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概念教学： 概念是高度概括和抽象形成的，对事物特征或属性的指认形式，体现了认识主体对客观事物的一般特征和本质特征的把握。概念既是思维的产物，又是思维的工具，是进行判断和推理的基础。概念教学本质上是思维的教学，其重心在于围绕学科核心概念组织教学，帮助学生深刻地理解概念内涵，在概念形成和应用中提升学生的科学思维素养。

科学思维：是基于事实证据、运用科学概念、通过科学推理和论证对客观事物的本质、规律及其相互关系作出判断和解释，对客观事物的发展变化作出预测的认识方式，是一种建立在证据和逻辑基础上的求真务实的思维方式。本课题研究的科学思维是普通高中生物学课程标准中的科学思维，是指尊重事实和证据，崇尚严谨务实的求知态度，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。本课题着眼于运用比较、分析、综合、归纳、演绎、建模、批判性思维、创造性思维等方法，以概念教学为载体进行科学思维能力的培养。

（二）国内外同一研究领域现状与研究的价值

1.概念教学的研究现状

概念教学研究在国外起步较早，形成了大量概念教学的理论。在概念的定义上，认知心理学家奥苏伯尔认为概念是“符号所代表的具有共同标准属性的对象、事件、情境或性质”；在概念的类型上，以加涅提出的“具体概念”和“定义性概念”最具有代表性。在概念教学的实践上提出了一系列的教学方式和教学策略，奥苏贝尔认为“具体概念”的教学可通过“上位学习同化模式”，“定义性概念”的教学则运用概念形成和概念同化两种方式。诺瓦克等人创造性地开发了概念图教学策略，托尼·布赞开创了思维导图教学策略等等。近年来国外学者对概念教学的研究主要集中在：研究的主体和内容方法更加关注概念学习成果的整合；重视学习心理学等理论的指导建构概念学习的模型，来解释学生概念获得的思维过程；在具体课堂环境下实施概念教学时，对于概念教学策略和工具的具体化研究。

国内学者对概念教学的研究起步较晚，但研究成果丰硕。近几年国内学者不断地对概念教学进行拓展和深化研究，从策略、模式、理论、方法等方面发展为各学科和具体知识点对应的概念教学研究。如对学科中概念的分类和特征的分析；基于实际教学对概念教学现存问题进行梳理等。同时，随着教育研究的深入及国家教育的改革发展，关注到概念教学对学生的潜在教育价值。如通过概念图、苏格拉底式对话和概念转变等策略在物理学科中可以有效发展学生的高级思维能力；在概念教学中借助实验、人文信息、生活经验等培养学生的核心素养价值。围绕高中生物学概念教学的研究内容主要有：高中生物学概念教学现状以及对策的研究，如王琛在核心素养的背景下对高中生物学概念教学进行了现状调查和教学策略的研究；郝琦蕾对概念教学中当前所存问题进行总结并对高中生物学概念教学提出建议。基于不同模式下的生物概念教学现状研究或应用研究，如莫广彤基于PBL教学模式对高中生物学重要概念教学进行实践研究；王连华将BOPPPS模式运用到高中生物学概念教学中；陈琳运用TfU教学模式对高中生物学概念教学进行实践研究。结合具体生物知识对概念教学的教学设计研究。如杜变变对人教版必修叁《稳态与环境》中的“生态系统”编制单元教学设计、并进行了概念教学实践等。

2. 科学思维的研究现状

国外对于科学思维的研究更多关注在科学思维的方法、组成结构和培养问题上。研究发展进程从不同学科出发到不同思维方式和问题解决策略，再到针对某一思维类别研讨更详细的思维态度和思维方法。比如威廉姆斯就创造性思维拓展了学生在科学思维运用过程中的思维流畅性、灵活性、独创性、精致性等特点和好奇心、挑战力、想象力等思维品质，为科学思维的培养与评价提供了细致的参考依据。库恩等人以不同年级的学生作为研究对象，分别进行多变量系统的科学思维水平练习与元策略能力训练，研究结果证实了该教学策略能有效培育科学思维。国外对于科学思维的培养日益重视，尤其对在基础教育领域如何开发学习者的科学思维进行了细致且系统的研究。

