甘耀平

在學生發(fā)展的核心素養(yǎng)體系中，理性思維是核心素養(yǎng)的重要組成部分，也是高中生物學科核心素養(yǎng)的構(gòu)成要素。理性思維是一種建立在證據(jù)和邏輯推理基礎上的思維方式。通過生物學課程的學習，學生應逐步發(fā)展和形成理性思維習慣，學會運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)新性思維等方法探討生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學社會議題。生物學實驗為培養(yǎng)學生理性思維的自覺能動性創(chuàng)造了良好的實踐環(huán)境和條件。教師可通過利用以下教學策略，在生物學實驗教學中滲透和培養(yǎng)學生的理性思維能力。

1 由表及里，培養(yǎng)學生歸納與概括思維能力

歸納和概括是把個別事實抽象成一般原理的過程。生物學實驗離不開實驗現(xiàn)象的觀察和統(tǒng)計。觀察實驗現(xiàn)象、積累事實是學生進行歸納和概括的基礎。因此，教師必須引導學生親自動手操作實驗和有目的觀察實驗，使學生獲得感性認識。當學生獲得較豐富的事實依據(jù)和較典型的事實表象后，引導學生對實驗現(xiàn)象進行交流和討論，使學生掌握基本的生物學規(guī)律和原理。

例如，在學習孟德爾遺傳定律時，學生對于F1產(chǎn)生配子時非等位基因如何發(fā)生自由組合以及為何會發(fā)生自由組合難以理解。在進行“兩對相對性狀的模擬雜交實驗”時，教師可給每組學生提供4個大信封，分別寫上“雄1” “雌1” “雄2” “雌2”，前兩個信封內(nèi)放入“黃Y” “綠y”的卡片各10張，后兩個信封內(nèi)放入“圓R” “皺r”的卡片各10張。然后從“雄1” “雄2”兩個信封中隨機取出1張卡片組合在一起，模擬F1產(chǎn)生雄配子的種類，從“雌1” “雌2”兩個信封中隨機取出1張卡片組合在一起，模擬F1產(chǎn)生雌配子的種類。再將4張卡片組合在一起，模擬受精作用產(chǎn)生F2的類型。之后，教師提問：① 每一次模擬實驗后，需將卡片重新放回原信封嗎？② 從“雄1” “雌1”和“雄2”“雌2”4個信封中分別取出的Y、y數(shù)量以及R、r數(shù)量相等嗎？學生通過觀察和統(tǒng)計F1產(chǎn)生的雌雄配子類型和F2類型，就可歸納和概括出自由組合定律的實質(zhì)是非等位基因自由組合了。通過實驗，教師在幫助學生突破難點的同時，培養(yǎng)了學生歸納與概括的思維能力。

2 由此及彼，培養(yǎng)學生演繹與推理的思維能力

演繹與推理是從一般性前提出發(fā)，通過推導，得出個別結(jié)論的過程。生物科學作為一門自然科學，嚴謹?shù)倪壿嬓允侵饕卣鳌Ｔ诟咧猩飳W的學習過程中，演繹與推理思維能力要求學生能夠運用已經(jīng)學過的生物學規(guī)律，通過觀察、實驗、猜想等活動，預測和探討相關(guān)的生命現(xiàn)象，并能用恰當?shù)姆绞疥U明自己的想法。

例如，在學習“物質(zhì)出入細胞的方式”時，通過質(zhì)壁分離實驗，學生已知：成熟的植物細胞是一個完整的滲透系統(tǒng)，當細胞液濃度小于外界溶液濃度時，細胞會因為失水而發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。之后，教師可繼續(xù)引導學生思考：① 若用一定濃度的甘油或KNO3溶液代替蔗糖溶液，會出現(xiàn)不一樣的實驗現(xiàn)象嗎？學生依據(jù)質(zhì)壁分離的一般原理進行分析和猜想后，教師可提供甘油和KNO3兩種試劑，學生通過實驗驗證自己的猜想是否正確。② 洋蔥外表皮細胞是否會發(fā)生質(zhì)壁分離，如何觀察洋蔥外表皮細胞的質(zhì)壁分離現(xiàn)象？學生根據(jù)洋蔥外表皮顏色淺、不易觀察的特點，猜想可采用之前所學的紅墨水染色的方法。之后，教師提供相關(guān)材料，讓學生通過實驗進行驗證。相比于直接告訴學生答案的學習方式，通過演繹推理方式更有利于學生主動、深入理解生物學概念，形成嚴謹?shù)睦硇运季S。

3 由繁化簡，培養(yǎng)學生模型與建模的思維能力

模型是對所認識事物的概括性描述，可以分為物理模型、數(shù)學模型和概念模型等幾類。模型構(gòu)建則是運用模型的方法將抽象的、不可測的事實或過程借助身邊的材料、用具或應用數(shù)學方法、圖像等加以描述、概括總結(jié)的一種活動。在中學生物學教學中，教師要充分挖掘教材實驗內(nèi)容，鼓勵學生運用模型建構(gòu)的方法，經(jīng)歷思維與行動的相互協(xié)調(diào)，可有效引導學生進行學習活動。

