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生物科学思维的培养范文1
关键词：生物统计学；统计思维；应用意识
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）44-0191-03
生物统计学是利用概率论和数理统计的原理和方法研究生物数量性状变化规律的一门学科，是应用数学领域的重要学科分支[1]。它涵盖了生物学试验设计、数据收集和数据整理、统计分析方法的选择以及统计结论的得出与解释等内容。生物统计学不仅广泛应用于传统的生物学、生态学、医学、药学和农学等各学科专业中，也是现代分子生物学研究中数据分析的重要工具[2]。数据分析与处理能力是当今生物学领域科研工作者的必备技能之一，且随着生物组学时代的来临，生物统计学的应用更加广泛和深入，生物统计学在高校生物学课程体系中的位置也愈发重要，肩负着培养学生数据分析技能和科研素养的重要使命。因此，生物统计学已成为我国高等院校生物科学类专业的一门基础课程，也是广东海洋大学水产养殖学专业的一门专业必修课。
然而，生物统计学课程不同于其他的理论基础课和专业课，其最大特点是概念抽象、公式复杂、计算烦琐，是一门教师和学生普遍反映难教、难学、难懂的课程，这也导致学生缺乏学习兴趣和动力，难以取得预期的教学效果[3]。为此，本文将结合笔者近年来水产生物统计学的教学实践，就如何培养学生统计思维能力和应用意识进行分析和探讨，以期为水产生物统计学课程的教学提供一定的参考。
一、统计思维能力培养
生物统计学作为一门工具学科，是一种思维方法（或统计思想）在生物学中的应用。学习生物统计学就是要学会利用统计思想分析问题和解决问题。姚亮等（2015）归纳了四条统计思想，分别是或然性思想、小概率原理、大概率原理和信息最大化原理。这些统计思想存在于生物统计学理论体系的各个角落，共同构成了统计学学科的思想基础。为此，生物统计学的课堂中，教师应将核心统计思想的阐述贯穿于基础理论知识讲解中，努力帮助学生理解复杂统计理论和方法的思想本质。
1.注重核心统计思想的讲解是培养学生统计思维能力的首要任务。生物统计学教学活动中，由于较多的数学推理与计算等难点需要讲解，因此会占用教师较多的授课时间和精力，从而面临能力培养难于知识传授的困境，这就与“知识传授与能力培养”的高等教育课程基本培养目标相违背。另一方面，正是因为生物统计学课程较大的教学与学习难度，才更需要学生掌握核心的统计学思想及应用统计学思想思考问题的思维模式，这样才有助于学生更深层次地理解理论性较强的具体统计理论与方法，并将其灵活运用于解决各种实际科研问题。
举例来说，若某事件发生的概率很小，其在一次（或极少次）试验中几乎不可能发生，统计学上将该事件称为小概率事件。小概率事件对应的小概率原理是假设检验理论的思想基础，几乎所有假设检验的推理均是依据小概率原理来进行的。具体来说，首先假定原假设成立并进行检验统计量的计算，推导出其为一小概率事件，那么依据小概率原理则有理由相信原假设在概率上是不成立的；反之，若无小概率事件的发生，则无充分理由质疑原假设。显然，小概率原理是假设检验理论最为关键的思想基础。倘若教师在讲授假设检验理论之前注重小概率事件原理的讲解，便能帮助学生更好地理解统计推断的推理过程和判断依据。同样，注重或然性现象（随机性现象）、大概率原理以及信息最大化原理等统计思想的讲解，对于帮助学生透彻理解统计学基本理论、培养学生统计思维能力均具有十分重要的作用。
2.模型构建训练及实例结合教学是培养学生统计思维能力的主要途径。源于数学学科分支的统计学可以理解为对现实问题的抽象概括，即现实统计问题的模型化表达。比如，生物统计学中的方差分析将总变异分解为组内变异和组间变异两部分，分别代表误差和试验的处理效应，并将生物学中的各种控制试验采用统一的符号及线性公式来描述，进而计算统计量来衡量因素的效应值。教学过程中教师可要求学生将实际科研问题中的因素、水平、重复、组间、组内等具体名词代入方差分析的理论线性模型，反复开展模型构建训练，以加深对方差分析的理解。再如假设检验，一般将检验过程分为“假设提出”、“选择及计算统计量”、“确定显著性水平”和“统计推断”四个步骤，而任何实际问题的假设检验分析均可构建为由这四个步骤构成的模型。课程讲授初期务必严格要求学生遵守“四步走”的分析流程，进行统计模型的构建训练，不断增强学生对该统计模型的熟悉程度，这样做，让同学们在更好地掌握统计学理论知识的同时，又培养了其模型思维能力。
实例结合教学是生物统计学教学的重要方法，也是模型构建训练的重要组成部分。课堂教学活动中，教师可选择一些贴近生活、科研与生产的实例来讲解抽象的统计学理论和模型。比如，笔者在讲解假设检验理论时，选用水产饲料装包机工作是否正常的实例来讲解假设检验的基本步骤。首先提出原假设和备择假设，讲解两种假设各自表示的实际含义；根据“装包机是否工作正常”及“额定标准”确定检验统计量为样本均值并计算；确定P值后，做出统计推断，并解读统计结论所代表的实际统计学含义。
通过以上模型构建训练和实例结合教学，将抽象的统计学理论、方法与具体的实际问题相结合，达到化繁为简的目的，进而提高生物统计学的教学效果。当然，模型训练与实例结合教学是一项系统工程，需要教师投入更多的时间和精力备课，并循序渐进地将其贯穿于整个生物统计学的教学过程。
3.计算机辅助分析训练是培养学生统计思维能力的有效措施。生物统计学基本理论往往涉及复杂的推理和计算过程，而作为生物专业的学生并无必要完全掌握其中的每一个具体细节和过程。从生物统计学课程的教学目的来看，基本原理和知识的讲解固然非常重要，但更应强调对学生的生物学试验设计、数据收集、分析以及处理技能的培养。生物统计学教学的最高目标是让学生从抽象、复杂的统计学知识中解放出来，学会利用计算机统计工具高效地进行生物数据的分析、处理和解释。更为重要的是，计算机辅助分析过程中的数据录入、统计方法的选择与应用、适用前提条件的判断以及结果的解释等各环节的实训操作是学生对统计思想、统计模型的再次复习和巩固，是培养学生统计思维能力的有效措施。