继《中国学生发展核心素养》发布后，国内对于科学思维的研究逐年增加。在科学思维的内涵方面，胡卫平等人综合了不同科学思维理论和中学生科学能力建构理论提出了中学生科学思维能力的结构模型，为科学思维提供了切实可行的培养方向。在科学思维培养的教学策略研究方面，刘柳提出了五种有效培养科学思维能力的教学策略：概念图策略、PBL策略、科学史策略、模型制作策略、体验式教学策略。朱玥蓉基于调查研究总结了科学史策略对于科学思维的培养作用。黄福群论述了在课堂教学中使用思维导图策略对于课堂思维体系的构建、明确概念间联系、展示实验逻辑和解题思维过程的有效作用。在不同课型、不同教学模式下的科学思维培养方面。杨桂华研究新授课的概念导入环节。闵凡芹探究了实验课对科学思维和探究能力的培养。殷晓悦阐述了复习课如何对学生科学思维的培养；郭晓文研究PBL教学模式下如何培养科学思维；韩艳琴和杨静草都是对HPS教学模式发展科学思维进行实践研究。在科学思维发展水平的评价研究方面，一是从教学和试题分析的角度探讨科学思维的评价，如通过解读课标，具体化描述科学思维的四个水平，从而形成可操作的评价指标。二是评价体系的构建与改进，如王程媛通过设置过程性评价量表来评价学生的科学思维。原康结合高中生物学课程标准、国际学生评价项目PTSA以及美国NAEP科学素养测评项目，研制了通过纸笔测试考察学生科学素养发展水平的评价工具。

目前虽然一些一线教师注意到概念教学与科学思维能力培养之间的联系，但对于高中生物学概念教学对学生科学思维能力培养的研究成果较少。研究成果主要集中在基于科学思维的某一节课的概念教学设计，且相对集中于初中教学阶段，科学思维能力的培养是碎片化，不成体系的。对于高中生物学概念教学与学生科学思维能力培养的关系；高中生物学概念教学中培养学生科学思维能力的策略以及策略有效性等问题研究还不够深入。

3. 研究价值

概念是思维的基本形式，是思维的工具。概念教学本质上是思维教学，是发展学生科学思维的途径。科学思维是高中生物学学科核心素养之一，是学生应具备的、适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。本课题以概念教学为载体，在高中生物学课程实施中开展培养学生科学思维能力的实践研究，在具体的培养方法、实施策略和评价体系上进行探索，以帮助学生在理解概念的同时，提升科学思维素养。

（叁）研究的目标、内容（或子课题设计）与重点

1. 研究目标

（1）通过课题研究，提炼高中生物学概念教学中培养学生科学思维能力的相关策略、典型课型与课例，为落实核心素养教学提供切实可行的案例和借鉴。

（2）通过课题研究，在概念形成教学和概念应用教学中促进学生归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等科学思维能力的提升，促进学生生物学核心素养发展。

（3）通过课题研究，促进教师对生物学概念的认知，深化对概念教学的理解，增强在高中生物概念教学中培养学生科学思维能力的意识，优化培养学生科学思维能力培养的教学改革，进而提高教育教学质量，彰显生物学课程的育人价值。

2. 研究内容与重点

基于以上研究目标，针对当前高中生物概念教学中存在的不足，确立以下研究内容。

（1）概念教学、科学思维等核心概念的文献研究

通过理论学习与文献研究，把握概念教学的内涵、理论以及概念教学相关教学模式与策略，深刻理解《普通高中生物学课程标准（2017年版）》的精神，明确高中生物学学科核心素养下科学思维能力的涵义及各种思维方法的内涵，梳理概念教学与科学思维培养间的内在关系，为开展课题研究提供理论支持。

（2）高中生物学概念教学中培养学生科学思维能力的现状调查研究

针对高中生物学概念教学中科学思维能力培养的现状展开观察、调查，分析高中生物学概念教学、科学思维能力培养的特点及存在的问题，分析科学思维能力与概念教学的相关性研究，明确课题研究的出发点。

（3）高中生物学概念形成教学中学生科学思维能力培养的策略研究

一是在上位概念形成教学中，培养学生归纳与概括能力的策略研究。二是在下位概念形成教学中，培养学生演绎与推理能力的策略研究。叁是在概念定义形成中，培养学生模型与建模能力的策略研究。四是在概念内涵与外延关系教学中，培养学生批判性思维能力的策略研究。

