基于科學(xué)思維培養(yǎng)的初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)

沈素芳

[摘 要]以“探究唾液對淀粉的消化作用”的實(shí)驗(yàn)為例，從實(shí)驗(yàn)探究、設(shè)置問題情境及構(gòu)建思維導(dǎo)圖三個方面闡述學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)策略。

[關(guān)鍵詞]科學(xué)思維；初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)；生物科學(xué)素養(yǎng)

[中圖分類號] G633.91 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-6058（2018）29-0090-02

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》的基本理念是“面向全體學(xué)生、提高生物科學(xué)素養(yǎng)和倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)”。生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，科學(xué)探究是生物教學(xué)中必不可少的部分，而“提高生物科學(xué)素養(yǎng)”作為重要的課程理念，期望學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的基本方法，養(yǎng)成良好的科學(xué)思維習(xí)慣，并能運(yùn)用相關(guān)的科學(xué)知識和科學(xué)研究方法解決生活實(shí)際問題。科學(xué)思維始終貫穿于科學(xué)探究的各個環(huán)節(jié)，如果沒有科學(xué)思維的支撐，科學(xué)探究將失去方向，而沒有科學(xué)探究的過程，科學(xué)思維也將失去根據(jù)和實(shí)踐價值，二者密不可分?！疤骄客僖簩Φ矸鄣南饔谩睂?shí)驗(yàn)是北師大版初中生物學(xué)七年級下冊第八章《人體的營養(yǎng)》第二節(jié)《食物的消化和營養(yǎng)物質(zhì)的吸收》的內(nèi)容，筆者以此實(shí)驗(yàn)的教學(xué)為例，淺論初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)。

一、學(xué)生現(xiàn)狀分析與教學(xué)策略

初中階段是學(xué)生思維發(fā)展的黃金時期，也是學(xué)生能力培養(yǎng)的關(guān)鍵期。初中階段，學(xué)生的思維由具體的形象思維逐漸向抽象的邏輯思維過渡，思維發(fā)展水平達(dá)到一個新的高度，這就要求教師要立足學(xué)生思維發(fā)展的規(guī)律，組織學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃季S訓(xùn)練，使他們的思維能力得到更好的提升。

教材在設(shè)計“探究唾液對淀粉的消化作用”這個探究實(shí)驗(yàn)時，沒有如傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)那樣設(shè)置有實(shí)驗(yàn)過程和具體步驟，只給出了提示材料和討論問題，給學(xué)生留下了較大的想象和活動空間，讓學(xué)生能充分思考怎么做、做什么，而不是接受教師設(shè)計好的現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)方案。本實(shí)驗(yàn)的探究目標(biāo)比較簡單，而真正的重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計的能力及觀察、思考、動手、合作的能力，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維。本節(jié)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)設(shè)計以“科學(xué)探究的一般過程”為依據(jù)，遵循引導(dǎo)、合作、自主、創(chuàng)新的原則，運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生通過學(xué)習(xí)“實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)”、思考導(dǎo)學(xué)問題、上網(wǎng)查閱資料、小組合作等途徑自主設(shè)計探究實(shí)驗(yàn)，全程參與完成實(shí)驗(yàn)探究過程。教師只是注重探究方法的指導(dǎo)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。

二、于實(shí)驗(yàn)探究中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

科學(xué)探究能力的目標(biāo)部分，強(qiáng)調(diào)學(xué)生要能夠提出問題，做出假設(shè)，設(shè)計可行的實(shí)驗(yàn)方案并予以實(shí)施，收集證據(jù)，利用恰當(dāng)?shù)姆椒ń忉寯?shù)據(jù)，并根據(jù)證據(jù)做出合理的判斷，等等。這些能力都是科學(xué)思維的重要組成部分。

1.提出問題。教材提示：米飯在口腔內(nèi)的消化過程，既包含牙齒和舌的作用，又包含唾液的作用。學(xué)生通過閱讀、學(xué)習(xí)教材，親身體驗(yàn)生活（細(xì)細(xì)咀嚼米飯，口腔有甜昧）、演示“檢驗(yàn)淀粉”實(shí)驗(yàn)（將碘液滴入面粉、饅頭塊中）等過程，提出問題：米飯在口腔中發(fā)生了什么變化？為什么會變甜？米飯中的主要營養(yǎng)成分是什么？米飯變甜是因?yàn)橥僖褐械哪撤N物質(zhì)嗎？

2.做出假設(shè)。學(xué)生通過上網(wǎng)查閱資料后做出假設(shè)：米飯變甜可能是唾液中的淀粉酶將淀粉水解成麥芽糖。而牙齒的咀嚼和舌的攪拌對米飯只起到了物理性輔助消化的作用。