二、统计应用意识培养
生物统计学是探讨生物学研究的试验设计、数据收集与整理、分析与推论，并最终从样本信息中获取有关总体的科学可靠的结论的科学，是将数学方法应用于生物学研究领域的工具学科，是生物科学应用型人才的必备知识，也是广大科研工作者从事科学研究的重要工具和手段。因此，着力培养学生综合运用生物统计学知识和方法的能力、增强学生分析问题与解决问题的能力，进而提高学生的综合素质和科学素养是生物统计学课程教学的又一目标。
1.教材选择与课程内容体系的优化。教材是体现教学内容和教学要求的知识载体，也是教学最基本的工具，它不仅是教师进行教学的依据，而且是学生获取知识的重要资料。生物统计学课程主要包括统计理论知识和统计软件的使用两部分内容，二者相互依存，不可分割。因此，教师应结合课程属性，选择统计理论与实际学科相结合、统计原理与试验设计相结合、统计学方法与统计软件相结合的生物统计学教材进行教学较为合适；同时选择若干具有一定实用性且难易程度、侧重点不同的参考书让学生课后参考学习，以取长补短，开阔学生视野。其次，在生物统计学课程课时减少和教学内容增加的现实背景下，课程内容体系的编排和优化在兼顾该课程的理论性的同时，更要突出其应用性和实践性。也就是说要根据教学内容的难易程度和理论的系统性，合理分配学时；尽量压缩复杂统计学定理的证明和公式数理推导等内容，相应增加统计学基本理论和统计分析方法及其应用的内容。
2.加强生物统计学的计算机辅助实验教学，重视知识的应用性。计算机技术的发展给统计学带来了巨大的变化，它帮助科技工作者摆脱了繁重的手工计算的麻烦，同时计算机技术的发展和计算机技术在统计学中的应用，为培养学生分析问题、解决问题的能力，提高其综合素质提供了广阔的空间。因此，教学过程中应适当压缩统计学理论的教学时间，注重统计学软件的操作，增加学生上机操作时间。笔者在各基本理论知识讲授完毕之后，开设相应实验课程，讲授统计软件的使用方法和演示例题的计算及分析过程；同时，要求学生结合实例，进行计算机软件的操作，重点掌握统计软件的数据录入、储存，各种基础统计方法的选择与应用、适用前提条件的判断、结果的解释等内容。在计算机辅助实验教学中，利用统计软件把基本原理与统计方法的实际应用有机结合起来，不仅使复杂的统计数据处理工作变得简单，而且充分调动了学生的主观能动性和学习兴趣，从而提高了学生的统计学应用能力。
3.合理运用案例教学和专题训练，强调知识应用性。生物统计学课程的理论性强、内容抽象，照本宣科的传统教学方法，更会使学生失去学习兴趣，不利于培养学生独立思考能力，且难以取得良好的教学效果。案例教学是实现以应用能力培养为导向的生物统计学课程教学改革目标的一个重要手段。教师将生物学领域的科研工作或生产实践等案例贯穿到教学过程中，应用统计学理论知识对试验设计、方案制订、样品采集与测量、数据收集整理、数据的统计分析等各个研究步骤进行讲解与分析，既增强了学生的学习兴趣，又培养了学生的统计学思维及统计学应用能力。教师在案例选择上，尽量减少陈旧的、与社会发展不相适应的实例，及时增加统计学课程呈现的新理论、新方法和新应用，将反映专业发展最前沿的成果实例转化为教学内容，使学生在掌握统计学理论的同时及时了解专业技术发展和应用的最新动态，与时俱进，适应专业发展的需要，提高学生的科研素质。
专题训练是培养生物统计学应用能力、达到从感性认识到理性认识的又一有效途径。教师可以将统计学课程内容分为若干模块，每一模块包含若干统计学方法，并分专题讲解各种统计方法和理论在生物学中实际应用。通过专题训练培养学生提出问题、分析问题和解决问题的思维习惯，引导学生合理、科学地应用统计学方法，进而逐步掌握生物统计学的基本原理及常用统计方法。
4.改革考核方式，突出统计工具的运用能力。考试是高等院校的一个重要教育制度，考试成绩是检验教学质量和学生学习效果的一项重要指标。考核方式的合理与否，决定着教学效果的好坏以及学生学习积极性能否得到最大限度地调动。目前我国许多高校的考试制度和考核方式缺乏一定合理性和灵活性，如以闭卷考试为主和限定的考试题型等。就生物统计学课程而言，这种考核方式不能真正体现生物统计学课程的本质属性，不能全面考察学生对生物统计学原理的掌握及运用能力。为此，笔者认为生物统计学的考核方式应实行考查学生掌握理论知识与统计方法应用技能结合情况的综合考核方式，将考核成绩分为三个部分：平时成绩（占20%，包括课堂表现、出勤率、作业情况）、理论考试成绩（30%）和上机操作考试成绩（50%）。闭卷考试命题应突出基础性和实用性，少出或不出理论性强但无实际应用的偏题，同时考虑学生掌握基本知识的程度及灵活应用知识的能力；上机操作考试部分是在计算机上进行试验数据的整理、输入、分析和统计结论的获得等，是考查学生应用统计学软件对常用统计方法的分析运用能力。采取闭卷考试和上机操作考试有机结合的考核方式，同时加大上机操作的考核比重，既调动了学生学习的主动性，摆脱了单纯的应试考核模式，又培养了学生运用统计学理论和方法解决实际问题的能力，提升了学生的统计学应用能力。
三、结语
针对生物统计学课程的属性和特点，笔者认为生物统计学的教学既要注重学生统计思维能力的培养，也要重视学生统计学应用意识的培养。为此，本文探讨了培养学生统计思维能力的主要途径和方法，主要包括统计思想讲解、模型构建训练与实例结合教学及计算机辅助分析训练；同时，本文还从教材选择与课程内容体系的优化、加强计算机辅助实验教学、合理运用案例教学和专题训练及改革传统考核方式等方面阐述了培养学生统计学应用意识的教学策略。随着生物组学时代的来临，科研数据分析和处理能力将显得尤为重要，相信以上教学方法和策略的应用，将会显著提高学生运用生物统计学知识分析问题、解决问题的能力，帮助学生抓住生物统计学的发展和应用机遇。
参考文献：
[1]张力，甘乾福，吴旭.SPSS19.0（中文版）在生物统计中的应用[M].厦门大学出版社，2013.
