高中生物教學(xué)學(xué)生實驗思維培養(yǎng)策略探析

江蕓

【摘要】實驗思維在生物學(xué)教學(xué)中占有重要地位，教師借助實驗案例展開相關(guān)操作，符合學(xué)生學(xué)習(xí)訴求，促進(jìn)形象思維、歸納思維、演繹思維、聯(lián)想思維、抽象思維的建立，贏得學(xué)科教學(xué)主動權(quán)。生物實驗內(nèi)容眾多，教師充分考慮實驗操作條件，為學(xué)生準(zhǔn)備適合的實驗內(nèi)容，其實踐應(yīng)用價值更高。

【關(guān)鍵詞】高中生物；實驗思維；培養(yǎng)策略

所謂實驗思維，是指實驗研究需要具備的思維方法和思維路徑，是在實驗研究基礎(chǔ)上成長起來的思維方法和思維能力。在高中生物教學(xué)中，教師圍繞培養(yǎng)學(xué)生實驗思維展開教學(xué)設(shè)計和探索，充分利用實驗案例展開實踐研究，促進(jìn)學(xué)生實驗思維的順利成長。形象思維、歸納思維、演繹思維、聯(lián)想思維、抽象思維等，都屬于實驗思維范疇，教師在實驗內(nèi)容整合、實驗教學(xué)設(shè)計、實驗活動組織、實驗驗證探索等環(huán)節(jié)展開設(shè)計，能夠為學(xué)科教學(xué)注入豐富動力，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

一、整合實驗內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生形象思維

生物學(xué)科教學(xué)有比較固定的教材內(nèi)容，特別是實驗教學(xué)，教材設(shè)計都比較全面，演示實驗、探索實驗、觀察實驗、驗證實驗、模擬實驗等，教師在實驗教學(xué)組織時，需要深入教材之中，對實驗內(nèi)容做分析和篩選，推出適合的實驗內(nèi)容，為學(xué)生提供更多參與研究學(xué)習(xí)的機會，這樣可以獲得豐富學(xué)習(xí)體驗，促進(jìn)其實驗思維的成長。演示實驗、模擬實驗、觀察實驗等，都能夠為學(xué)生帶來觀摩學(xué)習(xí)的機會，如果能夠讓學(xué)生近距離接觸甚至是參與到實驗操作環(huán)節(jié)，對促進(jìn)學(xué)生實驗思維成長有更多助力支持。

教材中有豐富實驗內(nèi)容，教師要做好整合篩選，為學(xué)生準(zhǔn)備適合的實驗任務(wù)，讓學(xué)生自然進(jìn)入到實驗環(huán)節(jié)，在主動觀察和操作過程中形成實驗思維。如教學(xué)人教版高中生物必修三“內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性”，教師對教材內(nèi)容做深度分析，設(shè)計實驗任務(wù)：比較自來水、緩沖液的溶液在加入酸或堿時pH酸堿度發(fā)生的變化，以及生物材料在加入酸或堿時pH酸堿度的變化，推測生物體是如何維持pH值穩(wěn)定的。教師先準(zhǔn)備好實驗材料，并將學(xué)生分成4人小組，要求學(xué)生參與實驗方案設(shè)計，并做好實驗分工，還要做好實驗記錄，對實驗結(jié)論做具體分析。小組實驗開始，學(xué)生先將25mL自來水倒入50mL燒杯中，利用試紙測試其起始的pH值，做好記錄，然后一次加一滴再驗算，輕輕搖動燒杯，再加入5滴后，利用試紙做測試，反復(fù)多次操作，最終加入鹽酸30滴后，將pH值測定結(jié)果記入表中。沖洗燒杯后，用緩沖液替代自來水，反復(fù)多重加入鹽酸，測量其pH值，做好記錄……教師指導(dǎo)學(xué)生做實驗數(shù)據(jù)分析，歸結(jié)出實驗結(jié)論。

