王瓊

實驗是高中生物學(xué)教學(xué)的重要形式之一。生物學(xué)實驗通過操作和觀察，引導(dǎo)學(xué)生對生活中和自然界中的現(xiàn)象進行觀察分析，解開生物學(xué)之謎分析生物學(xué)知識，在教學(xué)中實驗不僅有激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的功能，還能夠鍛煉學(xué)生的探究能力，現(xiàn)象分析能力和理解能力，綜合起來就是科學(xué)思維能力。目前我國正在施行課程改革，教學(xué)實踐中，越來越傾向于學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)也在重點之列，其主要由四大重要能力構(gòu)成，“科學(xué)思維”是其中之一。新課程標(biāo)準(zhǔn)在每一個教學(xué)模塊中都有明確的關(guān)于核心素養(yǎng)的要求，其中，在必修1模塊中要求學(xué)生在學(xué)習(xí)后能夠具備從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的角度分析相關(guān)問題的能力;學(xué)會構(gòu)建并使用物理模型;探索光合作用和呼吸作用的實踐能力和闡釋相關(guān)生命現(xiàn)象的能力，這都屬于科學(xué)思維的范疇。

生物學(xué)主要注重對生命現(xiàn)象和規(guī)律的研究，在實驗教學(xué)的過程中能培養(yǎng)學(xué)生尊重科學(xué)事實的態(tài)度，同時形成良好的求知習(xí)慣，使學(xué)生的實踐探究能力得到鍛煉。中學(xué)生物教學(xué)中，需要學(xué)生有一定的實驗?zāi)芰A(chǔ)，科學(xué)思維、科學(xué)探究及創(chuàng)新能力是基本保障，實驗?zāi)軌蚴箤W(xué)生將所學(xué)知識學(xué)以致用、落實于實踐。新課標(biāo)中要求廣大的一線教師，在教學(xué)實踐中加強對教材中實驗內(nèi)容的實施和完善，而相關(guān)的科學(xué)思維培養(yǎng)途徑和培養(yǎng)策略還需不斷完善和補充。對于科學(xué)思維能力的培養(yǎng)應(yīng)該貫徹在學(xué)生成長的每一個階段，雖然有少部分教師將科學(xué)思維的培養(yǎng)納入了實驗課程的教學(xué)目標(biāo)之中，但大多都沒有很好地將課堂學(xué)習(xí)、實驗探究和日常生活聯(lián)系在一起。通常情況下的實驗教學(xué)，大多側(cè)重于實驗操作技能方面的培養(yǎng)，忽視了在實踐中培養(yǎng)科學(xué)思維;本文嘗試更好地將課堂、實驗和生活聯(lián)系成整體，實驗課中兼顧科學(xué)思維培養(yǎng)與實驗技能提升，豐富實驗課教學(xué)策略，更好地落實《新課標(biāo)》對生物課堂的要求，為今后的實驗教學(xué)提供模式參考，同時，期待通過實踐切實提高學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力和自主解決問題的能力。

一、生活化實驗導(dǎo)入教學(xué)

實際上生活化教學(xué)理念很早就進入到我國，早在民國時期那時候我國的教育體制還不是很完善，陶行知先生從國外將生活化教學(xué)理念引入國內(nèi)，為國內(nèi)教育事業(yè)的發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻。高中生物以理解自然和適應(yīng)生活為目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生掌握基本的生物學(xué)知識，教師應(yīng)該要理解這一目標(biāo)，在實驗教學(xué)中讓生活情境合理化和規(guī)范化地應(yīng)用起來。

例如在講授：“酶活性的影響因素”這節(jié)課時，本堂課需要掌握的知識要點有兩個：溫度和PH對酶活性的影響。為了讓學(xué)生能夠?qū)⒆⒁饬性谡n堂，將思維聚焦在哪些因素影響酶活性上，教師設(shè)計了生活化實驗導(dǎo)入情境。教師在課堂上展示兩塊沾有墨水絲巾，將其中一塊放入冷水中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)絲巾生的墨水并沒有散去。隨后教師加入一些加酶洗衣粉，揉幾下后發(fā)現(xiàn)墨水開始褪去一部分，但是仍然還有很多墨水在絲巾上。教師向?qū)W生提問：生活中洗衣服時我們一般是怎樣讓衣服上的墨水更快地褪去呢？很快有的學(xué)生提出：可以向其中加入熱水。為了滿足學(xué)生的好奇心，教師將另一條沾有墨水的絲巾，放入熱水中并加入一些加酶洗衣粉，輕揉幾下后發(fā)現(xiàn)絲巾上的墨水褪去的速度與第一條絲巾相比速度更快。該實驗是生活化迷你小實驗，而且實驗遵循單一變量原則，實驗中有對照組和實驗組，學(xué)生在課堂上對兩個實驗進行對比分析，對實驗現(xiàn)象產(chǎn)生好奇心和疑問，思考為什么溫度可以讓絲巾上的墨水褪去得更快，是否還可以加入其他的物質(zhì)讓墨水更快褪去呢？學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象進行思考并產(chǎn)生疑問，對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維非常有幫助。