例如，在“制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”實驗中，教師可將硬紙板作裁剪出若干不同形狀的紙片，用五邊形紙片代表脫氧核糖，圓形紙片代表磷酸，涂上不同顏色的長方形紙片代表四種不同的堿基。然后，教師引導學生用細鐵絲將這些“零件”連接組裝成若干個含有不同堿基的脫氧核苷酸模型，進而繼續(xù)制作成堿基互補配對的兩條脫氧核苷酸長鏈模型。再用訂書釘連接堿基對，通過旋轉(zhuǎn)最后得到DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。在DNA模型的建構(gòu)過程中，學生經(jīng)歷了思考——嘗試——錯誤——再思考——再嘗試的思維過程，深刻地理解了DNA分子的結(jié)構(gòu)特點，體驗了模型建構(gòu)的學習方法，提高了理性思維能力。

4 由信生疑，培養(yǎng)學生批判與質(zhì)疑的思維能力

美國《國家科學教育標準》提出，科學是格物致知的一種途徑，其基本特點是以實證為判別尺度，以邏輯作論辯的武器，以懷疑作審視的出發(fā)點。批判與質(zhì)疑思維是指對所學內(nèi)容的真實性、精確性、性質(zhì)與價值進行判斷，從而對做什么和相信什么作出合理的決策。擁有批判性思維的學生習慣于對自己或是他人的觀點進行反思、質(zhì)疑并進行分析，同時通過思考作出理性的決定。在實驗教學中，教師可引導學生從實驗原理、材料、方法等方面分析實驗的不嚴謹之處，設計、分析、評價實驗方案并進行修改和完善，分析實驗的異?，F(xiàn)象等，這些過程可充分鍛煉和培養(yǎng)學生的批判性思維。

例如，在進行“探究酶的專一性”實驗前，教師可提供唾液淀粉酶、過氧化氫酶（豬肝研磨液）等幾種常見的酶以及其他所需的實驗材料、用具等，引導學生自己設計實驗方案，培養(yǎng)學生批判性思維能力。在實驗過程中，教師可引導學生思考：能否利用I2-KI溶液替代本尼迪特試劑來探究唾液淀粉酶的專一性？由于I2-KI溶液不能判斷蔗糖能否被水解，學生得出本實驗應選用本尼迪特試劑的原因。實驗之后，教師還可繼續(xù)引導學生進行思維拓展，如果唾液淀粉酶加蔗糖的試管也呈現(xiàn)輕度陽性反應（出現(xiàn)紅黃色沉淀），該如何解釋，請設計實驗驗證自己的假設。從實驗前的方案設計到實驗操作與分析，再到實驗后的思考與拓展，不僅增強了學生實驗的積極性，讓學生知其然、知其所以然，而且培養(yǎng)了學生大膽質(zhì)疑的勇氣，提高了學生的批判與質(zhì)疑的思維能力。

5 推陳出新，培養(yǎng)學生創(chuàng)新性思維能力

創(chuàng)新思維是指突破常規(guī)思維的限制，以新穎獨創(chuàng)的方法解決實際問題的思維活動。具有創(chuàng)新思維的學生能從多角度、多側(cè)面、多層次去思考問題，尋求答案。生物實驗課是培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和實踐能力的主要陣地，把創(chuàng)新思維的教育融入實驗教學是培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維能力，發(fā)展學科核心素養(yǎng)的重要途徑。

在實驗前，教師應鼓勵學生進行預習，同時鼓勵學生自帶適宜的實驗材料進行實驗。實驗過程中，教師應營造相對寬松、自由的實驗教學環(huán)境和氛圍，引導學生認真操作，正確觀察并如實記錄實驗結(jié)果，不能想當然地將實驗現(xiàn)象作為“標準答案”。例如，在“檢測生物組織中油脂、糖類和蛋白質(zhì)”實驗中，除了實驗室提供的花生、蘋果汁、豆?jié){三種材料外，學生自帶的實驗材料常有用動物脂肪和植物油檢測油脂，用西瓜汁和番茄汁等替代蘋果汁檢測還原性糖，用雞蛋清和豆奶檢測蛋白質(zhì)等。教師引導學生從生活中就地取材，并比較不同實驗材料所得到的現(xiàn)象，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維。在實驗過程中，針對花生種子切片難的問題，教師可鼓勵學生思考是否有其他方法便于操作和觀察。有的學生想到用刀片刮的方法。教師繼續(xù)引導學生比較這兩種制片方法觀察效果的差異性，得出用刮取法易操作，但難觀察到完整細胞的結(jié)論。教師在平常實驗教學中有意識地多給學生思考和操作的時間和空間，激發(fā)學生的探究興趣和創(chuàng)造性，有利于培養(yǎng)和提高學生的創(chuàng)新思維能力。

參考文獻：

[1] 譚永平.批判性思維與中學生物教材教學[J].中學生物教學，2016（13）：10-12.

[2] 美國國家研究理事會.戢守志等譯.美國國家科學教育標準[M].北京：科學技術(shù)文獻出版社，1999：1-28.endprint