指向科學思維培養(yǎng)的高中生物學實驗創(chuàng)新教學

摘 要：隨著教育改革的不斷深入，高中生物學教學中培養(yǎng)學生的科學思維能力受到越來越多人的關注。對此，高中生物學教師需要對實驗教學進行創(chuàng)新，合理設計教學內(nèi)容，以提升學生的探究意識，提高學生的科學思維能力，進而幫助學生在探究實驗中樹立正確的科學態(tài)度，不斷發(fā)展其生物核心素養(yǎng)，促進其全面發(fā)展。本文以人教版高中生物學教材為例，具體分析了如何創(chuàng)新高中生物學實驗教學，培養(yǎng)學生的科學思維。

關鍵詞：科學思維;高中生物學;實驗教學;創(chuàng)新方法

中圖分類號：G427? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2095-9192（2021）24-0032-02

引? 言

高中生物學實驗課堂教學的主要目的是讓學生通過實驗探究，發(fā)現(xiàn)生物學規(guī)律，掌握學科知識，而探究的前提是啟發(fā)學生的科學思維。對此，教師首先要結合學生的實際情況創(chuàng)設具有探究價值、能激發(fā)學生興趣的問題情境，然后引導學生逐步開展探究實驗，讓學生在動手實踐中形成科學的探究思維，并學會運用科學的方法認識事物，形成解決實際問題的思維，進而全面提升其核心素養(yǎng)。

一、基于生物實驗教學，培養(yǎng)學生的批判性思維

在生物學實驗教學過程中，要想培養(yǎng)學生科學思維，首先，教師應發(fā)展學生的批判性思維，鼓勵學生提出疑問。其次，教師可以組織學生以小組合作的方式自主設計探究實驗方案，觀察實驗現(xiàn)象，分析實驗結果，并進行小組間的交流討論。在此過程中，教師需要充分發(fā)揮指導和引導作用，評價學生的實驗操作步驟，引導學生通過理解、質(zhì)疑、觀察等過程，學會發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而使學生養(yǎng)成批判性思維習慣。培養(yǎng)學生批判性思維的主要目的是幫助學生樹立求真思維，讓學生尊重事實和證據(jù)，進而使學生形成嚴謹和務實的求知態(tài)度[1]。

例如，對“綠葉中色素的提取和分離”實驗，除要讓學生掌握基礎知識，教師還應培養(yǎng)學生批判性思維。在傳統(tǒng)的實驗教學中，教師會依照教材提供的實驗方案進行選材、操作，指導學生機械地完成實驗，沒有突出對學生科學思維能力的培養(yǎng)。對此，教師需要創(chuàng)新實驗，在引導學生運用批判性思維的過程中，鼓勵他們大膽提出疑問，并指引他們設計解決方案、得出最終的結論。教師應將一系列操作落到培養(yǎng)學生批判性思維上。

首先，分析實驗并提出疑問。通過分析該實驗，教師可以引導學生提出問題：“必須使用新鮮的菠菜葉片嗎？”“如何更加簡單地提取葉片中的色素？”“層析液可以用其他試劑替代嗎？”其次，引導學生作出假設，并制訂方案。針對以上問題，教師可以讓學生就地取材，使用校園里的香樟葉、桂花葉等;使用酒精水浴加熱溶解色素;使用92號汽油替代層析液。學生通過小組合作，制訂相應的實驗方案。再次，開展實驗，對假設進行驗證。學生按照次序完成實驗，觀察并以視頻方式記錄整個過程及實驗結果。最后，將驗證實驗與原實驗進行比較，總結改進措施[2]?！熬G葉中色素的提取和分離”實驗教學對教師提出了較高的要求，不僅要求教師充分挖掘?qū)嶒炠Y源，還要求教師在此過程中創(chuàng)設一些開放的探究式實驗情境，讓學生自主設計實驗方案，從而進一步發(fā)展學生的高階思維。教師可以充分借助信息技術采集學生創(chuàng)新或者不正確的實驗方法、過程等，并利用多媒體設備展示給學生，引導學生進行評價，實現(xiàn)學生知識學習與科學思維同步發(fā)展的教學目的。