教師推出分組探索實驗，指導(dǎo)學(xué)生做好實驗方案設(shè)計，組織學(xué)生展開有序操作，記錄實驗數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)做深入研究，其實驗思維得到有效開發(fā)。學(xué)生對探索性實驗有濃厚參與熱情，教師從實驗內(nèi)容篩選、實驗方案設(shè)計、實驗操作分析等角度展開組織，為學(xué)生提供更多學(xué)習(xí)探索的機會，學(xué)生都能夠主動參與其中，形成豐富實驗體驗認(rèn)知。

二、重視實驗設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生歸納思維

實驗教學(xué)需要方案設(shè)計，教師要學(xué)會放手，讓學(xué)生有更多參與機會，這對培養(yǎng)學(xué)生實驗思維有重要現(xiàn)實幫助。學(xué)生參與實驗方案設(shè)計時，教師要給學(xué)生更多設(shè)計提示，精心選擇實驗學(xué)習(xí)目標(biāo)、設(shè)計實驗要求、明確實驗原理、選擇實驗器材、設(shè)定操作路線、安排實施步驟、評價實驗結(jié)果等，每一個環(huán)節(jié)都需要有科學(xué)安排，確保實驗的順利展開，促進(jìn)學(xué)生實驗思維的成長。

學(xué)生設(shè)計實驗方案經(jīng)驗不足，很容易出現(xiàn)一些缺陷，教師要注意發(fā)動學(xué)生展開集體行動，借助團隊力量展開實驗方案研究，可以大大減少問題的發(fā)生。高中學(xué)生有一定實驗體驗經(jīng)歷，教師引導(dǎo)學(xué)生借助實驗舊知展開行動，能夠提升實驗設(shè)計品質(zhì)。如教學(xué)“通過激素的調(diào)節(jié)”，教師引導(dǎo)學(xué)生做教材分析，要求學(xué)生對“沃泰默實驗”和“斯他林和貝里斯實驗”展開對應(yīng)研究，并讓學(xué)生自由選擇，參與兩個實驗方案設(shè)計行動。教師將學(xué)生分成兩個大組，然后細(xì)分成若干小組，要求學(xué)生研究選定的實驗，圍繞“實驗假設(shè)”“實驗方法”“實驗步驟”“實驗現(xiàn)象”“實驗分析”等環(huán)節(jié)開展具體思考和設(shè)計，推出小組實驗設(shè)計方案，準(zhǔn)備參與班級展示評選活動。學(xué)生領(lǐng)受任務(wù)后，展開集體討論，形成實驗最終方案。教師在學(xué)生具體研究過程中深入到學(xué)習(xí)小組，觀察學(xué)生設(shè)計表現(xiàn)，對實驗設(shè)計存在問題做進(jìn)一步干預(yù)，為學(xué)生提供更多技術(shù)支持，確保實驗設(shè)計順利展開。經(jīng)過一番操作，各個小組都能夠推出自己的設(shè)計方案。教材中有相關(guān)實驗內(nèi)容可以參考，教師在具體指導(dǎo)時，主要關(guān)注實驗的準(zhǔn)備、實驗結(jié)論分析等內(nèi)容，要求學(xué)生展開深度思考，以培養(yǎng)學(xué)生實驗操作能力。在實驗方案評選環(huán)節(jié)，教師讓學(xué)習(xí)小組代表做展示介紹，其他學(xué)生做評價，給出推薦意見。經(jīng)過多輪次的評選，最終推出最佳設(shè)計方案，教師圍繞方案做專業(yè)分析，為學(xué)生提供更多思考啟迪。

教師推出實驗方案設(shè)計任務(wù)，讓學(xué)生以團隊為單位展開研究和設(shè)計，為學(xué)生帶來更多學(xué)習(xí)啟示。教師針對學(xué)生思維認(rèn)知特點做具體指導(dǎo)，成功激發(fā)學(xué)生參與熱情。從學(xué)生學(xué)習(xí)表現(xiàn)可以看出，教師教學(xué)設(shè)計是比較成功的。學(xué)生都能夠主動進(jìn)入到學(xué)習(xí)小組，參與集體討論和探索行動，逐漸達(dá)成學(xué)習(xí)共識。教師組織學(xué)生做互動評選活動，為學(xué)生帶來更多理性研究的機會。學(xué)生對實驗方案設(shè)計科學(xué)性研究，這本身就是一種理性學(xué)習(xí)，教師做出具體的指導(dǎo)和組織，確保實驗方案設(shè)計評選順利展開。