3.設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生學(xué)習(xí)思考“實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)”中導(dǎo)學(xué)問題：①如何獲取淀粉溶液？②如何獲取唾液？（是否有既簡單又快捷的辦法？）③如何模擬控制口腔的溫度？④實(shí)驗(yàn)的變量是什么？如何控制實(shí)驗(yàn)的單一變量？⑤怎樣檢驗(yàn)淀粉是否被消化？導(dǎo)學(xué)問題是指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計出合理實(shí)驗(yàn)方案的關(guān)鍵，學(xué)生只要弄清楚這些問題，就能明白該實(shí)驗(yàn)中單一變量的控制、淀粉溶液與唾液的獲取以及整個實(shí)驗(yàn)要保持在37℃溫度下進(jìn)行、滴加碘液等具體操作是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。學(xué)生只要清楚了這些關(guān)鍵問題，設(shè)計出合理的探究實(shí)驗(yàn)方案是完全沒有問題的。

4.實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案。在充分的課前探究前提下，全班8個小組的實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路是清晰的，但是學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的總體能力還較弱，在具體實(shí)驗(yàn)操作的細(xì)節(jié)上，如不同的試管要標(biāo)注、淀粉溶液和唾液均要用滴管提取且要注意等量、滴加等還比較欠缺、不夠規(guī)范。

5.實(shí)驗(yàn)分析、討論交流。全班8個小組，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測完全相同的有5組，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測不同的有3組。學(xué)生經(jīng)過小組討論與交流、重新實(shí)驗(yàn)與論證，分析出實(shí)驗(yàn)誤差的原因可能是淀粉溶液濃度偏高；滴加的唾液量不夠；實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范，唾液滴至試管壁上或沒有搖勻使之與淀粉液充分混合，等等。

通過精心設(shè)計問題串，引導(dǎo)學(xué)生帶著問題觀察、實(shí)驗(yàn)、討論、查閱資料等，通過多種手段獲取信息，并運(yùn)用比較、分類、歸納、概括等方法對信息進(jìn)行加工，很好地培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維。

三、設(shè)置新的問題情境訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維

通過創(chuàng)新新的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行新的、更深入的思考，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。例如：

①37℃是唾液淀粉酶催化淀粉的最佳溫度嗎？

②將唾液煮沸后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，情況會如何？

③將碘液改在恒溫加熱之前滴加，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象會有什么樣的變化？

④假設(shè)你是電視劇中的地下黨情報員，如何安全地傳遞一份重要情報？

對于問題①，在教師的指導(dǎo)下學(xué)生通過關(guān)鍵詞在百度、知網(wǎng)中搜索到《再探唾液淀粉酶的最適溫度》《唾液淀粉酶最適溫度的質(zhì)疑》《有關(guān)唾液淀粉酶最適溫度質(zhì)疑的依據(jù)值得商榷》等文獻(xiàn)。通過查閱文獻(xiàn)資料，學(xué)生發(fā)現(xiàn)原來傳統(tǒng)認(rèn)可的一些觀念，特別是一些專業(yè)教科書提出的看法，都有值得商榷的地方，我們應(yīng)學(xué)會質(zhì)疑?！霸瓉硗僖旱矸勖复呋矸鄣淖罴褱囟炔灰欢ㄊ?7℃”。很多學(xué)生對此有很大的感觸，體會到生活、學(xué)習(xí)中要多問一些為什么，也極大地激發(fā)了他們的探究興趣。

四、引導(dǎo)構(gòu)建思維導(dǎo)圖提升學(xué)生的科學(xué)思維能力

引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建“探究唾液對淀粉的消化作用”實(shí)驗(yàn)的思維導(dǎo)圖，可有效提升學(xué)生的科學(xué)思維能力（如下圖）。

思維導(dǎo)圖是一種有效使用大腦的思維方法，能有效地提升學(xué)生的創(chuàng)新思維品質(zhì)，使學(xué)生能更好地對所學(xué)知識進(jìn)行歸納、記憶、理解和運(yùn)用。

總之，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維是科學(xué)教育的重要目標(biāo)，運(yùn)用科學(xué)思維的方式思考和解決問題也是對具有科學(xué)素養(yǎng)的人的基本要求。新課標(biāo)提出“提高生物科學(xué)素養(yǎng)”的要求，科學(xué)探究作為發(fā)現(xiàn)科學(xué)事實(shí)、揭示科學(xué)規(guī)律的過程及方法，在生物學(xué)科教育中有重要意義。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生通過閱讀教材、查閱資料、提出問題、設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案、操作實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)誤差等形式，較好地開展探究性學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在自主探究、親身實(shí)踐、批判質(zhì)疑的過程中培養(yǎng)科學(xué)思維。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

[2] 高繼生.淺析中學(xué)生物探究實(shí)驗(yàn)中的“改進(jìn)”誤區(qū)：以《觀察唾液淀粉酶對淀粉的消化作用》實(shí)驗(yàn)為例[J].教學(xué)與管理，2013（34）：63-65.

[3] 王健.考查科學(xué)思維的理科考試命題策略探討[J].中國考試，2016（10）：44-50.

（特約編輯 安 平）