生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)如何培養(yǎng)學(xué)生的理性思維

張坤 平亞茹

隨著新課程改革的不斷深入，以探究為主體的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和科學(xué)的理性思維的培養(yǎng)方式將成為生物教師的共識(shí)。在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)針對(duì)學(xué)生的實(shí)際情況，精心設(shè)計(jì)、周密安排、科學(xué)引導(dǎo)，讓學(xué)生在親歷提出問(wèn)題、獲取信息、尋找證據(jù)、檢驗(yàn)假設(shè)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、討論質(zhì)疑等主動(dòng)參與的學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)得生物學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)動(dòng)手能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，形成理性思維，全面提高科學(xué)素養(yǎng)。特別需要滲透對(duì)理性思維能力的培養(yǎng)，使學(xué)生更加注重學(xué)科研究方法和研究過(guò)程，理性獲取信息，重視實(shí)證、邏輯和推理，鼓勵(lì)質(zhì)疑，使學(xué)生能有獨(dú)立做出自主選擇和判斷的能力。同時(shí)也倡導(dǎo)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中獲得更多的直接體驗(yàn)，學(xué)會(huì)在大量信息面前能夠用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和方法，冷靜進(jìn)行邏輯分析和比較思考，初步具備理性思考的能力。

1.創(chuàng)設(shè)情景啟發(fā)學(xué)生提出問(wèn)題，激活學(xué)生的理性思維能力

理性思維能力培養(yǎng)的第一階段是學(xué)生提出有意義的問(wèn)題的能力形成階段。因?yàn)閱?wèn)題能使學(xué)生在心理上產(chǎn)生求知的沖動(dòng)，促進(jìn)其積極自主地思考。愛因斯坦曾說(shuō)過(guò)，提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更重要，這需要?jiǎng)?chuàng)造性的想象力。所以，問(wèn)題是學(xué)生思維活動(dòng)的源頭，是主動(dòng)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，是思考的起點(diǎn)。思考首先要有觀察經(jīng)驗(yàn)，教師創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景，啟發(fā)學(xué)生積極思考，自主提出問(wèn)題。學(xué)生依據(jù)已有的知識(shí)與觀察經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)自己的興趣與愛好提出該情景下可研究的多個(gè)問(wèn)題，通過(guò)層層遞進(jìn)的問(wèn)題序列，理性判斷問(wèn)題的可研究?jī)r(jià)值，提高學(xué)生將問(wèn)題轉(zhuǎn)變成可研究的課題的能力。

例如，在“植物蒸騰作用的數(shù)學(xué)建?！碧骄繉?shí)驗(yàn)活動(dòng)中，教師首先提出問(wèn)題“什么是蒸騰作用”“提到蒸騰作用你會(huì)想到什么”“蒸騰過(guò)程中有哪些因素的參與”，幫助學(xué)生回憶已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生此時(shí)會(huì)聯(lián)想到關(guān)于蒸騰作用的一些知識(shí)碎片，而后通過(guò)比較、歸納、綜合的理性思維過(guò)程，將相關(guān)知識(shí)聯(lián)系起來(lái)分析問(wèn)題。隨后，教師引導(dǎo)學(xué)生提出自己的問(wèn)題“你認(rèn)為不同的植物蒸騰作用是否一樣”“蒸騰作用會(huì)受到哪些環(huán)境因素的影響”，使學(xué)生將問(wèn)題微觀化、細(xì)致化，逐步發(fā)展為具有研究意義的課題，同時(shí)做出實(shí)驗(yàn)假設(shè)。在此過(guò)程中，學(xué)生會(huì)提出如“環(huán)境濕度是否影響植物的蒸騰作用”“氣孔形態(tài)是否決定蒸騰作用的強(qiáng)弱”等具體的問(wèn)題，并分析它們的可研究性，確定最終的研究課題，同時(shí)做出初步的實(shí)驗(yàn)假設(shè)。這樣可逐步使學(xué)生學(xué)會(huì)多發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題和思考問(wèn)題，并運(yùn)用理性思維分析問(wèn)題。

2.組織學(xué)生尋找證據(jù)，設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)解決問(wèn)題

理性思維能力培養(yǎng)的第二階段是鼓勵(lì)學(xué)生尋找支持假設(shè)的證據(jù)，并通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方式對(duì)該假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證，促進(jìn)解決問(wèn)題的能力形成的階段。學(xué)生做出假設(shè)要有證據(jù)支持，教師要教會(huì)學(xué)生用事實(shí)支撐假設(shè)。證據(jù)的來(lái)源是對(duì)資料的查找與整合，通過(guò)第二階段的教學(xué)，學(xué)生能逐步具備收集資料證據(jù)、形成依據(jù)證據(jù)、做出假設(shè)的能力，并自主設(shè)計(jì)實(shí)施探究實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)假設(shè)的可驗(yàn)證性。

