基成分如下。培养基I：K2HPO4，MgSO4，NH4NO3，石油。培养基Ⅱ：K2HPO4，MgSO4，石油。操作步骤：①将A、B菌株分别接种在两瓶液体培养基I中培养，得到A、B菌液；②液体培养基I、Ⅱ中加琼脂，分别制成平板Ⅰ、Ⅱ，并按图中所示在平板上打甲、乙两孔。回答下列问题。（4）现有一贫氮且被石油污染的土壤，根据上表所示实验结果，治理石油污染应选用的菌株是 ，理由是 。
科学思维方法：分析；比较；推理；批判性思维科学思维水平：能够在复杂的生物学情境中，利用多个相关生物学概念或原理，对涉及的生物学相关问题作出决策并通过逻辑推理阐明（水平四）
科学思维方法1 分析、比较、推理：已知1：培养基Ⅰ、Ⅱ成分→培养基Ⅰ有氮源，培养基Ⅱ无氮源已知2：表格数据→A株石油降解能力＞B，且能在无氮源下存活，而B不能已知3：贫氮且石油污染的土壤 结论：选A2 批判性思维：能够在复杂的生物学事实或知识信息中作出合理且缜密的判断科学思维水平能够在复杂的生物学情境中，利用多个相关生物学概念或原理，对涉及的生物学相关问题作出决策并通过逻辑推理阐明（水平四）
一轮复习中培养科学思维的方法与技巧
1、利用“图示”，提升归纳与概括等思维能力2、利用情境及问题串，提升演绎与推理能力3、利用模型分析与建构，提升模型与建模能力4、利用经典科学实验，提升批判性思维能力
1、利用“图示”，提升归纳与概括等思维能力
2、利用情境及问题串，提升演绎与推理能力以“细胞失水与吸水”复习为例① 问题串回归教材——引导学生阅读和回归教材内容，自行建构知识体系：② 渗透原理的应用探究——设置真实实验情境引导学生运用知识解决问题
2、利用情境及问题串，提升演绎与推理能力以“细胞失水与吸水”复习为例① 问题串回归教材——引导学生阅读和回归教材内容，自行建构知识体系：1）请画出渗透装置示意图，标出水分子的流动方向？2）根据渗透装置示意图，总结发生渗透作用的条件？3）为什么动物细胞可以发生渗透作用？根据渗透作用条件分析哺乳动物成熟的红细胞在不同条件下水分子的流动方向？4）为什么植物细胞可以发生渗透作用和质壁分离及复原？
2、利用情境及问题串，提升演绎与推理能力以“细胞失水与吸水”复习为例② 渗透原理的应用探究——设置真实实验情境引导学生运用知识解决问题试题：某同学欲探究萝卜细胞的细胞液浓度大小，请利用渗透作用的原理，协助他利用以下材料设计一个实验：长度和宽度相同的萝卜细条、不同浓度的蔗糖溶液。请据图 2 分析，该萝卜细胞的细胞液浓度相当于实验中 ml·L－1之间的蔗糖溶液浓度。
3、利用模型分析与建构，提升模型与建模能力① 引导学生分析教材中呈现的模型包括数学模型、物理模型和概念模型三类特别要重视课后习题中的模型，提升模型分析能力② 引导学生自主建构模型，提升模型建构能力
——涂宽.建构“单车模型”突破光合作用相关知识[J].教学考试，2021（42）：8-10
3、利用模型分析与建构，提升模型与建模能力
4、利用经典科学实验，提升批判性思维能力以“恩戈尔曼实验”为例① 实验材料为何选择水绵？有何重要意义？② 好氧细菌在此有何作用？能用厌氧菌或兼性厌氧菌代替吗？③ 在黑暗环境进行实验的好处是什么？可以在光下进行吗？④ 用光束照射目的是什么？⑤ 该实验是否遵循了对照原则？⑥ 该实验的结论是什么？⑦ 实验能证明光合作用可以产生淀粉吗？⑧ 该实验对你有什么启示？⑨ 你能否对原实验进行优化？
1、借助信息材料题，训练归纳与概括能力2、借助遗传类试题，训练演绎与推理能力3、借助原因类试题，训练模型与建模能力4、借助实验类试题，训练批判性思维能力
1、借助信息材料题，训练归纳与概括能力考查形式：① 罗列已归纳概括的结论，让学生进行正误判断② 要求学生根据试题素材，结合已有知识对其进行归纳概括并作出准确判断【例题1】生物体内DNA常与蛋白质结合，以DNA-蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是（ ）A 真核细胞染色体和染色质中都存在DNA-蛋白质复合物B 真核细胞的核中有DNA-蛋白质复合物，而原核细胞的拟核中没有C 若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能是DNA聚合酶D 若复合物中正在进行RNA的合成，则复合物中含有RNA聚合酶应对策略：筛选或命制新情境试题，训练学生找出题干信息与教材知识联系的关键点能力
