翟德栓

摘 要 分析高中生物實驗教學有悖于學生理性思維培養(yǎng)的教學現(xiàn)象，提出“結(jié)果轉(zhuǎn)化為過程、理論轉(zhuǎn)化為實踐、顯性轉(zhuǎn)化為隱性”三種教學模式，以此促進學生理性思維培養(yǎng)。

關鍵詞 理性思維 實驗教學 教學模式轉(zhuǎn)化

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

理性思維是一種思維范式，指為獲取知識而進行有目的想象、判斷、推理等思維過程，是生物學科素養(yǎng)的重要組成部分。學生理性思維在高中生物實驗學習中體現(xiàn)為：① 依據(jù)相關知識，將單獨的實驗現(xiàn)象結(jié)合成整體，形成基本認知規(guī)律（歸納和概括能力）。② 通過已有信息對未觀察到實驗現(xiàn)象進行科學的推斷（演繹和推理能力）。③ 結(jié)合實驗現(xiàn)象或結(jié)論理解相關知識，構(gòu)建模型并闡明原理（建模和論證能力）。鑒于此，通過培養(yǎng)學生歸納概括能力、演繹推理能力、建模論證能力，從而促進學生理性思維發(fā)展是高中生物實驗教學的重要目標。高中生物實驗教學中，多數(shù)教師遵循教學邏輯以提升學生思維品質(zhì)，但仍會出現(xiàn)有悖于學生理性思維培養(yǎng)的教學現(xiàn)象。

1 有悖于理性思維培養(yǎng)的教學分析

學生思維數(shù)量、思維質(zhì)量、思維容量的發(fā)展和提升是培養(yǎng)學生理性思維的前提。在生物學實驗教學中，有些教師的教學重心在于單一的知識傳授，把傳遞知識做為教學主導，關注學生獲取知識技能的形成，忽視學生認同知識產(chǎn)生和發(fā)展的思維邏輯培養(yǎng)，導致學生缺乏獨立思考的能力，無法完成自身思維模式和思維結(jié)構(gòu)的建立，限制了學生理性思維的形成和發(fā)展。例如從實驗目的確立、實驗材料選擇、變量控制、實驗步驟設計到實驗結(jié)論得出，有些教師利用自己習慣性思維牽制學生學習，學生處于被動地位，不僅學習興趣低，還會出現(xiàn)疏于思考和依賴教師灌輸?shù)乃季S習慣。

學生思維意識、思維觀念、思維行為的統(tǒng)一和連貫是培養(yǎng)學生理性思維的基礎。在生物實驗教學中，有些教師把教學任務聚焦在學生知識體系的完善，偏重于指導學生對理論知識理解，忽視培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。學生缺少將理論知識應用于實踐活動的體驗，無法將理論知識內(nèi)化成自身思考問題、解決問題的思維方式，因此不能形成統(tǒng)一的思維整體，限制了學生理性思維的拓展和延伸。教師經(jīng)常忽視學生個體的學習經(jīng)驗，缺少鼓勵、引導或直接指導學生解決實際問題的過程，導致教師的“教”與學生的“學”缺少針對性。例如，學生已經(jīng)學習過用標志重捕法進行種群密度調(diào)查的知識，對于如何使調(diào)查結(jié)果更接近真實值，很多學生依然模糊?！皺z測生物組織中糖類”教學活動，學生已經(jīng)學習過檢測還原糖的原理知識，但依然選擇西瓜汁、西紅柿汁等做為實驗材料。

學生探究動機、探究意識、探究維度的承接和拓展是培養(yǎng)學生理性思維的途徑。生物學實驗教學中，有些教師強調(diào)借助問題驅(qū)動學生，開展探究活動，忽視為學生構(gòu)建探究活動所需背景知識，或者不能發(fā)揮在學生探究活動中的向?qū)ё饔谩W生無法把驅(qū)動問題轉(zhuǎn)化為可探究體驗，導致學生探究興趣、探究思路和探究方法被割裂，限制了學生理性思維的完善和提升。例如“探究2，4-D對插枝生根作用”活動中，教師借助問題引導學生探究不同濃度2，4-D溶液對枝條生根的影響，通過培養(yǎng)學生分析處理實驗數(shù)據(jù)的思維能力，使學生體驗生長素及其類似物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應用中的應用。由于教師缺乏對學生探究活動的指導，學生在探究活動中會出現(xiàn)困難。如不清楚如何在合理區(qū)間內(nèi)設置2，4-D溶液濃度梯度才能使實驗結(jié)果準確；在教師提供實驗數(shù)據(jù)之后，不能正確利用實驗數(shù)據(jù)反映實驗結(jié)果......