生物教學(xué)雖然與學(xué)生的日常實際生活息息相關(guān)，但是因為高中學(xué)生本身的知識儲備和社會閱歷影響，導(dǎo)致了生物教學(xué)在高中階段學(xué)生的眼中抽象性邏輯性和概念性是相對較強的，學(xué)生往往無法有效地了解教師所講述的教學(xué)內(nèi)容，這就導(dǎo)致了學(xué)生在學(xué)習(xí)和問題分析的過程當(dāng)中面臨著較多的困境，而生活化教學(xué)則可以將生物教學(xué)中的抽象性和概念性特征有效地化解，將抽象化概念化的生物知識具象化形象化地呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，讓學(xué)生對于生物知識生物原理有更深入的了解，通過生活實驗的引入充分地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生對于即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容有較高的好奇心和求知欲，同時也通過生活實踐的引入，提升教學(xué)與學(xué)生生活實際之間的聯(lián)系，讓學(xué)生感受到生物學(xué)習(xí)和實際生活息息相關(guān)，認(rèn)識到生活處處有生物，這對于端正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度也可以起到較高的幫助和影響，教師需要引起關(guān)注和重視，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容做出相應(yīng)的優(yōu)化是改良，利用生活化生物實驗展開實踐教學(xué)。

二、模型建構(gòu)發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力

實際上高中生物學(xué)實驗教學(xué)的過程，就是學(xué)生建立模型和分析模型的過程，但是大多數(shù)實驗都需要使用各種玻璃儀器或者液體藥品等等，所構(gòu)建的模型比較復(fù)雜，不適合學(xué)生專門對模型進行分析。因此教師可以在教學(xué)過程中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選擇適合在課堂上構(gòu)建的模型，讓學(xué)生以兩人一個小組，利用常見的材料制作小模型，在制作模型的過程教師盡可能減少對學(xué)生的提示，讓學(xué)生自己思考如何建構(gòu)模型，模型建構(gòu)成功后學(xué)生的成就感和自信心也會倍增。

例如在講授“細(xì)胞器的分工合作”這節(jié)課時，教師開展了實驗操作活動，要求學(xué)生利用現(xiàn)有的橡皮泥，做出一個細(xì)胞模型，該模型中要將細(xì)胞器全部展示出來。教師設(shè)計了模型制作實驗，在本節(jié)課中該實驗屬于生成性實驗，是在課堂上隨機生成的，而且該實驗也屬于開放性實驗，實驗過程中教師沒有刻意去指導(dǎo)和要求學(xué)生，只需要學(xué)生達到實驗?zāi)繕?biāo)即可。學(xué)生在實驗操作的過程中，結(jié)合書本和資料書分析細(xì)胞器的特征后，再利用不同顏色橡皮泥捏出不同的細(xì)胞器的形狀，根據(jù)細(xì)胞器的位置、細(xì)胞器之間的聯(lián)系、細(xì)胞器的功能來設(shè)計模型。當(dāng)學(xué)生制作好了模型后，教師抽取部分組的學(xué)生將本組的模型展示在全班學(xué)生面前，教師和學(xué)生共同來分析模型，對模型中出現(xiàn)的錯誤進行指出并改正。教師可以展示兩組學(xué)生的模型，通過提問的方式讓學(xué)生思考這兩個模型中有哪些不同點，應(yīng)該支持哪組學(xué)生的觀點，這個過程需要學(xué)生思考和探究，對發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力很有幫助。最后教師還可以開展一個活動，讓學(xué)生對自己制作的模型進行變換，制作植物細(xì)胞模型的學(xué)生思考如何以最快的方式，將自己的細(xì)胞模型變換為動物細(xì)胞模型，相反制作動物細(xì)胞模型的學(xué)生，也應(yīng)該思考如何以最快的方式，將其變換為植物細(xì)胞模型，這種比較式學(xué)習(xí)法對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維也非常有幫助。

