思維型課堂在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)踐

吳奕舟

摘 要：思維型課堂在實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以進(jìn)行開展實(shí)踐，本文從自主建構(gòu)、應(yīng)用遷移和認(rèn)知沖突三個(gè)思維型課堂的基本原理展開，以《酶的特性》這一節(jié)內(nèi)容為載體，設(shè)計(jì)了“補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟—自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—改正實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤”學(xué)生活動(dòng)，進(jìn)行了實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：思維型課堂;基本原理;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是生物學(xué)科必不可少的一部分，要想真正上好一節(jié)實(shí)驗(yàn)課，不僅需要學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟的熟悉和理解，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的精準(zhǔn)實(shí)施，更需要的是教師在課前的構(gòu)思，即對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)課堂的巧妙設(shè)計(jì)，包括如何正確地引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的步驟，如何構(gòu)建思維臺(tái)階，一步步鍛煉學(xué)生的思維。在現(xiàn)代課堂教學(xué)中，教師和學(xué)生的核心活動(dòng)和目的是思維能力的培養(yǎng)，思維型課堂就是以此為基礎(chǔ)提出的，它著眼于課堂教學(xué)中的思維活動(dòng)，意在通過一系列的教學(xué)策略，提高課堂的教學(xué)質(zhì)量。思維型課堂教學(xué)理論包括了認(rèn)知沖突、自主建構(gòu)、自我監(jiān)控和應(yīng)用遷移四個(gè)方面的基本原理，下來我就將從自主建構(gòu)、應(yīng)用遷移和認(rèn)知沖突三個(gè)方面的原理，以《酶的特性》這一節(jié)內(nèi)容為載體，來講講自己平時(shí)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中構(gòu)建思維型課堂的方法和反思。

一、以自主建構(gòu)提升思維精度

作為思維型課堂的理論依據(jù)，自主建構(gòu)包括認(rèn)知建構(gòu)和社會(huì)建構(gòu)兩個(gè)方面。隨著思維目的、思維過程、思維的材料或結(jié)果、思維中非智力因素、思維的品質(zhì)、思維的監(jiān)控等的變化，思維的結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展完善[1]。教師通過提供一定的知識(shí)基礎(chǔ)和知識(shí)框架，設(shè)計(jì)一定的學(xué)生活動(dòng)，喚起學(xué)生已有的感性認(rèn)識(shí)和拓展可能具有的最近發(fā)展區(qū)、運(yùn)用觀察和實(shí)驗(yàn)來展示有關(guān)事物發(fā)生、發(fā)展和變化的現(xiàn)象和過程、聯(lián)系學(xué)生已學(xué)知識(shí)進(jìn)行教學(xué)。

教學(xué)片段一：在探究“酶的專一性”中，教學(xué)設(shè)計(jì)是要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩怼把a(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟”。

【探究活動(dòng)1】材料：3%的淀粉溶液，3%的蔗糖溶液，0.1g/ml的NaOH溶液，0.05g/ml的CuSO4溶液，酒精燈，石棉網(wǎng)，三腳架，淀粉酶。