2 轉(zhuǎn)化教學模式促進理性思維培養(yǎng)

為了培養(yǎng)學生的理性思維，教師在高中生物學實驗教學中應促進學生思維能力由“知識理解”向“知識遷移”和“知識應用”發(fā)展。教師要從培養(yǎng)學生歸納概括能力、演繹推理能力、建模論證能力著手，依照高中生物實驗教學特質(zhì)轉(zhuǎn)化教學模式，促進學生理性思維的提升。

2.1 “結(jié)果”轉(zhuǎn)化為“過程”，培養(yǎng)歸納概括能力

“知識結(jié)果教學”強調(diào)將傳授知識做為教學主導。將學生的學習行為與灌輸知識聯(lián)結(jié)?！爸R過程教學”注重將知識產(chǎn)生和發(fā)展路徑融入教學活動，在掌握知識結(jié)構(gòu)中完善學習技能。高中生物實驗教學由“知識結(jié)果教學”轉(zhuǎn)化為“知識過程教學”模式，一方面促進學生認知思維的形成，另一方面調(diào)控學生理解思維的發(fā)展，進而有利于學生形成整體探究的思維模式，培養(yǎng)學生歸納概括能力。例如在“使用顯微鏡觀察細胞”教學活動中，教師先組織學生觀察碘液染色的人口腔上皮細胞、龍膽紫溶液染色的蠶豆根尖分生組織細胞、大腸桿菌細胞和藍藻細胞，引導學生畫出在顯微鏡下觀察到的細胞結(jié)構(gòu)，再說出四種細胞結(jié)構(gòu)的主要差異。通過進一步觀察細胞切片活動，學生歸納概括并認同“有無核膜包被的細胞核是真核細胞與原核細胞的主要區(qū)別”結(jié)論。

將“知識結(jié)果教學”轉(zhuǎn)化為“知識過程教學”模式，教師可運用“執(zhí)果索因”的教學方法，引導學生從結(jié)果出發(fā)探究產(chǎn)生結(jié)果的一種或者多種原因，幫助學生領悟多角度思維加工和分類過程，使學生的思維數(shù)量、思維質(zhì)量、思維容量都得到發(fā)展和提升。在學生探究過程中，教師要聚焦生物實驗學習中出現(xiàn)的個別特征、個別方面思維的特質(zhì)，可在歸納概括思維的形成階段滲透，有利于促進學生概括歸納思維的生成。例如在“觀察葉綠體”教學活動中，教師先組織學生觀察、黑暗條件下培養(yǎng)的黑藻葉片、成熟的黑藻葉片、干燥的黑藻葉片，三種材料中葉綠體的形態(tài)分布及細胞中胞質(zhì)環(huán)流現(xiàn)象。再組織學生歸納概括出哪些條件下培養(yǎng)的黑藻葉片適宜做為“觀察葉綠體”活動材料，進而引導學生認同光照、水分、溫度、葉片生長情況會影響葉肉細胞中葉綠體的形態(tài)分布及胞質(zhì)環(huán)流這一結(jié)論。

2.2 “理論”轉(zhuǎn)化為“實踐”，培養(yǎng)演繹推理能力

“理論知識教學”的核心在于培養(yǎng)學生形成識別知識的思維技能，把完善認知作為教學目標，忽視學生運用知識的思維訓練，導致學生的邏輯思維、實證思維水平較低。例如在“光合色素提取分離”教學活動中，受“理論知識教學”模式桎梏，學生邏輯思維封閉，實驗操作中將層析液沒及濾液細線使色素無法成功提取，加之實證思維固化，不能找到實驗失敗原因。

“實踐活動教學”把解決問題做為教學主線，強調(diào)利用真實問題情境培養(yǎng)學生借鑒已有知識解決未知過程的思維能力，聚焦學生思維由淺表認知向深層應用的轉(zhuǎn)變。例如“觀察植物細胞質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復原”教學活動，如果運用“理論知識教學”，學生通過觀察實驗現(xiàn)象，只能認同發(fā)生滲透作用的兩個必要條件，學生思維意識和思維行為過于簡單化和模式化。轉(zhuǎn)化為“實踐活動教學”模式，教師除提供蔗糖溶液做試劑外，還為學生提供氯化鈉溶液和硝酸鉀溶液。教師組織學生利用滲透作用知識，演繹、推理洋蔥細胞浸泡在不同濃度氯化鈉溶液和硝酸鉀溶液中發(fā)生的現(xiàn)象，引導學生推理：無機鹽被吸收后會進入植物細胞的液泡中，使植物細胞液濃度增大。進而學生會演繹出：洋蔥細胞浸泡在不同濃度的氯化鈉溶液和硝酸鉀溶液中發(fā)生質(zhì)壁分離后自動復原現(xiàn)象。在學生演繹推理得出實驗結(jié)論后，教師再組織學生進行實驗驗證。此種教學模式除了加深學生對滲透作用發(fā)生條件的認知，更讓學生認同“植物細胞保持活性是植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離及復原必要條件”重要結(jié)論。“實踐活動教學”模式在發(fā)展學生解決問題能力的基礎上，促進學生邏輯思維由片斷式拼接知識向連貫式應用知識方向發(fā)展，防止學生實證思維出現(xiàn)固化。

“理論知識教學”轉(zhuǎn)化為“實踐活動教學”模式有利于構(gòu)建學生應用知識的能力，在問題情境引導下，培養(yǎng)學生借鑒已有知識或?qū)嶒灛F(xiàn)象，探討或者預測未知實驗過程，得出正確實驗結(jié)論的思維素養(yǎng)。在應用已有知識解決未知問題的過程中，學生思維體系逐漸具體、完善和成熟。思維意識由簡單化向復雜化方向提升，思維行為由模式化向創(chuàng)新化方向改變，思維觀念由斷層式向連貫式方向發(fā)展，推動學生演繹推理思維的提升。