生物科学思维的培养范文2
【关键词】发散；思维空间；思维途径
新一轮的课程改革，物理课程从过去的“物理教学大纲”转向现在的“物理课程标准”它对物理课程目标、课程基本理念、科学内容、课程实施和课程评价等，都提出了全新的理念。而发散性思维有利于开启学生心扉，激发学生潜能，提高学生素质，对造就创造性人才至关重要。因此，我们应充分利用现有的课程资源，因地制宜，多渠道、多方位地培养和拓展学生的发散思维能力，来切实提高教学效益，促进课程改革的实施。
一、诱导学生进入发散思维空间
在物理教学过程中，教师可以利用多种机会，让学生不知不觉地步入发散思维的空间，让学生顺着知识的发生过程去想象、猜想、从而激发学生的探知欲望，使其“欲罢不能”。
1.激发兴趣，把握时机
在教学中，物理教师可以通过精彩的实验，配合生动的语言，使学生进入一种“情”境，激发学生学习的兴趣。如在入门教学中演示“烫不死的金鱼”的实验：把圆底烧瓶倾斜，放入一条小金鱼，再对上部水加热至沸腾，学生大叹金鱼“薄命”。然而想象中的事情竟然没有出现，小鱼依然畅游，学生竟认为老师在变魔术，纷纷要求登台试摸水是否真“烫”了，惊奇之余，学生的探知欲望被激发起来，对学习物理感兴趣了。从而激发起探索物理科学奥秘的动力，为学生发散思维的培养提供了良机。
2.鼓励猜想，创设氛围
牛顿曾经说过：“没有大胆的猜想，就不会有伟大的发现。”因此，我在教学中充分挖掘出教材中的猜想因素，适时鼓励学生大胆猜想。如在讲到“牛顿第一运动定律”时，先让学生大胆设想：
（1）让一辆小车从等高的斜面上分别滑到水平放置的毛巾、纸板、玻璃上时，小车运动的距离，小车受到的摩擦力分别怎样？
学生猜想后，再进行实验。他们的猜想成功了！我及时地进行表扬，他们体验到成功的喜悦和思考的乐趣。于是，我让他们继续猜想下去：
（2）若滑到比玻璃还要光滑的物体上，又怎样？
（3）若在没有摩擦的物体上，小车在水平轨道上将怎样？
（4）运动着的物体在不受外力作用时将怎样？
他们各自发表自己的见解，课堂上一片畅抒己见的气氛，让人兴奋，让人感动，他们的想象力、分析推测能力、自信心都得到了较好的发展，学生体会到自己猜测发现的乐趣，为发展思维的培养提供一种民主、平等、和谐的氛围。
二、培养学生发散思维的途径
学生已经产生一种自发的好奇心，在此基础上逐步培养学生的发散思维，培养他们解决问题的思路朝各种可能的方向扩散，从各种可能设想出发，增强他们学习的主动性和探索性。
1.教学方法力求“主”
教学过程中必须充分发挥教师的主导作用，充分发挥学生的主体作用，以发展智力为出发点，培养学生的思维能力。在教学方法上应做到三点：一、引导学生敢想敢问，培养学生发现问题、提出问题的能力，鼓励学生海阔天空地想，打破砂锅问到底。二、给学生的奇想、怪想、假想给予肯定，因猜想和假想在科学发展史上不乏成功之例。三、努力创设情境，调动学生的非智力因素，激发其学习动机。如在演示“纸盒烧水”的实验时，我在讲台上放一盏酒精灯，然后举起一张纸问：“这张纸放到点燃的酒精灯上，会燃烧吗？”“会。”“那么用纸折成一只盒子放在灯上会不会燃烧？”“当然会。”我将纸盒里装满水，待纸盒湿透了，倒出水，放在点燃的酒精灯上，结果纸盒没有烧起来。学生说：“这有啥稀奇，湿的当然烧不起来。”“为什么纸盒湿了，就不会烧起来呢？”我接着问：“那干的纸盒就一定能烧起来了吗？”于是我又做了“纸盒烧水”的实验，水烧沸腾了，而纸盒却没有燃烧，此时学生已处于几欲言而不能的“愤”“悱”状态，学生可以多开端产生许多联想，获得各种合理的结论，从而拓宽发散思维的空间。
2.解题思路求“变”
物理思维应从旧的模式中解脱出来，通过一题多解，一题多变，随机应变的思考问题，引导学生主动克服思维的障碍，打破他们原有的思维定势，鼓励学生发展求异思维，挖掘新的解题方法，越独特越好。如：关于“气球”，说说与它相关的物理知识，学生想到了很多：气球可以演示声音的产生；可作为绝缘体；可演示物体在空气受到浮力；可说明分子很小等等，学生一连串说了很多实验。接着又有一位学生提议，既然气球能演示这么多物理实验，那其它生活中的物品呢？于是学生们又想到用铁钉、玻璃、鸡蛋等都可用来演示许多相关的物理原理。这样一来他们展开了丰富的联想，使他们的心理活动畅通无阻，善于举一反三，触类旁通。
3.实验教学中求“异”