學(xué)習(xí)是一個(gè)積極主動(dòng)建構(gòu)的過程，對(duì)學(xué)生來說，先前的經(jīng)驗(yàn)是其已有的，內(nèi)化為自己的認(rèn)知的，在學(xué)生思維認(rèn)知中占有非常重要的地位的;從教學(xué)的角度來講，教學(xué)是學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的過程。課堂教學(xué)中運(yùn)用一些學(xué)生活動(dòng)使學(xué)生積極主動(dòng)的思考，有助于促進(jìn)學(xué)生思維結(jié)構(gòu)的發(fā)展。實(shí)驗(yàn)題本是生物中難度較高的一部分，如果一開始就讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)往往會(huì)引起學(xué)生的畏難的消極心態(tài)，所以在課堂開始，筆者先安排補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟，從簡(jiǎn)單開始，有助于提高學(xué)生的積極性，一步步地加深難度，進(jìn)行思維訓(xùn)練。在酶的專一性實(shí)驗(yàn)中，我的教學(xué)方法是首先提供一些基本的實(shí)驗(yàn)材料和步驟作為知識(shí)框架，這樣做有助于提醒學(xué)生想到，如果淀粉酶具有專一性，那么它必然只能催化一種底物，由此可以進(jìn)一步聯(lián)想到，如果是兩種不同的底物，那么只要檢測(cè)有一個(gè)能被分解，另一個(gè)不能被分解，就能證明這個(gè)結(jié)論，達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。通過知識(shí)之間的聯(lián)系和思維活動(dòng)的關(guān)聯(lián)，讓學(xué)生自主建構(gòu)起“一種酶對(duì)應(yīng)一種底物”概念，能有效地提升新課程下學(xué)生的主體性，讓學(xué)生思維的精度更加精準(zhǔn)，思考問題的切入點(diǎn)更加確切，達(dá)到一針見血的效果。

二、以應(yīng)用遷移拓寬思維廣度

應(yīng)用遷移知識(shí)、技能與智力思維有密切的關(guān)系。思維訓(xùn)練是培養(yǎng)學(xué)生思維能力的突破口，關(guān)于靈活性品質(zhì)的訓(xùn)練，需要抓住知識(shí)、方法間的滲透與遷移，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散式思考、立體思考，教給學(xué)生靈活解決問題的方法[1]。重視知識(shí)的相關(guān)性，理解同類知識(shí)的互通之處，對(duì)學(xué)生加深理解知識(shí)，提高思維能力，具有重要的作用。

教學(xué)片段二：在探究“酶的作用條件需要適宜的PH”中，教學(xué)設(shè)計(jì)是要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩怼霸O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟”。

在本知識(shí)點(diǎn)的處理上，因?yàn)檎n堂上一段時(shí)間內(nèi)，已經(jīng)讓學(xué)生自主補(bǔ)充了相關(guān)實(shí)驗(yàn)步驟，從而已經(jīng)對(duì)酶的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有了一些基本的認(rèn)知和框架，有了一定的思考和經(jīng)驗(yàn)，所以在這里的教學(xué)設(shè)計(jì)，筆者是讓學(xué)生根據(jù)教師提供的實(shí)驗(yàn)材料，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的，依據(jù)科學(xué)性原則，做到細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)刈灾鲗?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

【資料】我們知道口腔溫度和體溫差不多，而當(dāng)我們口腔中的唾液淀粉酶進(jìn)入胃中以后，卻發(fā)現(xiàn)，唾液不再具有催化淀粉分解的功能，你能給出合理的解釋嗎？

【探究活動(dòng)2】如何才能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明你的假設(shè)？請(qǐng)你跟著實(shí)驗(yàn)的思路，設(shè)計(jì)完成實(shí)驗(yàn)。

