指向科學(xué)思維培養(yǎng)的高中生物學(xué)實驗創(chuàng)新教學(xué)

陳秀春

（福建省泉州市第七中學(xué)，福建泉州 362000）

引 言

高中生物學(xué)實驗課堂教學(xué)的主要目的是讓學(xué)生通過實驗探究，發(fā)現(xiàn)生物學(xué)規(guī)律，掌握學(xué)科知識，而探究的前提是啟發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維。對此，教師首先要結(jié)合學(xué)生的實際情況創(chuàng)設(shè)具有探究價值、能激發(fā)學(xué)生興趣的問題情境，然后引導(dǎo)學(xué)生逐步開展探究實驗，讓學(xué)生在動手實踐中形成科學(xué)的探究思維，并學(xué)會運用科學(xué)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(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維

在生物學(xué)實驗教學(xué)過程中，要想培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維，首先，教師應(yīng)發(fā)展學(xué)生的批判性思維，鼓勵學(xué)生提出疑問。其次，教師可以組織學(xué)生以小組合作的方式自主設(shè)計探究實驗方案，觀察實驗現(xiàn)象，分析實驗結(jié)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(dǎo)和引導(dǎo)作用，評價學(xué)生的實驗操作步驟，引導(dǎo)學(xué)生通過理解、質(zhì)疑、觀察等過程，學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而使學(xué)生養(yǎng)成批判性思維習慣。培養(yǎng)學(xué)生批判性思維的主要目的是幫助學(xué)生樹立求真思維，讓學(xué)生尊重事實和證據(jù)，進而使學(xué)生形成嚴謹和務(wù)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(xué)生掌握基礎(chǔ)知識，教師還應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生批判性思維。在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，教師會依照教材提供的實驗方案進行選材、操作，指導(dǎo)學(xué)生機械地完成實驗，沒有突出對學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。對此，教師需要創(chuàng)新實驗，在引導(dǎo)學(xué)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(shè)計解決方案、得出最終的結(jié)論。教師應(yīng)將一系列操作落到培養(yǎng)學(xué)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(dǎo)學(xué)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(dǎo)學(xué)生作出假設(shè)，并制訂方案。針對以上問題，教師可以讓學(xué)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(xué)生通過小組合作，制訂相應(yīng)的實驗方案。再次，開展實驗，對假設(shè)進行驗證。學(xué)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(jié)果。最后，將驗證實驗與原實驗進行比較，總結(jié)改進措施[2]?！熬G葉中色素的提取和分離”實驗教學(xué)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(shè)一些開放的探究式實驗情境，讓學(xué)生自主設(shè)計實驗方案，從而進一步發(fā)展學(xué)生的高階思維。教師可以充分借助信息技術(shù)采集學(xué)生創(chuàng)新或者不正確的實驗方法、過程等，并利用多媒體設(shè)備展示給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生進行評價，實現(xiàn)學(xué)生知識學(xué)習與科學(xué)思維同步發(fā)展的教學(xué)目的。

二、創(chuàng)新生物實驗教學(xué)，全面提升學(xué)生的科學(xué)探究能力

（一）創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)科學(xué)探究熱情

在高中生物教學(xué)中，教師可以創(chuàng)設(shè)與學(xué)生生活密切相關(guān)的情境，并靈活利用具有一定探究價值的問題，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)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(xué)中，首先，教師可以引入生活話題，如讓學(xué)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(shè)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(xué)生站在細胞角度，分析根尖生長情況，然后讓學(xué)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(xué)生創(chuàng)設(shè)了問題情境，激發(fā)了學(xué)生的探究欲望，進而促使學(xué)生積極參與生物實驗教學(xué)[4]。

（二）采用階梯式問題，有效深化科學(xué)思維

當提出問題后，在進行科學(xué)探究的過程中，學(xué)生需要通過解決一系列問題來進行驗證。對此，教師可以設(shè)計階梯式問題，促進學(xué)生科學(xué)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(dǎo)學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)生積極思考、交流探討。這有利于培養(yǎng)其嚴謹、踏實的科學(xué)精神。教師還可以采用小組合作探究模式，讓學(xué)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(xué)思維。

（三）調(diào)整并優(yōu)化實驗，促進科學(xué)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(xué)時，當學(xué)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(xué)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(dǎo)學(xué)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(xué)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(xué)思維碰撞

圖1 利用白瓷點滴板進行實驗操作示意圖

首先，展示圖片。圖片展示可以促進小組之間學(xué)生科學(xué)思維的碰撞，讓學(xué)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(xué)生通過比較，深化對處于分裂期的細胞的相關(guān)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(jié)論。分析結(jié)論主要是幫助學(xué)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(jié)論。在此基礎(chǔ)上，教師要對學(xué)生得出結(jié)論的過程進行評價，幫助學(xué)生形成嚴謹性科學(xué)思維。

通過這樣的創(chuàng)新實驗教學(xué)，學(xué)生體驗了真實的科學(xué)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(guān)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(xué)思維能力。

結(jié) 語

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