三、創(chuàng)新實驗組織，培養(yǎng)學(xué)生演繹思維

實驗方案執(zhí)行過程中，教師需要有科學(xué)組織的意識，確保實驗的平穩(wěn)推進(jìn)，順利落實實驗?zāi)繕?biāo)。高中學(xué)生有比較獨立的思想，對實驗有自己的個性認(rèn)識，教師在具體指導(dǎo)時，要做好程序的梳理，近距離指導(dǎo)學(xué)生展開實驗操作，讓學(xué)生在親身實踐中建立實驗認(rèn)知。生物實驗對實驗條件有不同要求，教師在組織學(xué)生參與實驗時，鼓勵學(xué)生做創(chuàng)新探索，推出更多替代性實驗，借助生活條件展開生物實驗，不僅能夠確保實驗的自然展開，還能夠培養(yǎng)學(xué)生良好學(xué)習(xí)習(xí)慣。

學(xué)生進(jìn)入實驗環(huán)節(jié)，需要處理眾多實驗問題，教師在具體輔助時需要有選擇意識，選擇合適的出手時機，有些問題需要學(xué)生獨立面對，有些問題需要教師提前提示，有些問題則需要教師親自干預(yù)，確保實驗順利展開。如教學(xué)“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”，教師綜合分析實驗內(nèi)容，推出具體的實驗任務(wù)：這里有完整胚芽鞘和剝除尖端的胚芽鞘，先做觀察，了解胚芽鞘的結(jié)構(gòu)和特點，設(shè)計光照實驗，做出實驗預(yù)測，對胚芽向光性做判斷，然后將這些胚芽放入到紙箱子之中，利用單側(cè)光刺激的方式展開實驗程序。學(xué)生根據(jù)教師引導(dǎo)進(jìn)入到實驗設(shè)計和操作環(huán)節(jié)，制作適合的實驗箱子，在箱子側(cè)面留出光照口，將胚芽放入其中，將紙箱放到陽光下曬，通過觀察和操作，建立實驗數(shù)據(jù)。因為實驗需要較長時間，教師要求學(xué)生做跟蹤觀察，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)信息，展開實驗分析，對實驗猜想做驗證。在實驗觀察期間，學(xué)生及時反饋實驗觀察情況，教師針對學(xué)生反映問題做具體分析，為學(xué)生做出更多專業(yè)解釋，確保實驗程序順利推進(jìn)。

教師推出實驗任務(wù)后，鼓勵學(xué)生做實驗方案設(shè)計，利用多媒體幫助學(xué)生做實驗程序梳理，為學(xué)生提供更多實驗操作服務(wù)。學(xué)生順利進(jìn)入到實驗設(shè)計、實驗猜想、實驗操作、實驗總結(jié)環(huán)節(jié)，對實驗數(shù)據(jù)做分析和歸結(jié)，自然形成實驗認(rèn)知積累。生物實驗有學(xué)科特點，對實驗條件要求都比較嚴(yán)格，教師指導(dǎo)學(xué)生做實驗操作，讓學(xué)生合理利用生活材料助力實驗，獲得不錯輔助效果。創(chuàng)新實驗組織，教師需要掌握學(xué)生學(xué)情，對學(xué)生操控能力有準(zhǔn)確判斷，這樣才能做出準(zhǔn)確設(shè)計和指導(dǎo)，讓更多學(xué)生都能夠自然進(jìn)入到實驗環(huán)節(jié)，在深入探索中建立實驗認(rèn)知基礎(chǔ)。