二、創(chuàng)新生物實驗教學，全面提升學生的科學探究能力

（一）創(chuàng)設問題情境，激發(fā)科學探究熱情

在高中生物教學中，教師可以創(chuàng)設與學生生活密切相關的情境，并靈活利用具有一定探究價值的問題，激發(fā)學生的科學探究熱情[3]。例如，在“觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂”的實驗教學中，首先，教師可以引入生活話題，如讓學生思考“新裝修房室內(nèi)甲醛污染問題”。其次，教師利用多媒體設備，展示用0.01%的甲醛溶液、蒸餾水，在常溫下培養(yǎng)10天的大蒜根的生長情況，啟發(fā)學生站在細胞角度，分析根尖生長情況，然后讓學生思考：“甲醛對大蒜根尖細胞有絲分裂會產(chǎn)生危害嗎？大蒜可以用作甲醛污染指示植物嗎？”由此，教師為學生創(chuàng)設了問題情境，激發(fā)了學生的探究欲望，進而促使學生積極參與生物實驗教學[4]。

（二）采用階梯式問題，有效深化科學思維

當提出問題后，在進行科學探究的過程中，學生需要通過解決一系列問題來進行驗證。對此，教師可以設計階梯式問題，促進學生科學思維循序漸進地發(fā)展[5]。

例如，在探究甲醛對大蒜根尖細胞有絲分裂的危害時，教師可以繼續(xù)引導學生思考需要將根尖哪個位置的細胞作為研究對象。通過解決此問題，學生可以更好地對比分生區(qū)和根尖其他區(qū)域的細胞顯微圖，分析和思考不同區(qū)域細胞特點。這有利于學生找到問題答案，能為接下來的研究做好鋪墊。此外，通過觀察0.01%的甲醛溶液培養(yǎng)的大蒜根尖分生區(qū)細胞的有絲分裂情況，教師可以啟發(fā)學生思考如何說明甲醛有危害。在教師階梯式問題的啟發(fā)下，學生積極思考、交流探討。這有利于培養(yǎng)其嚴謹、踏實的科學精神。教師還可以采用小組合作探究模式，讓學生通過組內(nèi)合作、組間交流，匯總小組實驗數(shù)據(jù)，分析和解說實驗，從而提升其科學思維。

（三）調(diào)整并優(yōu)化實驗，促進科學探究體驗

在進行“觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂”實驗教學時，當學生掌握了一定的分析顯微圖片的技能后，教師可以全面優(yōu)化實驗，保證在有限的課堂時間和條件下，提升學生的實驗完成度[6]。教師可以利用白瓷點滴板來完成主要的實驗操作環(huán)節(jié)，具體流程如圖1所示。在此過程中，教師可以先引導學生利用數(shù)碼顯微鏡觀察采集圖片，并對觀察的現(xiàn)象進行記錄，然后讓學生進行小組討論，分辨有絲分裂各時期的細胞，使其發(fā)現(xiàn)圖片中的異常情況。

（四）分享探究成果，促進科學思維碰撞

首先，展示圖片。圖片展示可以促進小組之間學生科學思維的碰撞，讓學生找到處于有絲分裂分裂期的細胞，并分析出不同時期的具體特征及形成原因。當小組展示后，教師可以讓組與組之間進行交流，讓學生通過比較，深化對處于分裂期的細胞的相關知識點的理解。

其次，展示成果。在成果展示時，教師可以借助數(shù)據(jù)統(tǒng)計形式，讓各小組在采集的圖片中選擇比較清晰的一張進行計數(shù)，并將數(shù)據(jù)填入黑板上的表格中。

最后，分析結論。分析結論主要是幫助學生與真實的科研進行思維碰撞，通過比較各組圖片與數(shù)據(jù)，最終得出結論。在此基礎上，教師要對學生得出結論的過程進行評價，幫助學生形成嚴謹性科學思維。

通過這樣的創(chuàng)新實驗教學，學生體驗了真實的科學探究過程，較好地解決了“觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂”的相關問題，證實了大蒜可以作為室內(nèi)甲醛污染的指示植物，有效地提升了科學思維能力。

結? 語

總而言之，隨著社會的發(fā)展、科技的進步，在實際教學中，教師應對學生創(chuàng)新精神、實踐能力的培養(yǎng)予以重視。教師應通過創(chuàng)新生物學實驗，精心設計教學任務，利用情境教學、實踐活動、聯(lián)系生活實際等手段，全面提高學生的自主探索能力，提升高中生物學教學效率，進而培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。

[參考文獻]

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作者簡介：陳秀春（1979.6-），女，福建南安人， 本科學歷，中學一級教師、專技八級。