材料：3%的H2O2溶液，3%的可溶性淀粉;20%的新鮮肝臟研磨液，淀粉酶;氫氧化鈉溶液和稀鹽酸，蒸餾水，碘液。

思考：1.本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇什么作為底物？

2.實(shí)驗(yàn)的自變量是什么？應(yīng)該設(shè)計(jì)幾組實(shí)驗(yàn)？

3.實(shí)驗(yàn)觀察的現(xiàn)象是什么？

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之前，筆者還提出了三個(gè)思考，第一個(gè)思考的目的是幫助學(xué)生來選擇實(shí)驗(yàn)的材料，在探究溫度對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中，若用過氧化氫作為底物，因?yàn)槠浔旧砭蜁?huì)受到溫度的影響，所以考慮到溫度的條件時(shí)就應(yīng)用淀粉這個(gè)實(shí)驗(yàn)材料比較適宜，以此為思考點(diǎn)，那么不難發(fā)現(xiàn)，若在PH為酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中，如果使用淀粉作為底物，淀粉會(huì)在酸性條件下發(fā)生分解反應(yīng)，從而影響整個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的驗(yàn)證，所以應(yīng)用過氧化氫作為底物，這是知識(shí)遷移之一。第二個(gè)思考的目的，是提醒到學(xué)生實(shí)驗(yàn)重要原則之一是單一變量原則，即只能保持一個(gè)自變量的改變，所以在探究PH對(duì)酶活性影響的時(shí)候，要改變自變量就通過加入酸堿試劑量的不同，這是知識(shí)的遷移應(yīng)用之二;根據(jù)這兩個(gè)方面知識(shí)的遷移，根據(jù)思考到的實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)，來完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，應(yīng)該難度降低了很多;其次考慮到單一變量原則中，無關(guān)變量要保持相同且適宜的要求，在進(jìn)行整個(gè)實(shí)驗(yàn)試劑的添加的時(shí)候，添加試劑的量都也會(huì)被學(xué)生所觀察和注意到，不會(huì)忽略。所以在現(xiàn)代思維型課堂的教學(xué)中，進(jìn)行適當(dāng)類似的知識(shí)鋪墊，來暗示學(xué)生，促進(jìn)其知識(shí)的遷移和運(yùn)用，可以達(dá)到化繁為簡(jiǎn)，降低畏難的情緒，讓這個(gè)設(shè)計(jì)有抓手的效果，以此提高他們學(xué)習(xí)的成就感，從而拓展思維的廣度。

三、以認(rèn)知沖突挖掘思維深度

在學(xué)生主體和客觀事物相互作用的過程中，社會(huì)和教育向?qū)W生提出的要求所引起的新的需要和學(xué)生已有的心理水平或心理狀態(tài)之間的矛盾，是學(xué)生心理發(fā)展的內(nèi)因，這個(gè)內(nèi)因或內(nèi)部矛盾也是學(xué)生心理不斷發(fā)展的動(dòng)力[1]。所以無論在平時(shí)理論教學(xué)還是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，在課堂上都離不開構(gòu)建對(duì)知識(shí)的認(rèn)知矛盾沖突，有了這種沖突，就能激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲;只有不斷解決認(rèn)知沖突，才能促使人的認(rèn)知活動(dòng)不斷豐富和發(fā)展，從而不斷挖掘思維的深度，讓學(xué)生的思維能力得到進(jìn)一步的提升，下面筆者以“酶的作用條件比較溫和”這一小知識(shí)點(diǎn)為例，來講講自己在平時(shí)教學(xué)過程中構(gòu)建認(rèn)知沖突的具體策略和方法。

教學(xué)片段三：在“酶的作用條件比較溫和”這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，不難得到實(shí)驗(yàn)的自變量就是溫度，學(xué)生很容易的思維就會(huì)聚焦在如何控制自變量上，通過改變3個(gè)試管的溫度，再觀察相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，就可以判斷出酶活性和溫度的關(guān)系，所以筆者提供了一個(gè)類似于常規(guī)思維的表格和步驟，來讓學(xué)生判斷這個(gè)表格的正確與否：