2、借助遗传类试题，训练演绎与推理能力考查形式：① 顺推：要求学生根据已有条件，结合生物学知识，推测相应的生物学规律或现象② 逆推：要求学生根据试题情境，推测那些条件成立后，才会出现预期的结果【例题2】某种二倍体高等植物的性别决定类型为XY型。该植物有宽叶和窄叶两种叶形，宽叶对窄叶为显性。控制这对相对性状的基因（B/b）位于X染色体上，含有基因b的花粉不育。下列叙述错误的是（ ）A 窄叶性状只能出现在雄株中，不可能出现在雌株中 B 宽叶雌株与宽叶雄株杂交，子代中可能出现窄叶雄株C 宽叶雌株与窄叶雄株杂交，子代中既有雌株又有雄株 D 若亲本杂交后子代雄株均为宽叶，则亲本雌株是纯合子【例题3】用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是（ ）①同位素标记的tRNA ②蛋白质合成所需的酶 ③同位素标记的苯丙氨酸 ④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸 ⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液A ①②④ B ②③④ C ③④⑤ D ①③⑤应对策略：引导学生学会分析试题的条件，运用所学遗传学知识，对问题进行演绎推理并对演绎的结果进行比较分析
3、借助原因类试题，训练模型与建模能力考查形式：① 模型的解读：要求学生通过对模型的解读，能获得生物学的基本概念、原理、规律，揭示生命现象的本质，同时培养建模思维和建模能力② 建构模型：要求学生运用模型解决和分析问题的能力【例题2】某实验小组用细菌甲（异养生物）作为材料来探究不同条件下种群增长的特点，设计了三个实验组，每组接种相同数量的细菌甲后进行培养，培养过程中定时更新培养基，三组的更新时间间隔分别为3h、10h、23h，得到a、b、c三条种群增长曲线，如图所示。下列叙述错误的是（ ）A 细菌甲能够将培养基中的有机物分解成无机物 B 培养基更换频率的不同，可用来表示环境资源量的不同 C 在培养到23h之前，a组培养基中的营养和空间条件都是充裕的 D 培养基更新时间间隔为23h时，种群增长不会出现J型增长阶段【例题3】在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题： （4）CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的 （高、低），其原因 。应对策略：引导学生通过构建答题模型，运用模型来分析原因，结合问题的条件和结果，运用所学生物学知识，找出条件与结果之间的逻辑联系，用相应知识点将两者串起来，形成一个完整、规范的答案
4、借助实验类试题，训练批判性思维能力考查形式：呈现某一实验的相关方案或结论，让学生根据已有的知识对实验方案进行完善，或设计相关的实验方案对结论进行论证【例题1】将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸（ABA）含量增高，叶片气孔开度减小，回答下列问题。（3）有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的，请以该种植物的ABA缺失突变体（不能合成ABA）植株为材料，设计实验来验证这一结论，要求简要写出实验思路和预期结果。应对策略：① 呈现实验方案，让学生根据已有知识，辨别试题信息的真实性、证据的充足性以及结论的正确性，来评价实验方案是否合理；② 根据实验目的创设新的情境，开放实验方案，只要学生的方案合理，能达到实验目的，均可作出正确评价（实验设计）
一个民族想要站在科学的最高峰，就一刻也不能没有思维（特别是科学思维） ——恩格斯