（4）高中生物学概念应用教学中学生科学思维能力培养的策略研究

一是在概念间内在关系的研究中，培养学生创造性思维能力的策略研究。二是在概念的选择应用中，培养学生证据意识的策略研究。叁是在概念应用实践过程中，培养学生演绎与推理能力的策略研究。四是在概念应用方案与反思中，培养学生批判性思维能力的策略研究。

（5）高中生物学概念教学中培养学生科学思维能力的评价研究

一是通过归纳概括概念特征的合理性，概念表征的准确性、思维的指向性、推理的逻辑性等过程性指标，作为学生科学思维能力水平的过程性评价。二是通过概念习得的效果、概念体系构建的合理性、模型的科学性、学习成绩的提高、以及各类学科竞赛与科技活动中的表现等，作为学生知识获取能力高低的结果性评价。

研究重点

上述内容（3）（4）是课题的研究重点，即在研究科学思维能力内涵的基础上，以概念教学为载体，以概念形成教学中科学思维能力的培养和概念应用教学中科学思维能力的培养为研究重点，提炼适合高中学生科学思维能力培养的相关策略。

（四）研究的思路、过程与方法

1.研究思路

本课题研究按照“调查筛选——课题论证——制订方案——实践研究——交流总结——申请结题”的程序进行。

第一步，对相关文献进行收集与整理，同时进行问卷调查，了解高中生物学概念教学中培养学生科学思维能力当前的现状和理论依据，明晰基于学生科学思维能力培养、概念教学的内涵及相关理论，明确课题研究目标、内容，形成课题研究方案。

第二步，高中生物学概念教学中进行实践研究。运用比较、分析、综合、归纳、演绎、建模、批判性思维、创造性思维等方法，选取系列概念样本，从概念形成与应用两个角度，探索培养学生科学思维能力的教学策略。

第叁步，提炼科学思维能力培养策略。在实践中总结经验，并回归实践进行检验、修正、完善，形成最终课题成果。

本研究采取项目研究和行动研究相结合的策略。资源的建设采用项目研究的方法，分工合作。教学研究采用行动研究的策略，边研究边行动，边行动边研究，融研究于日常教学之中。

2.研究过程

（1）设计论证阶段：时间为2023年6月到2024年2月，首先是进行文献研究，在理论部分需要大量文献考证，对国内外基于科学思维能力培养下的概念教学的内涵和特征有更清晰的整体认识。梳理高中生物学概念教学和科学思维能力培养之间的关系。通过学生科学思维能力的现状调查研究，反思研究过程中存在的问题，修正研究方法。

（2）实践探索阶段：时间为2024年3月到2026年2月，基于培养学生科学思维能力，初步形成高中生物学概念教学的策略研究，以及基于培养学生科学思维能力，改进学生学习评价的研究，反思研究过程中存在的问题。

（3）实践修正阶段：时间为2026年3月到2026年9月，总体提炼在高中生物学概念教学中培养学生科学思维的初步成果，并在实践中检验、修正，为成果总结和提炼做准备。

（4）成果总结结题阶段：时间为2026年9月到2026年12月，课题成果全面总结提炼阶段，汇编论文集、案例集，撰写结题报告。

3.研究方法

（1）文献研究法。研究概念教学的涵义、理论以及概念教学的教学模式与策略，以及科学思维能力中各种思维方法的内涵。

（2）调查法。调查高中生物学概念教学中培养学生科学思维能力的现状与问题，并作梳理、凝练，形成调查的数据和报告。

（3）行动研究法。对培养学生科学思维能力目标、促进学生科学思维能力培养的策略研究。研究主要以案例为载体的行动研究为核心，强化在高中生物学概念教学的实践中完善与深化，提炼教学策略。

（4）课堂观察法。凭借相关辅助工具，从课堂情境中收集资料，对学生科学思维能力的实施和评价作定性和定量的分析，达成概念教学的具体策略。

（5）案例（课例）研究法。通过获取实践案例（课例），选取指向培养科学思维能力的典型教学实践课例，分析对高中生物学概念教学教学策略的具体应用和评价。

（五）主要观点与可能的创新之处

1. 主要观点

（1）概念是人类的一种思维形态，是思维的产物、思维的工具，也是进行判断和推理的基础。概念教学本质上是思维的教学，概念教学是培养学生科学思维能力的一种途径。

（2）科学思维是高中生物学学科核心素养之一，是学生应具备的、适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。高中生物教学中只有重视科学思维能力的培养，“授人以渔”方能使学生思维水平提升，不落后于知识生长速度。