思維培養(yǎng)是高中生物教學(xué)在實踐開展過程當(dāng)中的重點內(nèi)容和難點內(nèi)容，也是學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)形成的重要基礎(chǔ)和保障，建構(gòu)學(xué)生的生物思維可以讓學(xué)生在生物學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中面臨的問題和困境進一步減少，進而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量，教師在實踐教學(xué)展開的過程當(dāng)中需要立足于學(xué)生的實際特點分析學(xué)生的接受能力問題分析能力學(xué)習(xí)能力的多方面能力，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律構(gòu)建相應(yīng)的生物模型通，過生物模型的引入一方面強化學(xué)生對于知識概念的理解和認(rèn)知，另外一方面有效地塑造學(xué)生的生物思維，進而有效地培育學(xué)生的生物學(xué)科素養(yǎng)，這不僅有助于學(xué)生高中生物知識的學(xué)習(xí)，同時對于學(xué)生未來成長和發(fā)展也可以起到較高的幫助和影響，需要引起關(guān)注和重視并且有效落實于實踐中。

三、戶外實驗開展發(fā)展科學(xué)思維能力

通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，有將近九成的教師開展的生物學(xué)實驗都是在室內(nèi)進行，而生物學(xué)和大自然聯(lián)系密切，而且必修三教材中，對有關(guān)植物學(xué)知識、生態(tài)環(huán)境知識進行了詳細(xì)的分析，并且有與生態(tài)和植物相關(guān)的實驗設(shè)計。教材內(nèi)容的編制正是要求教師將戶外教學(xué)實驗引入其中，帶領(lǐng)學(xué)生在戶外進行實驗操作。而且在戶外教學(xué)中學(xué)生的身心可以得到有效的發(fā)展，可以激發(fā)學(xué)生的思維調(diào)動學(xué)生的科學(xué)探究能力。例如在講授：“樣方法調(diào)查種群密度”這節(jié)課時，傳統(tǒng)教學(xué)中都是通過圖片來講解知識，但是學(xué)生缺乏體驗和感悟，所以教師設(shè)計戶外實驗教學(xué)，讓學(xué)生在野外通過戶外實驗來進行實驗。實驗場所是校園后面的草地，每四位學(xué)生為一個小組，每一組學(xué)生都劃分了一塊實驗區(qū)域，實驗?zāi)繕?biāo)是，調(diào)查自己負(fù)責(zé)的實驗區(qū)域中野菊花的種群密度。學(xué)生需要根據(jù)自己所劃分的實驗區(qū)域選擇合適的樣方法，還要根據(jù)樣方的大小來確定樣方之間的距離。這些問題都是實驗過程中需要考慮的問題，需要學(xué)生發(fā)揮自己的聰明才智去思考分析，使得實驗更加規(guī)范化具有可操作性，對發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維有很好的幫助。一切準(zhǔn)備工作完成后，教師可以讓學(xué)生開始實驗操作，雖然計劃制訂成功了，但是戶外實驗的過程可沒有那么容易，學(xué)生不僅要注意樣方設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，同時在計算的時候也遇到了：樣方表現(xiàn)上的樣本處理問題，這個問題教師讓學(xué)生之間以交流的方式自己解決，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力。待實驗結(jié)束后，教師根據(jù)學(xué)生的戶外實驗表現(xiàn)進行點評，并指出學(xué)生出現(xiàn)的錯誤。

四、細(xì)節(jié)化實驗分析培養(yǎng)科學(xué)思維

通常情況下，為了確保實驗?zāi)軌蝽樌M行，實驗課前，代課教師都已將實驗所需試劑、器材準(zhǔn)備完備，并且做好預(yù)實驗。對于學(xué)生來說，實驗課也是用別人已準(zhǔn)備好的器材，完成課本或資料中已有具體操作步驟的實驗操作，實驗結(jié)果、現(xiàn)象、結(jié)論也如資料或課本所言，因此，對于學(xué)生來說，實驗課看起來很有趣，做起來并沒那么有成就感，這可能是為什么之前的實驗課教學(xué)一直有，但學(xué)生的實驗探究欲望卻一直不強烈的原因。為了提高學(xué)生的參與度，更加認(rèn)可自己是實驗課堂的主人，提高實驗前的興趣和實驗后的成就感，同時讓學(xué)生在實驗前就能夠有目的地了解更多關(guān)于本實驗的原理、方法，為實驗課堂的進行奠定基礎(chǔ)，在實驗課前，由學(xué)生查閱資料，制定好實驗方案（提倡新方案），并列出所需實驗器材及藥品，小組代表在學(xué)科代表和教師的引導(dǎo)下進行實驗器材的準(zhǔn)備。細(xì)節(jié)是實驗的一個最突出的特征，學(xué)生在實驗的過程中應(yīng)該要重視細(xì)節(jié)的分析，比如：顏色變化、沉淀生成等等，甚至溶液添加順序的先后、是否需要顯微鏡觀察、實驗材料的選擇等等都是實驗過程中需要注意的細(xì)節(jié)化問題，這些細(xì)節(jié)問題的注意并不能簡單地依靠學(xué)生的記憶就能夠應(yīng)付，需要學(xué)生將科學(xué)思維投入其中，理解每一個細(xì)節(jié)之處。