加强实验教学，可提高学生观察能力，动手能力和思维能力。传统的实验教学存在很多不足，做演示实验时，老师做，学生看，可见度很低，而学生实验则是结合现成器材，指定方法和步骤进行操作，学生被动且茫然无措，学生不可能有主动性和创造性。这就需要教师改进实验教学，一方面要多给学生操作机会，建立信心和胆量，学生实验观察，另一方面，给学生实验过程中的主动权，如：在初三的一次复习课上，我给学生出了一道开放性实验题“测定某液体的密度”，器材任选。学生自己动手设计实验方案，运用计算密度的定义式、压强、浮力等多种物理原理，单是运用浮力的知识测液体的密度，学生就有五种不同的方案，他们能动而独立地运用现有知识，选用不同的器材、方法共达十余种。学生独辟蹊径，标新立异，多角度，多方位剖析问题，具有自己独特的见解。这样有助于学生开拓思路，使他们的发散性思维更灵活。
生物科学思维的培养范文3
【关键词】 创造性思维能力 学生 培养
一、通过联想训练，培养创造性思维能力
联想是由所感知或所想的事物想起相关的事物的思维活动。联想虽然并不能直接产生有创新价值的新的形象，但它却为能够产生新形象的想象思维活动提供一定的基础。通过自由想象可探索各种解决问题的方案，通过强制联想可找到实现预期目标的途径。联想的主要类型有接近联想、相似联想、对比联想和因果联想。1.接近联想。接近联想是指由于时间或空间上的接近而引起的不同事物间的联想。例如提起有丝分裂中期的细胞特点（纺锤体清晰可见，染色体的着丝点排列在细胞的赤道板上），就可能联想到细胞分裂后期每一个着丝点一分为二，两个姐妹染色单体也随着分开，纺锤丝不断地收缩变短，牵引着分开的两个染色体移向两极。这就是一种时间接近联想。当看到根的结构的挂图时，可能会起到茎的结构，甚至会想到叶的结构。这就是空间接近联想。 2.相似联想 。相似联想是指由于外形或意义相似引起的联想。比如，当看到油菜的花时，就会想到白菜的花和萝卜的花，这就是外形相似联想；当看到人身体上的血管时，就会想到植物的导管和筛管，这是意义相似联想。 3.对比联想 。对比联想是指由于事物间完全对立或存在某种差异而引起的联想。比如，当看到光合作用的公式（二氧化碳＋水有机物（储存能量）＋氧气）时，立即会想到呼吸作用的公式（有机物＋氧气二氧化碳＋水＋能量）。4.因果联想 。因果联想是指由于两事物间存在的因果关系而引起的联想。这种联想往往是双向的，既可以由原因想到结果，也可以由结果想到原因。在科学研究中，得益于因果联想的例子很多，我国植保专家李连昌发明微粒塑料性诱芯就是典型一例。当李连昌手捏着一只枣粘虫的雌蛾时，总有一群雄蛾追随，这使他联想到，一定是雌蛾体内释放了一种性信息素所致，由此他研制成功了枣粘虫性信息素，并制成微粒塑料性诱芯，杀虫效果甚佳，被国家认定为重大发明。
二、通过想象训练，培养创造性思维能力
想象是人脑在原有形象的基础上加工改造，形成新形象的思维过程。想象的具体类型主要有三种，即再造想象、创造想象和幻想。 1.再造想象 再造想象是根据一定的词的描述（言语、文字）或图样（图表、图解符号、模型等）的示意在头脑中形成相应的新形象的想象。例如，生命起源的教学，由于生命起源过程学生无法直接感知，只有借助于教师的语言和画面给学生创造一个想象的情景和气氛，使他们仿佛置身于远古的地球，思维随着画面的变化而自由驰聘，各种表象在大脑中变化、组合，学生在理解生命起源过程的同时，也完成了再造想象。 2.创造想象 。创造想象是不依据现成的描述而独立地创造出新形象的想象。例如，将DNA的结构模型拆卸成零件，再让学生动手组装成结构模型， 恰如科学家当年创造这些模型一样，启发学生也重新来一次创造。再如让学生自己设计实验方案来验证某些生命现象和规律。有的学校在做完"叶绿体中色素的提取和分离实验"后，教师鼓励学生依据分离原理设计出其他方案。学生提出：①用汽油做层析液；②用毛细玻璃管沾些色素提取液立在园形滤纸中心；③以粉笔取代滤纸条做实验。在此基础上，组织学生对这些设计进行分析讨论，从中选出可行的方案进行实验，以检验是否成功。这样学生在独立地进行形象分析、实验设计、结果预测、直到进行实验的全过程中，都必须经过自己的创造想象。 3.幻想。 幻想是创造想象的一种特殊形式，是一种与主观意向相结合并指向未来的想象。由于幻想的结果超越现实太远，有的甚至很难实现，所以人们往往把幻想同不切实际等同起来。其实许多幻想并非是真的不能实现，而只是受制于人的认识水平，才被人舍弃的。培养现实的幻想精神，对于开发智力确实是不可忽视的，在生物教学中，应经常提出一些能激起学生幻想的问题。如讲完新陈代谢以后可提出如下问题：对于大多数生物来说，新陈代谢越缓慢其寿命越长，为了提高人的寿命，你能想出哪些方法？