（3）概念教学是培养学生科学思维的载体，以在概念形成教学和概念应用教学中培养学生归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等科学思维能力为研究突破口，可以有效促进学生科学思维能力发展。

2.可能创新之处

（1）研究对象的创新。概念是教学的基础，以概念教学为载体，拓展了培养学生科学思维能力的基本途径和方式。

（2）研究思路的创新。创造性地从概念教学的角度研究科学思维能力的培养策略，同时通过一线教学实践验证策略的有效性，以提升教学质量和学生生物学学科核心素养。

（3）研究内容的创新。围绕概念形成教学和概念应用教学提炼高中生物学概念教学中培养学生科学思维能力的相关策略，以促进学生科学思维能力的提升，促进教师概念教学理念的转变，优化教学改革，进而提高教育教学质量，彰显生物学课程的育人价值。

（六）预期研究成果

成果名称

成果形式

完成时间

阶段成果（限5项）

高中生物学概念教学中培养学生科学思维能力的策略研究

实施方案

2023年10月

高中生物学概念教学中培养学生科学思维能力的策略研究教学案例集

教学案例

2024年12月

高中生物学概念教学中培养学生科学思维能力的策略研究

中期研究报告

2024年12月

高中生物学概念教学中培养学生科学思维能力的策略研究现状调查分析

调查报告

2024年6月

高中生物学概念教学中培养学生科学思维能力的策略研究学科教学论文

学科教学论文

2024年12月

最终成果（限3项）

高中生物学概念教学中培养学生科学思维能力的策略研究论文集、案例集

论文、教学案例

2026年12月

高中生物学概念教学中培养学生科学思维能力的策略研究

结题报告

2026年12月

高中生物学概念教学中培养学生科学思维能力的策略研究鉴定书

鉴定书

2026年12月

（七）完成研究任务的可行性分析（包括：①包括课题主持人在内的课题组核心成员的学术或学科背景、研究经历、研究能力、研究成果；②研究基础，包括围绕本课题所开展的文献搜集、调研和相关论文等；③完成研究任务的保障条件，包括研究资料的获得、研究经费的筹措、研究时间的保障等。）

1.研究力量

本课题组成员中，有长期进行思维教学研究、对教育教学有深入研究的特级教师，也有积极进取、充满激情的青年骨干教师。其中，有正高级教师1人，高级教师1人，一级教师3人，青年骨干教师8人，研究生学历5人，多位教师在SCI和中文核心期刊发表研究成果，教学中积极上进，潜心钻研教学，多人次获得区市级教学能力奖项，多篇论文在省级及以上期刊发表或获奖。

2.研究基础

本课题目前已经开展了扎实的前期准备工作。在文献研究方面，围绕以“概念教学”“科学思维”为关键词，采取精确搜索的方式，全面搜集了中国期刊网、中国优秀硕士博士论文库以及重要报纸，查阅了与“概念教学与科学思维”相关的论着，文献搜集工作取得了一定的研究效果。目前在文献研究方面，正在做两个工作：一是对国内外相关杂志和报刊进行检索，二是对已经搜集到的文献进行进一步的梳理。在调查研究方面，正在制定相关的教师、学生调查问卷，计划近期对教师、学生分别展开调查，以便了解教师和学生对科学思维能力培养的认识依据。另外，校级课题《在“生物学问题解决”中培养农村高中生“知识获取能力”的策略研究》的研究和本课题有一定的相关性，为本课题的研究提供了实践经验。

3.保障条件

本课题组购置了中国知网基础教育数据库的使用权，拥有期刊查询的权限，可以及时获得最新的研究成果信息。学校高度重视教育教学研究，聘请了学科专家予以指导，有助于及时解决研究过程中可能遇到的困难。本课题组通过落实课题研究时间，建立研究制度、制定研究计划、落实常规过程检查等手段保障课题研究有序推进。

综上所述，无论从课题组成员的学术背景、研究能力来看，还是从前期研究工作基础和完成工作的保障条件来看，本课题研究有能力按时完成。