例談高中生物實驗教學(xué)中的理性思維培養(yǎng)

王宣華

摘 要：“理性思維”是高中生必備的生物學(xué)科四個核心素養(yǎng)之一，是高中生物教學(xué)必須深入滲透和著重培養(yǎng)的重要內(nèi)容。生物學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，存在著大量的實驗教學(xué)內(nèi)容，這是進行理性思維培養(yǎng)的理想素材，故本文以一些實驗的課堂教學(xué)為例對如何進行“理性思維”這個核心素養(yǎng)的培養(yǎng)做了簡單的探討。

關(guān)鍵詞：高中生物 理性思維 學(xué)科素養(yǎng) 實驗教學(xué)

在高中階段進行理性思維的培養(yǎng)離不開實驗教學(xué)，理性思維也是生物實驗教學(xué)的根本。在高中生物實驗教學(xué)的過程中，老師要幫助學(xué)生養(yǎng)成理性思維，鼓勵并引導(dǎo)學(xué)生在實驗中大膽發(fā)現(xiàn)，對事物的內(nèi)涵、外延進行簡單的推理與判斷，培養(yǎng)出更加具有理性思維與創(chuàng)新能力的學(xué)生?；诖?，可從以下三個方面來進行實驗教學(xué)以期實現(xiàn)理性思維的培養(yǎng)。

一、基于“問題串”式的實驗分析教學(xué)，以實現(xiàn)理性思維的培養(yǎng)

高中生物學(xué)科理性思維培養(yǎng)的最佳載體是生物學(xué)實驗，而實現(xiàn)理性思維培養(yǎng)的方法與途徑則是基于實驗而設(shè)計出具有極強邏輯性的“問題串”，通過問題串的分析與解答使學(xué)生掌握必備的生物學(xué)知識，同時自然生成生物學(xué)實驗的理性思維模式。針對具體的實驗還可設(shè)置更多的啟發(fā)性極強的問題串，如在《觀察DNA和RNA在細胞中的分布》 實驗中，我們可以這樣設(shè)計問題串：

1、實驗原理分析的問題串：DNA和RNA分子本身有顏色嗎？如果沒有顏色怎么辦？要染色則用什么染色劑來染色？甲基綠-吡羅紅混合染液的作用機理是什么？能否單獨使用其中的一種染色劑？能否選擇葉肉細胞或帶有色素的細胞來作為本實驗的材料？細胞膜具有選擇透過性，染色物質(zhì)能否進入細胞？要使染色物質(zhì)進入細胞怎么辦？鹽酸在本實驗中的作用是什么？

利用問題串的分析與討論，很容易讓學(xué)生得到這樣的知識內(nèi)容：DNA和RNA分子本身沒有顏色，要想觀察到他們在細胞中的分布情況，則需要染色才行，要選用甲基綠-吡羅紅混合染液，不能用單一染色劑染色，如用甲基綠染色則把DNA和RNA都染成綠色就無法看到分布情況，故必須要通過兩種染色物質(zhì)對DNA和RNA的親和力不同而產(chǎn)生的競爭才著上不同的顏色，由于該實驗是通過染色來觀察的，因此，不能選擇本身有色素或有葉綠體的葉肉細胞來做實驗，不然本身的色素會干擾實驗的結(jié)果。

2、實驗材料用具及步驟中的問題串：本實驗選擇的材料是什么？甲基綠-吡羅紅混合染液是如何配制與使用的具體的實驗步驟應(yīng)怎樣設(shè)計？取口腔上皮細胞制片步驟的注意事項是什么？水解步驟的注意事項是什么？對涂片為什么要用緩水流沖洗？染好色的圖片觀察是怎樣使用顯微鏡？

利用問題串的分析與討論：本實驗選擇的是人的口腔上皮細胞和無色的洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細胞作為實驗材料，甲基綠-吡羅紅混合染液是現(xiàn)配現(xiàn)用，但A液與B液按照1：4的比例混合使用。本實驗需要經(jīng)取口腔上皮細胞制片、水解、沖洗涂片、染色、觀察等五步，在制片步驟中要對涂片進行烘干，其目的是固定細胞；水解步驟中要注意時間與溫度的控制，不然水解過度則會導(dǎo)致細胞的整體性破壞，對實驗結(jié)果造成干擾；殘留在涂片上的鹽酸會解離過度必須進行沖洗，但不能用急水流沖洗，不然導(dǎo)致細胞被沖走而無法進行實驗；染好的涂片就要進行觀察，通常是先低倍鏡后高倍鏡觀察。