2.3 “顯性”轉(zhuǎn)化為“隱性”，培養(yǎng)建模論證能力

“顯性問題教學”模式凸現(xiàn)高中生物實驗教學中的問題資源，以問題素材和問題設置做為教學范式，強調(diào)以問題為媒介，通過對問題的組合、疊加和變式推進實驗教學發(fā)展?！帮@性問題教學”模式把教學結(jié)構(gòu)規(guī)劃在教師設置的問題范圍之內(nèi)，將問題驅(qū)動與學生的探究活動分割，割裂學生探究興趣、探究思路、探究方法與問題資源之間的聯(lián)系，導致學生探究活動無法融入問題學習。一方面，教師對學科問題的過度挖掘?qū)⒏咧猩飳嶒灲虒W引入“怪、難、偏”的方向；另一方面，學生的探究意識、探究行為、探究思維無法建立和完善。

“隱性探究教學”模式將問題資源弱化，突出以探究方式達成高中生物實驗教學目標。通過“精、短、少”的問題設置，激活學生探究興趣，驅(qū)動學生探究行為，發(fā)展學生探究思維。“隱性探究教學”模式遵循“問題—探究—實踐”教學范式。問題設置做為促進學生探究活動開展的導向，通過探究實踐發(fā)展學生問題思維，以拓展學生實踐能力做為教學任務。

“任務前置”是“隱性探究教學”模式常用的教學方法。教師課前發(fā)布學習任務，促進學生課前理解相關問題及開展初步探究活動。學生在充分了解研究問題后，開展探究學習，在提升學生探究興趣和經(jīng)驗基礎上有利于學生探究思維的形成，為教學中探究活動開展做好充足準備。教師與學生課前進行交流，在了解學生學習中遇到的困難后再組織教學，從而提高“隱性探究教學”的有效性。

高中生物實驗教學的困難在于學生缺乏相關探究體驗，無法形成建模論證能力。由“顯性問題教學”轉(zhuǎn)化為“隱性探究教學”模式強調(diào)變注入式教學為探究式、參與式教學。教師將學生探究問題涉及的原理、方法、步驟及背景知識等提前發(fā)布給學生，鼓勵學生自主構(gòu)建探究路徑，促進學生在課前開展小組合作學習和初步討論。學生課前便可形成理解問題、探究思考的思維習慣。這樣高中生物實驗教學過程真正成為學生自主發(fā)現(xiàn)和提出問題、分析和解決問題的過程，為培養(yǎng)學生結(jié)合生物實驗教學內(nèi)容闡明相關生命原理的思維意識創(chuàng)造條件，有利于提升學生的論證水平。教學模式的轉(zhuǎn)變使教師設置問題具有明確的目的性，教學中便于組織學生有序探究，通過從具體到抽象、特殊到一般展開探究活動，有利于學生通過參與探究活動或經(jīng)歷探究思維發(fā)展，體驗正確運用文字圖示、分析實驗現(xiàn)象或者結(jié)合實驗結(jié)論及相關知識構(gòu)建生物模型的研究路徑，發(fā)展學生的建模能力。如“DNA分子結(jié)構(gòu)及其特點”活動中，教師利用“隱性探究教學”模式開展教學，提供以下資料：① 物理學家威爾金斯和化學家富蘭克林得到DNA晶體衍射圖像。② 沃森、克里克和威爾金斯認識到，DNA是一個“糖—磷酸”骨架在外側(cè)、堿基在內(nèi)側(cè)的分子，堿基間以氫鍵相連。③ 美國卡伽夫等人在研究DNA分子組成時發(fā)現(xiàn)，A和T數(shù)量相等，G和C數(shù)量相等，但A+T的量不一定等于G+C的量。A和T通過2個氫鍵相連，G和C通過3個氫鍵相連。教師提前向?qū)W生發(fā)放資料，引導學生從“四種脫氧核苷酸、基本骨架、雙螺旋結(jié)構(gòu)、反向平行”方面開展探究活動。在教學過程中，教師發(fā)放教具，組織學生以小組為單位，結(jié)合課前探究成果合作搭建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。之后，再對搭建的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型進行論證。教學模式的轉(zhuǎn)變使學生在充分了解研究問題之后開展探究學習，有利于學生形成探究思路找到研究方法，培養(yǎng)學生探究思維的整體性和系統(tǒng)性。在培養(yǎng)學生對知識的遷移和應用過程中，學生的建模論證能力得到發(fā)展。

《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》將“理解和掌握基本的科學原理和方法；傳承和保持實證意識、清晰邏輯、嚴謹求知；學會運用科學思維方式認識事物、解決問題”做為發(fā)展學生理性思維的重要內(nèi)容。高中生物學實驗教學中，學生思維方式復雜而且多元，教師要改變教學模式采用多種教學方法，培養(yǎng)學生理性思維，提高學生學科素養(yǎng)。