四、強化實驗探索，培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)想思維

學(xué)生進(jìn)入實驗環(huán)節(jié)后，教師要跟進(jìn)指導(dǎo)，對實驗環(huán)節(jié)做梳理，對實驗結(jié)論做預(yù)測，讓學(xué)生參與實驗中每一個環(huán)節(jié)的實踐，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入到實驗核心，在反復(fù)論證基礎(chǔ)上建立實驗認(rèn)知。探索實驗、驗證實驗、觀察實驗等，都具有探索實踐的意味，教師組織學(xué)生主動操作和思考，對實驗結(jié)論做深度分析，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科知識的順利內(nèi)化。學(xué)生大多有主動探索的意愿，對實踐性實驗有更強認(rèn)同感，教師要抓住學(xué)生思維走向，做出針對性指導(dǎo)，讓學(xué)生在主動參與過程中建立實驗思維基礎(chǔ)。

探索實驗過程中可能遇到多種問題和困難，教師在學(xué)生主導(dǎo)實驗操作時，需要隨時出手相助，為學(xué)生順利展開實驗環(huán)節(jié)提供必要服務(wù)。學(xué)生操作實驗的能力參差不齊，出現(xiàn)操作問題是常事，教師跟進(jìn)觀察非常有必要，確保實驗順利推進(jìn)。如教學(xué)“種群數(shù)量的變化”，教師對教材內(nèi)容做深度發(fā)掘，篩選出實驗任務(wù)：探究培養(yǎng)液中酵母種群數(shù)量的動態(tài)變化。在實驗設(shè)計環(huán)節(jié)，教師要求學(xué)生積極參與設(shè)計工作，經(jīng)過師生互動，最終歸結(jié)出實驗關(guān)鍵點：利用血球計數(shù)板在顯微鏡下直接計數(shù)，其優(yōu)點是直觀快速，適用于稀釋的菌懸液培養(yǎng)基中菌體的計數(shù)，利用計算公式展開計數(shù)總結(jié)……學(xué)生進(jìn)入實驗操作階段，教師跟進(jìn)觀察和指導(dǎo)，利用多媒體放大展示，指導(dǎo)學(xué)生做觀察和計算。為追求實驗精確性，教師在實驗操作過程中，組織學(xué)生開展實驗觀察經(jīng)驗交流活動，鼓勵學(xué)生做方法介紹，適時傳授經(jīng)驗方法，讓學(xué)生在操作中建立方法體系。教師鼓勵學(xué)生做創(chuàng)新嘗試，以提升觀察計算準(zhǔn)確性。觀察實驗與計算相結(jié)合，增加了實驗難度，學(xué)生主動展開操作，教師及時提供輔助，實驗按部就班展開，實驗效果顯著呈現(xiàn)出來。

學(xué)生對實驗有不同體驗，教師全程監(jiān)督學(xué)生實驗操作，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，與學(xué)生展開多重交流和互動，為學(xué)生提供最到位的服務(wù)，確保實驗順利展開。生物實驗需要專業(yè)器材支持，如顯微鏡的應(yīng)用，需要操控者掌握更多技巧和方法，教師從不同角度做引導(dǎo)和輔助，為學(xué)生展開主動性操作創(chuàng)造條件。特別是讓學(xué)生展開互動交流，對操作經(jīng)驗做歸結(jié)，為學(xué)生展開實驗操作創(chuàng)造良好環(huán)境。學(xué)生進(jìn)入實驗后，其學(xué)習(xí)體驗呈現(xiàn)差異性，教師組織學(xué)生做實驗交流活動，為學(xué)生內(nèi)化實驗認(rèn)知創(chuàng)造機會。

五、關(guān)注實驗總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生抽象思維

實驗過程、實驗結(jié)論、實驗效果等因素，都是需要科學(xué)評價和分析的，教師要為學(xué)生做實驗總結(jié)提供更多幫助，通過理性分析和探索，建立實驗認(rèn)知基礎(chǔ)。學(xué)生對實驗的感知成長需要一個漸進(jìn)過程，從感性走向理性、從表象走向深刻，教師要及時做出輔助，對實驗現(xiàn)象做整合處理，讓學(xué)生在實驗探索過程中建立實驗思維。實驗總結(jié)需要學(xué)科知識的支持，教師引導(dǎo)學(xué)生做實驗分析時，要給學(xué)生提供更多實驗數(shù)據(jù)，教師和學(xué)生一起參與實踐操作，這樣可以獲得最佳探索效果。