二、運用“類比——推理”法進行實驗結(jié)果分析，以實現(xiàn)理性思維培養(yǎng)

在高中一些實驗結(jié)果分析中，采用類比——推理法根據(jù)兩個或兩類實驗有相同的實驗現(xiàn)象，從而類比推理出它們有相同性質(zhì)的實驗結(jié)論。

如在探究頂芽對側(cè)芽生長的影響的實驗中，利用類比推理我們發(fā)現(xiàn)此處的頂芽與生長素效果一樣，這樣我們很容易得出頂芽產(chǎn)生生長素抑制側(cè)芽的生長的結(jié)論。其在課堂教學(xué)時就可以呈現(xiàn)如上圖的理性思維導(dǎo)圖，達到訓(xùn)練學(xué)生理性思維的目的。因此，類比——推理法是高中生物學(xué)科中特別提出的一種科學(xué)研究方法，在很多實驗的分析中都要用到，他更是一種重要的思維方法，是中學(xué)生物學(xué)科核心素養(yǎng)中理性思維的重要內(nèi)容之一，故在實驗教學(xué)中一定要多滲透和多訓(xùn)練。

三、對教材經(jīng)典實驗進行逆向、補充、探究性提問設(shè)計，以實現(xiàn)理性思維培養(yǎng)

在我們的高中生物教材中可以通過逆向、補充、探究性提問設(shè)計來引導(dǎo)學(xué)生去完善實驗內(nèi)容，使其實驗更加的嚴密可靠，很自然的生成理性思維模式。例如在講授細胞膜中的脂質(zhì)分子是怎樣排列時，我們可以這樣進行逆向提問設(shè)計：

1、我們?nèi)绾卧O(shè)計實驗來證明細胞膜中的脂質(zhì)分子排列成為連續(xù)的兩層？

引導(dǎo)學(xué)生回答出這樣思路：將細胞膜中的脂質(zhì)分子在空氣——水界面鋪展成單層分子，然后測量其面積并與細胞表面積比較。若是細胞表面積的二倍，則可能細胞膜中的脂質(zhì)分子排列成連續(xù)兩層，否則不是。

2、要實現(xiàn)這個目的必須要獲得細胞膜，則選擇什么樣的細胞才好？

可引導(dǎo)學(xué)生進行這樣的思考：本實驗是探究細胞膜中脂質(zhì)的排布情況，則我們提取的細胞膜純度必須要高，也就是說不能有細胞器膜和核膜等其他膜結(jié)構(gòu)。另一方面，要思考怎么樣才能更好讓細胞內(nèi)容物釋放，留下空殼的細胞膜，通過這一系列的引導(dǎo)思考，很容易讓學(xué)生得出要選擇沒有細胞壁、細胞器和細胞核的細胞作為實驗材料最好，即哺乳動物成熟的紅細胞。

3、如何讓哺乳動物成熟的紅細胞破裂？如何分離并提取出細胞膜中的脂質(zhì)分子？

仍可引導(dǎo)學(xué)生這樣思考：當沒有細胞壁束縛的細胞，在低滲溶液中很容易吸水漲破，故可直接將紅細胞放入清水即可使其破裂；要將細胞膜和內(nèi)容物等分離怎么辦？可直接想到差速離心法來處理；但是細胞膜中除了有脂質(zhì)還有蛋白質(zhì)和糖類怎么將脂質(zhì)提取出來呢？實際上教材中就明確提出是用丙酮來提取的脂質(zhì)；為什么要選用丙酮作為脂質(zhì)溶劑？因丙酮易溶于水，不會漂浮在水面，也就不會影響單層分子層的面積，使其實驗結(jié)果更準確。

再比如，在溫特實驗中，我們可以提出胚芽鞘生長是否與瓊脂塊有關(guān)？如何設(shè)計實驗以排除瓊脂塊對實驗的干擾？這必然引發(fā)學(xué)生思考對照組實驗的設(shè)計等等。

參考文獻：

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