生物科学思维的培养范文4
【关键词】高中物理 创造性思维 课堂 培养
一、课堂中加强对学生创新意识的培养
在高中物理课堂教学中，教师应该加强对学生创新意识以及正确世界观、人生观的培养。教师可以充分利用一些知名物理学家在探索物理知识时的故事来作为学生教育的榜样，教师可以介绍物理学的一些基本历史过程，以及各个物理定理和知识的发现过程，并对物理学家在这一过程中所表现出的创造性思维进行描述，进而使学生从中学习到他们宝贵的思维、意志以及对新鲜事物的好奇心理，让学生充分了解物理学对社会发展的重要性，激发他们学习物理的热情，并主动将想象力和创造力应用到其中。在教学中，教师可以紧密结合当前社会中的一些热门话题，如能源问题、污染问题等，使课堂内容与社会生活更加贴近，这有助于学生兴趣和好奇心理的培养，从而实现学生创新意识的培养。
二、通过物理实验教学培养学生的创新思维
物理学科是一门建立在实验的基础上的学科，因此，教师在进行物理实验教学时应该注重对学生创新思维的培养和挖掘。
1.利用演示实验来激发学生的探索精神
传统的演示实验教学，常常是教师进行简单的操作演练，学生只是一名普通的观众，根本没有机会进行真实地参与，这对学生创新思维的培养非常不利。因此，教师在实验演示时应该积极引导和鼓励学生提出问题，并想象实验的过程和结果，然后再进行实验演示。通过这种方法可以有效的提升学生的探索欲望，在学生的思维中形成一种激烈的思维冲击，对学生的创新思维培养有着积极地作用。
2.通过验证性实验来培养学生的创新思维意识
传统的物理验证实验教学中，教师常常将学生分为几个小组，然后进行实验的讲解和示范，最后让学生按照规定好的实验方式进行实验。这种实验教学方法的结果往往是，学生完成实验后根本不知道实验的真正目的是什么，有的同学甚至直接将实验过程和方法完全忘记，在以后的考试中遇到这一实验问题时还是无从下手。
例如，高中物理实验中的螺旋测微器读数，一直是学生考试中容易出现错误的实验，问题的根本还是学生没有真正掌握这一仪器的使用方法。因此在实验教学中，教师应该纠正学生那种小组实验无所谓的心理状态；教师应该将以往的分组实验改变为探索型实验方式，大胆地让学生自己设计实验。教师只需要将实验的最终目的和使用方法传授给学生，而后让学生自由组合，挑选适合的实验仪器，并根据自己的方式来进行各种实验表格的设计和各种实验数据的处理。
此外，教师还应该在实验教学中设计一些探索性的问题，然后鼓励学生利用现有的仪器来进行实验，并得出自己的结论。这样可以使学生真正成为试验的参与和设计者，并积极主动地通过自己的思考去完成实验，而不是利用固定的方式去重复实验。
三、利用问题情境来引发学生进行探究
对于高中物理而言，引导学生进行科学的探究是培养学生创新思维的重要方法，而科学探究最重要也是最关键的问题就是要让学生自己来提出问题，教师应该在教学中注重利用问题情境来引导学生提出问题，从而更好地激发学生的探索欲望，更加有效地提升学生的创新思维能力。
问题的提出可以说是创新思维的起点，在高中物理教学过程中，教师如果没有通过情境创设就直接进入到知识的传授过程中去，那么学生的学习情绪和学习状态就不会处于一个最佳的状态，学生非常容易产生一种对知识的冷漠和厌倦情绪，这对学生的学习和创新思维的培养都是非常不利的。相反教师如果能为学生创造一种探究和学习氛围，那么学生的学习积极性和创新思维都会得到有效的提升。
无论是什么样的创新，都是在遇到相应的问题时产生的。在物理课堂教学时，教师不能简单的成为知识的讲授者，更应该成为各种疑问和问题的创造者，教师应该尽量创设出符合高中生实际情况的高质量问题，来引导和启发学生进行探究，并对问题进行有效地解决，进而实现对学生创新思维能力的培养目的，科学合理的情境能够引导学生发现问题，并有效地激发学生的学习愿望。学生如果不具备必要的问题思维，那么学生的创新思维以及创造性意识也就无从谈起。在教学中，教师可以在不同的阶段进行情境的创设，比方说思考后、模仿后、猜想后等。学生的创新意识需要教师不断进行挖掘，只有能够提出问题才是创新的开始，发现现实中的问题是提出问题的重要前提，只有教师创设的情境深深吸引学生后，才能够使学生在特定的情境中进行问题的思考和思维的发散，最终实现思维的创新。所以，在教学过程中，教师不仅要重视整个教学过程的问题创设，还应该注重一些细节方面的情境创设，从而在课堂中让学生全面的进行思维的创新，培养学生的创新能力和发掘自身的学习潜力。
四、开展研究性学习活动，促进学生创新能力的发展
生物科学思维的培养范文5