關(guān)注實驗總結(jié)，教師要對學(xué)生參與實驗情況有清晰了解，以便做出科學(xué)引導(dǎo)，為學(xué)生展開實驗總結(jié)提供必要幫助。學(xué)生面對實驗數(shù)據(jù)時，往往找不到整合處理的方向，教師有豐富實驗經(jīng)驗，要做好教學(xué)觀察，根據(jù)學(xué)生需要做出具體判斷，為學(xué)生提供必要的路線規(guī)劃建議，確保實驗分析總結(jié)學(xué)習(xí)順利推進(jìn)。如教學(xué)“人口增長對生態(tài)環(huán)境的影響”，教師為學(xué)生準(zhǔn)備的實驗任務(wù)是：成立調(diào)查小組，深入到社會生活，對人口增長過快給當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)帶來的影響進(jìn)行調(diào)研，寫出調(diào)查報告，需要有調(diào)查設(shè)計、調(diào)查過程、調(diào)查數(shù)據(jù)分析、調(diào)查結(jié)論。這是一項調(diào)查性實驗任務(wù)，雖然沒有學(xué)科實驗器材的支持，但調(diào)查任務(wù)并不輕松，調(diào)查分析同樣需要具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炈季S。學(xué)生開始組建學(xué)習(xí)小組，教師指導(dǎo)各個小組做調(diào)查方案規(guī)劃。在調(diào)查內(nèi)容選擇時，教師給學(xué)生以具體的指導(dǎo)：人口增長對生態(tài)的影響主要體現(xiàn)在土地資源的壓力、水資源的壓力、森林資源的壓力、能源礦產(chǎn)資源的壓力、生活環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的壓力。學(xué)習(xí)小組集體研究調(diào)查方案，并做好成員分工，利用多種信息渠道搜集相關(guān)信息，對諸多信息數(shù)據(jù)做綜合分析，得出調(diào)查結(jié)論。在調(diào)查成果匯報階段，教師要求調(diào)查小組對調(diào)查過程和數(shù)據(jù)可靠性做具體介紹，對調(diào)查結(jié)論做闡釋，要求其他學(xué)習(xí)小組做出評價意見，課堂研究氣氛逐漸形成。經(jīng)過集體評選，一批調(diào)查成果被確認(rèn)，教師對學(xué)生創(chuàng)造性學(xué)習(xí)給予更多正面點評，為學(xué)生對接生活展開實驗操作提供豐富借鑒。

教師設(shè)計社會生活調(diào)查任務(wù)，這不是標(biāo)準(zhǔn)的實驗學(xué)習(xí)任務(wù)，但帶有探索意味，與探索實驗有更多契合點，其訓(xùn)練價值很高。學(xué)生對社會調(diào)查類學(xué)習(xí)活動有不同訴求，教師針對性做出設(shè)計和指導(dǎo)，為學(xué)生規(guī)劃清晰操作路線。學(xué)生對調(diào)查數(shù)據(jù)做科學(xué)分析，作出調(diào)查結(jié)論，為調(diào)查行動畫上圓滿句號。

生物學(xué)科有豐富實驗內(nèi)容，教師圍繞學(xué)生實驗思維培養(yǎng)展開教程設(shè)計，能夠為學(xué)生帶來更多深度學(xué)習(xí)的機會。實驗教學(xué)實踐探索過程中，教師校準(zhǔn)教學(xué)方向，針對學(xué)生實驗思維培養(yǎng)展開教學(xué)實踐和探索，能夠生發(fā)更豐富教學(xué)啟動力。學(xué)生有實驗探索的主動意愿，教師抓住學(xué)生學(xué)習(xí)心理展開設(shè)計，為學(xué)生順利進(jìn)入實驗創(chuàng)造良好條件，其歷練效果更為顯著。

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