如“植物蒸騰作用的數(shù)學(xué)建?！碧骄繉?shí)驗(yàn)活動(dòng)，采用小組合作學(xué)習(xí)的方式，分組選題并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生通過(guò)組內(nèi)合作的形式展開討論，共同協(xié)商可以選擇的課題和方法。這樣，每一位學(xué)生在參與小組討論的過(guò)程中都能充分認(rèn)識(shí)到他人的長(zhǎng)處。學(xué)生思維的深度和廣度不同，組內(nèi)成員在一次次的思維碰撞之后，往往會(huì)對(duì)問(wèn)題產(chǎn)生新的理解，可以相互彌補(bǔ)考慮不周全之處，從不同角度、方向、方面，運(yùn)用多種方法來(lái)解決問(wèn)題，從而使學(xué)生更加善于概括歸類，善于抓住事物的本質(zhì)和規(guī)律，系統(tǒng)思考和理解問(wèn)題，具有更強(qiáng)的解決問(wèn)題的能力。通過(guò)這一階段的教學(xué)，學(xué)生不僅能在合作學(xué)習(xí)中運(yùn)用理性思維分析證據(jù)，也提高了設(shè)計(jì)完整實(shí)驗(yàn)并實(shí)施的能力。

3.依據(jù)實(shí)證進(jìn)行邏輯推理，鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑和創(chuàng)新

理性思維能力培養(yǎng)的第三階段是學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)操作的結(jié)果證據(jù)，縝密進(jìn)行邏輯分析，促進(jìn)創(chuàng)新及求異的能力形成的階段。在這一階段，學(xué)生可直接參與并體驗(yàn)證據(jù)的生成過(guò)程，通過(guò)自主實(shí)驗(yàn)收集第一手的過(guò)程性證據(jù)，并分析證據(jù)，初步得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。教師要在實(shí)驗(yàn)教學(xué)這一過(guò)程中給予學(xué)生充分指導(dǎo)，幫助學(xué)生克服探究中遇到的各種困難，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的進(jìn)步并及時(shí)表?yè)P(yáng)和鼓勵(lì)。無(wú)論實(shí)驗(yàn)結(jié)果如何，教師都要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)概括總結(jié)和綜合性反思，鼓勵(lì)學(xué)生大膽做出自己的判斷，提出個(gè)人見解，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和邏輯性思維能力。通過(guò)創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)后小組匯報(bào)的氛圍，相互交流體會(huì)，傳遞經(jīng)驗(yàn)，汲取他人智慧，同時(shí)進(jìn)行質(zhì)疑與答辯，鼓勵(lì)創(chuàng)新與新問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)。這樣，學(xué)生初步具有批判性的評(píng)價(jià)能力和分析各種觀點(diǎn)的能力，能夠獨(dú)立對(duì)某些結(jié)果和現(xiàn)象做出自己的判斷，并運(yùn)用方法與技巧對(duì)這些判斷進(jìn)行論證和闡述，培養(yǎng)學(xué)生用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度得出結(jié)論的理性思維能力。

如“植物蒸騰作用的數(shù)學(xué)建模”探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，研究“環(huán)境濕度是否影響植物蒸騰作用”這一小組實(shí)驗(yàn)了不同種類的植物，期間拍攝了大量的照片及影像資料，發(fā)現(xiàn)環(huán)境濕度大時(shí)，植物氣孔張開程度小。對(duì)此，他們又提出了新的研究問(wèn)題“空氣濕度與植物氣孔開閉程度之間的關(guān)系”，并設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過(guò)這一階段的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅能進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力，同時(shí)也鍛煉了思維技能和總結(jié)交流的能力。部分學(xué)生在活動(dòng)中逐漸形成了運(yùn)用理性思維思考問(wèn)題的習(xí)慣，分析問(wèn)題時(shí)證據(jù)意識(shí)強(qiáng)，語(yǔ)言表達(dá)時(shí)邏輯性強(qiáng)，能獨(dú)立形成自己的觀點(diǎn)，對(duì)事物做出自己的判斷。

教師應(yīng)充分利用好實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的每一環(huán)節(jié)與過(guò)程，主動(dòng)激發(fā)學(xué)生去觀察、思考、實(shí)踐，指導(dǎo)他們嘗試探索，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。引導(dǎo)學(xué)生愿意思考，學(xué)會(huì)思考，養(yǎng)成依據(jù)證據(jù)、邏輯縝密的理性思維習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)生物學(xué)科的培養(yǎng)目標(biāo)和價(jià)值，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，同時(shí)更新教師的教學(xué)觀念，確立全新的教育教學(xué)理念，有利于教學(xué)質(zhì)量的全面提高。

編輯 _ 于萍