课堂教学中提问是教师最重要的语言活动，是教师全部教学技能的一个主要组成部分。早在《学记》中，就有系统的关于“善问”、“善待问”的经验论述。古希腊的苏格拉底也曾运用这种方式，他将提问称为“产婆术”。在半个世纪以前，史蒂文斯发现高中教师在课堂上平均每天几乎要问400个问题。学生的思维是从问题开始的，疑问是思维的第一步。“不愤不启，不悱不发”，“学而不思则罔，思而不学则殆”（孔子语）；“读书无疑者则须教有疑，有疑者却要无疑，到这里方是长进”（朱熹语）；“思维自惊奇和疑问开始”（亚里士多德语）。课堂教学中疑问产生的主要渠道是教师的提问。因此，课堂教学中利用提问来培养学生的思维是必不可少的，也是切实可行的。
下面就物理思维的特点和笔者在教学过程中的一些具体做法作一阐述。
1.思维的深刻性反映了思维的抽象程度和逻辑水平，以及思维活动的广度、深度和难度。它表现在能深入地、逻辑清晰地思考物理问题；善于把握物理事物的本质和规律，而不被表面现象所迷惑；善于开展系统、全面的物理思维活动，善于从整体上用联系的观点认识物理事物和物理知识。
例1：在进行“自由落体运动”这一节的新授课时，学生对于“重的物体与轻的物体谁下落得快”这一问题在初中已经有了一定的认识，但如何从这一古老的问题开始引入“自由落体运动”这一理想的运动形式，却值得思考。笔者在教学过程中设计了一些过渡性的问题进行了尝试。
（教师）问：现在我们一起来思考一个古老的问题：重的物体与轻的物体谁下落得快？
（学生）答：重的下落得快；重的与轻的下落得一样快。（学生中明显存在着不同意见）
教师：让我们通过实验来试一下。
演示：让两个长短明显不同的粉笔头从同一高度同时落下，发现两者基本同时落地。
学生：不同重量的物体下落得一样快。
演示：取两张同样的纸片，将其中的一张揉成团，并使它们从同一高度同时落下，发现纸团先落地。
学生：相同重量的物体下落得不一样快。
问：此时重的与轻的物体下落快慢有规律吗？
答：没有。
问：因此单纯地问“重的物体与轻的物体谁下落得快”有意义吗？原因是什么？
答：没有意义。原因是这里存在空气阻力。（学生在初中已经学习了这样的知识）
教师：为了研究落体问题，我们必须先从简单的开始：创设一个没有空气阻力，或者空气阻力足够小而可以忽略的情境，来研究重的物体与轻的物体谁下落得快。
演示牛顿管实验，并引入自由落体运动。
以上的提问及现象演示，不仅说明了一般情况下落体运动快慢的无规律性（对于这一点学生开始是没有意识到的），而且渗透了科学研究的方法和科学研究的一般程序：从简单到复杂，从研究理想化的情况开始再过渡到对实际问题的研究，从而培养了学生思维的抽象程度和逻辑水平，提升了学生思维的深刻性。
2.思维的灵活性是指思维的灵活程度，能根据客观事物情况的变化而变化，能从不同角度、不同方面去思考问题；善于应用不同的知识，用不同的方法正确地解决问题；善于组合分析物理问题，伸缩性大；思维的结果具有多样性、灵活性和合理性。
例2：如图1，质量均为m的a、b两球固定在轻杆的两端。杆可绕o点在竖直平面内无摩擦地转动。已知两物体距o点的距离为L 、L ，且L ＞L 。今在图示位置由静止释放，则在a下降的过程中()。
A、杆对a不做功
B、杆对a做负功
C、杆对a做正功
D、以上说法均不正确
这里可以设置一组问题引导学生思考。
问：应该根据什么来判断一个力做功的正负？
答：根据力的方向和物体速度方向的夹角。
问：此处杆对 a球作用力的方向如何？
答：沿杆的方向。
（此时可提醒学生注意杆和线的区别，说明杆对a球作用力的方向不一定是沿着杆的方向。）
问：既然这里力的方向不明确，那么如何判断力做功的正负？可否从力的作用效果来考虑？
答：可以从功和能的相互关系来考虑。这里具体表现为功和机械能的相互关系。
问：a的机械能如何改变？
答：势能变小，动能变大，但两者之和即机械能的变化情况不明了。
问：转化一下思维角度，a 和b 总的机械能具有怎样的特征？
答：系统的机械能守恒。（恍然大悟）b的重力势能与动能均变大，所以b的机械能变大，所以 a的机械能变小。而 a的机械能的变化只是由于杆对其作用的结果。所以杆对 a做负功。
以上的一系列设问，一方面成功地帮助学生完成了一个力做功正负情况的判断，更重要的是学生在分析提问的过程中体会到了变换思维角度对于解决问题的帮助，提高了思维的灵活性。
3.思维的批评性是指思维过程中能严格估计思维材料和检查思维过程，善于独立思考，不受暗示干扰，善于发现问题，提出疑问，进行争论，不断分析解决问题所依据的条件，反复检查已拟订的假设、计划和方案；善于客观地考虑正反两方面的结论；善于明辨是非曲直，不人云亦云。