例如在開展：“檢測還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)”的實驗教學(xué)時，教師要求學(xué)生注意以下問題：斐林試劑的配置、在檢測還原糖過程中沉淀生成的變化、不同試劑檢測脂肪時顏色的變化、雙縮脲試劑的配置、雙縮脲試劑和斐林試劑之間的區(qū)別以及哪一種物質(zhì)的檢測需要水浴加熱，觀察哪一種物質(zhì)檢測的結(jié)果需要使用顯微鏡觀察等等細(xì)節(jié)問題。雖然該實驗的大目標(biāo)是讓學(xué)生通過實驗鑒別不同物質(zhì)的名稱，但是更重要的實驗?zāi)繕?biāo)是其中的細(xì)節(jié)問題，只有掌握了這些細(xì)節(jié)問題學(xué)生才能夠算作是真正理解了實驗操作。在細(xì)節(jié)問題分析的過程中，需要學(xué)生積極思考和探究，要求學(xué)生將思維投入在其中，以此達到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的目標(biāo)。

五、通過師生角色互換的方式，拓展學(xué)生的科學(xué)思維

過去的高中生物學(xué)實驗的課堂，通常是由教師給學(xué)生演示實驗技巧，確保學(xué)生掌握了實驗步驟之后，讓他們以個人為單位進行實驗。這樣的上課方式雖然能夠確保生物學(xué)教學(xué)順利完成，但是學(xué)生在學(xué)習(xí)中對教師有較強的依賴感，缺乏主動探索知識的意識，對學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)造成不利影響。因此，教師可以在高中生物學(xué)實驗教學(xué)的過程中，通過師生角色互換的方式，讓學(xué)生在課堂上以教師的角色講解相應(yīng)的實驗步驟和生物學(xué)知識點，促使學(xué)生在講解的過程中全面拓展科學(xué)思維。例如，“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”這節(jié)課要求學(xué)生了解基因控制蛋白質(zhì)合成的中間物質(zhì)——RNA的基本單位、化學(xué)組成和種類，分析RNA與DNA在組成、結(jié)構(gòu)和功能等各個方面的異同，理解基因表達的轉(zhuǎn)錄和翻譯的概念和過程，掌握遺傳信息、遺產(chǎn)密碼和反密碼子的概念。因此，教師可以將這些學(xué)習(xí)內(nèi)容分成不同的部分，讓學(xué)生根據(jù)自身的學(xué)習(xí)能力進行挑選，并將挑選相同學(xué)習(xí)內(nèi)容的學(xué)生組織成一個集體，要求他們在規(guī)定的時間，以集體為單位進行探索，在探討中制訂相應(yīng)的講課內(nèi)容，為后面的課堂講解做好準(zhǔn)備。這樣的學(xué)習(xí)方式對學(xué)生來說比較陌生，部分學(xué)生在課堂實驗操作的過程中可能會出現(xiàn)操作不當(dāng)，或者講解內(nèi)容不夠準(zhǔn)確的情況，教師可以讓該團體中的其他同學(xué)進行補充，這樣可以讓學(xué)生在合作講課的過程中相互學(xué)習(xí)其他同學(xué)分析內(nèi)容的邏輯，拓展他們的科學(xué)思維。

綜上所述，科學(xué)思維是高中生物學(xué)核心素養(yǎng)教學(xué)的重要內(nèi)容，科學(xué)思維貫穿整個高中階段的生物學(xué)知識學(xué)習(xí)，作為一名高中生物學(xué)教師，深入研究學(xué)習(xí)新課標(biāo)和核心素養(yǎng)教學(xué)理念是本職工作，在教學(xué)實踐中貫徹落實課標(biāo)和核心素養(yǎng)內(nèi)容是基本要求。本研究為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)，圍繞高中生物學(xué)實驗教學(xué)來展開設(shè)計，從生活化實驗、模型建構(gòu)實驗、戶外實驗和細(xì)節(jié)化實驗上進行研究探索，以學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展為本，設(shè)計各種不同的教學(xué)形式，引導(dǎo)學(xué)生激發(fā)實驗興趣，展開現(xiàn)象和問題的思考，從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維。

（邱瑞玲）