根據(jù)思維的聚焦點(diǎn)，學(xué)生肯定會(huì)首先關(guān)注溫度這個(gè)自變量，但是在這個(gè)表格中溫度的設(shè)置恰恰是正確的，在困惑之余學(xué)生可能會(huì)關(guān)注這些試劑是否遵循了無關(guān)變量相同且適宜的原則，發(fā)現(xiàn)也是沒有問題的，這時(shí)候就使他當(dāng)前的認(rèn)知與現(xiàn)有的材料產(chǎn)生沖突，為了完成題目任務(wù)，學(xué)生就必須提高積極性，開動(dòng)思維，挖掘深度，找出更深層的錯(cuò)誤。經(jīng)過進(jìn)一步深入思考，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)酶具有高效性，原來如果先加酶，那么在控制溫度之前，其實(shí)整個(gè)反應(yīng)基本已經(jīng)結(jié)束了，所以控制溫度就必須放在反應(yīng)之前。如果能想到這個(gè)地方，其實(shí)學(xué)生的思維已經(jīng)得到鍛煉和提升，能夠結(jié)合課堂已經(jīng)學(xué)習(xí)的知識(shí)，活學(xué)活用，用來解決當(dāng)下的問題。但是在這個(gè)時(shí)候，筆者提出一個(gè)更高階的問題，指出其實(shí)整個(gè)實(shí)驗(yàn)雖整體上已經(jīng)能達(dá)到整個(gè)探究的目的和要求，但是從實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性角度來看還是有缺陷之處，需要學(xué)生改進(jìn)。這時(shí)候，學(xué)生剛認(rèn)為整個(gè)實(shí)驗(yàn)是滴水不漏的，現(xiàn)在卻被告知還是有不妥指出，和原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)發(fā)生了更大的沖突。第一次的改正錯(cuò)誤已經(jīng)需要一點(diǎn)思維的拓展，第二次肯定是思維的深度挖掘，這時(shí)候如果能夠發(fā)現(xiàn)，才是真的飛躍。但是往往學(xué)生在這時(shí)候已經(jīng)有了畏難的情緒，筆者就會(huì)提示：“其實(shí)如果一般的實(shí)驗(yàn)操作，在第一步改正以后，就是具備一定的實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，但是現(xiàn)代科學(xué)，特別是以后的科研，一定要講究實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，確保其他干擾因素的排除。”經(jīng)過這個(gè)點(diǎn)撥，學(xué)生就能意識(shí)到其實(shí)這個(gè)是實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化，就有部分學(xué)生能夠得出一個(gè)觀點(diǎn)：因?yàn)闇囟仁强刂葡喈?dāng)精確的，如果你淀粉溶液保溫了，再注入新的淀粉酶溶液混合后，也會(huì)發(fā)生溫度的些許改變，這是不夠精確的，所以應(yīng)該分開保溫再混合。再根據(jù)這個(gè)觀點(diǎn)，就不難得到下面這樣的操作步驟，安排6支試管，先保溫在對(duì)應(yīng)溫度下，再進(jìn)行混合，就不會(huì)造成實(shí)驗(yàn)的誤差，從而整個(gè)實(shí)驗(yàn)更加精確。

四、教學(xué)反思

經(jīng)過幾次實(shí)地的教學(xué)，整節(jié)課的構(gòu)思是有所依據(jù)的，但是由于是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，是生物學(xué)中較為困難的一部分，所以還是得根據(jù)學(xué)生的基本狀況，如果在學(xué)生邏輯思維能力一般的情況下開展教學(xué)，雖然設(shè)置了很多臺(tái)階，但是因?yàn)殡y度本就較高，所以也容易冷場(chǎng)，造成無人回應(yīng)的教學(xué)情況，所以安排類似的教學(xué)內(nèi)容時(shí)，還是需根據(jù)學(xué)情來妥善開展，適當(dāng)優(yōu)化。

其次思維能力的訓(xùn)練不是一蹴而就的，思維的深度需要教師一朝一夕地有意識(shí)的去培養(yǎng)和訓(xùn)練，才能夠提升和達(dá)到相應(yīng)的要求，如果平時(shí)注重講授和應(yīng)試，不開展相關(guān)的針對(duì)性訓(xùn)練，那么很難開展這樣的活動(dòng)，所以老師也應(yīng)當(dāng)多思考，多放手給學(xué)生，給他們?nèi)ュ憻捤季S，只有不斷的加強(qiáng)自我反思，自主建構(gòu)知識(shí)體系，進(jìn)行知識(shí)的遷移運(yùn)用，不斷解決認(rèn)知沖突，那么才能一步一步提高思維能力，取得優(yōu)異成績(jī)。

參考文獻(xiàn)

[1]林崇德，胡衛(wèi)平等.思維型課堂的教學(xué)理論與實(shí)踐[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)：中國(guó)人事出版社，2010，1：29-35