例3：如图2，A、B为带异种电荷的小球，将两不带电的导体棒C、D放在两球之间，当用导线将C棒左端点x和D棒右端点y连接起来的瞬间，导线中的电流方向是：
A、xy
B、yx
C、没有电流
D、先是yx，然后 xy
图2
初次遇到该题的学生容易受到C、D棒上感应电荷分布情况的干扰，认为电流方向是由正电荷的“聚集地”y处流向负电荷的“聚集地”x。
此时可设问：电流的方向是如何规定的？
答：正电荷定向移动的方向为电流方向。
问：正电荷定向移动的原因是什么？
答：是因为电场力的作用。
问：电场力的方向与电场线的方向有何关系？
答：正电荷所受电场力的方向即为该处电场线的方向。
问：电场线的方向即为电势降低的方向，因此，电流方向也就是正电荷移动的方向与电势高低有何关系？
答：正电荷总是由电势高的地方向电势低的地方移动。电流方向即为电势降低的方向。
问：该题中导体棒C、D的电势谁高？
答：C高于D。
问：C的左端x与D的右端y的电势谁高？
答：x的电势高于y的电势。因此此处电流方向是xy 。
学生的认识中存在许多前科学概念，认知结构中存在着许多结构不良领域。比如：力是物体运动的原因（其实力是物体运动状态改变的原因）；小球用长为L的轻绳拉着在竖直平面内做圆周运动，恰好通过最高点的速度为零（其实恰好通过最高点时是只有重力提供向心力，速度V= ）；两个同种电荷相对运动时，距离最小时速度为零（其实是两电荷的瞬时速度相同）；只要电压表两端存在电压就会有电流（如闭合线圈中接有电压表在匀强磁场中平动时，有电压却无电流）等，这些严重地干扰了有效的学习过程。教学过程中若能利用有效的提问，暴露学生思维的干扰源，澄清错误的认识，就能不断提高学生思维的批判性。
4.思维的独创性表现为善于独立思考，善于创造性地发现问题和解决问题。具体有三个特点：一是独特性，二是新颖性，三是发散性。
例4：如图3，劲度系数为K 的轻弹簧两端分别与质量为m 、m 的物块1、2拴接。劲度系数为K 的轻弹簧上端与物块2拴接，下端压在桌面上（不拴接）。整个系统处于平衡状态，现施力将物块1缓慢竖直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面，在此过程中，物块1的重力势能增加了多少？
在课堂教学过程中，我发现有一位学生给出了这样的解法：
将两弹簧串接后的劲度系数为：K=
开始两弹簧的形变量总和为：X=
则题中所求的物块1的重力势能增加量为：
X=
但该学生却无法给出这种解法的合理解释。其实这种解法是一种等效思维的体现。从物块1和外力作用的角度看，图3可等效成图4，物块1和2粘在一起并与两弹簧拴接。当外力竖直向上提，直到弹簧K2的下端刚离开桌面的过程中，物块1上升的高度等于开始两弹簧形变量的总和。而这一升高量与原题中物块1的上升高度是一样的。
课堂教学过程中出现的许多随机性问题的背后，就隐藏着创造性的思维。只有在课堂中留给学生更多的表现机会，不随便否定学生的随机行为，才能不断发现并培养学生思维的独创性。
5.思维的敏捷性是指思维过程的速度，能快速、准确地抓住所学内容，在头脑中内化；能迅速、准确地利用原有的知识发现问题症结，提取相应的知识和方法，正确解决问题。
比如在引入新概念时，增设过渡性问题，使新概念融入学生原有的认知结构，培养学生思维的系统性。
例：在引入新的物理范畴时，均有描述该物理范畴的特征物理量。比如：描述匀速直线运动的特征物理量有S、v、t等，描述匀变速直线运动的特征物理量有S、v 、v 、a、t等，描述理想气体的特征物理量有P、V、T等，描述电场的物理量电场强度E、电势U等。每涉及一个新的物理领域，通过提问的方式，让学生回忆以往学习过的物理领域的特征物理量，借此形成寻求新的物理领域的特征物理量的学习动机，能够培养学生思维的敏捷性。
当然，物理思维的系统性、深刻性、灵活性、批判性与独创性并非泾渭分明的，课堂中的每一个问题也并非是十分确定地针对某一个特定的思维而展开的，但具体的问题对不同思维品质的培养一定有所侧重，所以利用课堂提问培养学生思维品质的同时，也要设置好问题，明确问题的指向性。
参考文献：
［1］田世昆，胡卫平.物理思维论［M］.南宁：广西教育出版社，1996.
［2］许高厚.课堂教学技艺［M］.北京：北京师范大学出版社，1997.
［3］陈琦，刘儒德.当代教育心理学［M］.北京：北京师范大学出版社，1997.
生物科学思维的培养范文6
物理创新思维，指在学习物理知识的过程中具有新奇性、独创性及价值性的物理思维活动。这里所说的物理创新思维标准，对于研究和学习物理的不同层次的主体来说是不同的。对于高中生而言，在学习过程中通过观察、实验、思考等活动建立某种物理概念，形成某种物理规律，在解决实际物理问题中，运用某种新方法等等，都可称为创新思维。
在物理教学实践中，创新思维与创新活动相联系，是最具活力和价值的思维，因此成为创新能力的核心。在教学中，培养学生的创新思维，对全面提高科学素养，培养有创新能力的新型人才具有深刻意义。
二、高中学生创新思维的特点
由于正处于身心快速发展阶段，高中生创新思维有其自身表现特点：一是创新思维多处于初级层次，表现为类创造力和潜创造力。二是创新思维成果多倾向于新颖性，个人价值成分高于社会价值成分。三是创新思维绝非少数聪明学生的“专利”。四是不同年龄段及同一年龄段不同学生个体间，创新思维能力存在很大差异。
三、关于高中物理创新思维的培养的探讨
培养学习兴趣
皮亚杰认为：“一切有成效的工作，必须以某种兴趣为先决条件。”所以，要培养学生的物理创新思维，必须最大限度地激发学生的学习兴趣和学习潜力。
在课堂内容的引题设计中，教师可针对教材内容，提出某些与实际生活相关，易引起错觉或疑问的现象或问题，引发学生探求根源的冲动。例如在高一物理关于摩擦力的章节学习中，教师可先让学生设想踩到西瓜皮后的情景，进而让学生分析行走中的人前后脚所受摩擦力方向有何不同。带着对问题的思考，教师开始讲课，在讲解中及时引导学生分析问题，最终圆满解开课堂开始时设下的疑问。
（二） 提出问题激发学生创新思维
1.应用逆向思维 在物理教学实践中，合理引导学生进行逆向思维，可激发其学习兴趣和探索动力。通过对学生逆向思维的引导，更有助于学生深入思考、牢固掌握所学知识，在做练习题时分析思路也更容易展开。下面以《曲线运动》的学习来说明：
课堂引题的逆向思维
教师：同学们已学过物体做直线运动的规律，如果运动物体不沿直线运动，将会做什么运动？
学生：曲线运动。
教师：一定是做曲线运动吗？
学生（思考后）有的回答是一定做曲线运动，有的说不一定。
教师：那么，物体在机械运动中做何种轨迹的运动，是由什么来决定的呢？
此时，学生的回答不一。
教师：好，下面我们带着这个问题开始学习物体的曲线运动。
课堂教学得出结论后的逆向思维
如得出结论“一切曲线运动都是变速运动”时，教师可接着发问：“反过来，变速运动在什么条件下才做曲线运动？”
在学习中，教师可从不同方面提问以引起学生不同角度的思考。如：物体做曲线运动的必要条件是什么？做曲线运动的物体，在运动过程中所受的合力为恒力还是变力？在恒定的合力的作用下，物体是否一定做曲线运动？
2.采用开放式教学 传统物理教学中很多练习题都只有唯一的解题方法，学生的解题思路上也基本单一。新课程改革中，教师有必要引入一些能启动学生运用发散思维的开放题。开放题不仅有多种可能的正确答案，还可能有多种解题方法，可开拓学生的学习空间，培养其发散思维。这在客观上要求物理教学必须实现由“封闭式”向“开放式”的转变。但“开放式”教学绝不意味着对学生放任自流，而是要求物理教师理解新课程理念，实施民主、平等、合作的教学方式，根据各种资料上或网上的习题并结合实际编制出适宜的题材，以使物理教学更富活力，更有助于学生创新思维的培养。
（三）注意形象思维和抽象逻辑思维的培养
要使学生创新性地解决问题，必须确保学生能正确理解物理概念和规律，而高中物理概念、规律的形成大多需要借助形象思维和逻辑思维。
1.概念性问题的理解 物理概念是在分析物理现象的基础上经过抽象、概括得出的，是科学的思维过程的结果，仅靠记些枯燥的条文和公式，学生无法真正理解。因此，必须让学生明白物理概念实质上是科学家的丰富想象在科学研究中的具体表现。如电场强度中的电场线和磁场线都是虚拟的，为便于研究电场性质，法拉第才想象出用电场线来对电场进行形象描述。教师在描述物理概念形成过程前，应先分析其在建立过程中运用了哪些思维方法，学生在理解时会在哪些地方受阻，这样才能在授课中有的放矢，有效培养学生的形象思维和抽象思维。
2.规律性问题的理解 物理规律反映物理现象、物理过程在一定条件下必然发生、发展和变化的规律，是人们对抽象思维、观察、实验、数学推理等的具体运用。例如对于万有引力的理解，最初，牛顿通过“苹果落地”发现地球对周围的事物具有吸引力，进而推断出任何物体之间都存在这种万有引力。之后，他通过开普勒第三定律得出牛顿第二定律F=ma，根据匀速圆周运动的向心加速度得出万有引力定律。这种物理规律与科学家的创新思维的灵活性和独创性是分不开的，教师在教学中可将其发现及形成过程形象地描述出来，引导学生加深理解，以培养学生形象思维和抽象逻辑思维能力，强化学生的创新意识。
（四）物理教学与现代信息技术有机整合
在日新月异的信息化社会，要培养学生的创新思维，必须重视信息技术在物理教学中的应用。通过与信息技术的整合，学生应学会在教师指导和同学帮助下，充分利用各种学习资源如文字资料、音像资料、多媒体课件及互联网的各种信息等进行自主学习的过程。教师则应转变传统的知识灌输者观念，指导、促进学生自主学习、自主探索，以助于其发散思维、求异思维、逆向思维的发挥。
同时，利用计算机多媒体辅助教学也有助于形象、直观地展示物理概念和规律。对于理想实验，如简谐运动规律，即可通过计算机模拟设计理想的弹簧振子课件，让学生自己去观察、发现规律，从而实现其抽象思维能力和逻辑思维能力的提高，使学生的创新意识得到发展。
四、对学生创新思维的评价
（一）个体内差异评价
个体内差异评价是将学生自身作为参照点，将其目前状况与过去状况进行比较。这种评价充分考虑了学生自身的个性差异，评价结果比较客观，更符合其实际情况，有利于保护学生发挥创新思维的积极性，树立其自信心和成就感。但由于评价标准要依据学生个体而定，而每个学生个体都处在不断的发展变化中，操作起来会比较麻烦。
（二）绝对评价
绝对评价是指以某一预定目标为客观标准，在评价时将学生的创新思维水平与之相比较。这种评价比较客观，若评价结果高于客观评价标准或与其相差不大，可有效促进学生创新思维的发展，但若相差过大，则易挫伤学生积极性。因此，应灵活运用，如根据学生实际水平制订几组不同的客观标准，让绝大部分学生的评价结果都可接近或超出客观标准，从而增强学生的自信心。
