在高中生物實驗教學中培養(yǎng)批判性思維的實踐對策

金威

摘 要：在新課改背景下，高中生物教師要以提高學生核心素養(yǎng)為目標，將其當作課堂教學的主要任務，助力學生的發(fā)展，滿足新時期下社會對人才的需求，結(jié)合生物學科的特點培養(yǎng)學生的批判性思維。生物實驗教學與理論知識的講解密切相關，教師會將兩者相結(jié)合引導學生在實驗探究中內(nèi)化理論知識，做到真正的理解，并能夠?qū)W以致用實現(xiàn)學習遷移。在生物實驗教學中，學生的參與度比較高，且生物實驗靈活性較強，生物教師可以借助實驗教學培養(yǎng)批判性思維，營造出濃厚的學習氛圍，引導學生提出猜想，并借助實驗來驗證或者推翻猜想，從中滲透批判性思維的培養(yǎng)能夠達到理想的效果。本文從高中生物教學批判性思維的培養(yǎng)現(xiàn)狀入手展開分析，探索借助生物實驗培養(yǎng)學生批判性思維的有效途徑，助力批判性思維的發(fā)展。

關鍵詞：高中生物；實驗教學；批判性思維；培養(yǎng)策略

在新時期下，高中生物教師能夠突破以往陳舊的教學模式，將理論知識的學習與實驗教學相結(jié)合，在講授理論知識的基礎上借助實驗加以驗證，讓學生參與到實驗中得到鍛煉，教師可以借此培養(yǎng)學生的批判性思維，讓學生結(jié)合實驗操作提出問題。針對內(nèi)向的學生教師可以借助問題加以引導，激活學生的思維，讓其經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程，從實驗中得到鍛煉強化學生的思維能力?；诖耍锝處熞匾晫嶒灲虒W的開展，在課前做好準備工作，提供相關的實驗器材，為學生創(chuàng)設良好的氛圍，鼓勵學生開展實驗操作，并開展互動和溝通分享不同的觀點和看法，借此推動學生批判性思維的發(fā)展，生物教師要扮演好引導者的角色，為學生提供思路指引，保障實驗教學順利開展。

一、高中生物教學中批判性思維的培養(yǎng)現(xiàn)狀

在當前教育背景下，受到素質(zhì)教育的影響，高中生物教師能夠認識到批判性思維在學生成長過程中占據(jù)的重要地位，學生長期處于應試環(huán)境下，分析歸納的能力較強，為了提高學生的成績，教師注重解題教學的開展，在此過程中會強化學生的分析能力，容易忽視推理能力的培養(yǎng)，并未給予學生思考的空間，為了保障課堂效率會壓縮學生的學習活動，導致批判性思維難以得到提升。而知識的學習以教師的講授為主，師生之間的關系和地位并不平等，為了提高教學質(zhì)量教師會壓抑學生的天性，長期處于被動接受的狀態(tài)，對于教師的命令言聽計從，學生受到環(huán)境的影響不敢提出疑問，批判性思維無法得到鍛煉。且受到課堂時間的影響，學生會對教師的講解產(chǎn)生依賴情緒，無法獨立自主地思考，在課余時間借助網(wǎng)絡查閱資源時，不加思考直接記憶教師圈畫的內(nèi)容，由于缺乏思考的過程，學生的思維會逐漸形成定勢，且對于知識的記憶以機械性記憶為主，無法靈活應用，在實驗教學中無法獨立自主地完成實驗探究，實驗教學也會流于形式，無法為學生的發(fā)展提供助力[1]。

二、在高中生物實驗教學中培養(yǎng)批判性思維的實踐對策

（一）緊扣教材實驗，落實培養(yǎng)目標

高中生物教師要立足于教材設計實驗教學，秉持新課標的指引，圍繞教材內(nèi)容精心挑選，為實驗教學的開展做好充足的準備，在整合編排的基礎上給予學生實踐操作的機會。受到學校實驗環(huán)境的影響，部分要求較高的實驗無法順利地開展，而生物教師要做好規(guī)劃，考察可用的實驗器材，確保實驗教學順利開展，結(jié)合學生的接受能力制訂相關的教學目標，滲透批判性思維的培養(yǎng)，滿足學生的學習需求，提高實驗教學的針對性，結(jié)合實驗過程中出現(xiàn)的問題，采取有效的措施加以改善，同時啟發(fā)學生思考和分析，由師生協(xié)同合作落實實驗教學的目標，助力學生的發(fā)展。比如：高中生物人教版教材必修1課本《分子與細胞》第5章《細胞的能量供應和利用》第4節(jié)《光合作用與能量轉(zhuǎn)化》中“綠葉中色素的提取和分離實驗”，光合作用是高中生物學習的重點，光合色素是光合作用發(fā)生的必需物質(zhì)，在講解光合作用之前安排這一實驗探究，讓學生從中感知色素的存在，為后續(xù)的學習奠定基礎。

高中生具備一定的生物基礎，思維能力、學習能力得到強化，而在陳舊的教學模式下，學生接觸實驗的機會寥寥無幾，動手能力、實驗探究能力有待提升。在組織實驗教學之前教師可以開展預習活動，讓學生通過自學初步了解實驗步驟，并完成導學案加以檢測，結(jié)合導學案能夠找出學生預習中存在的問題，如對于研磨時所用到的各化學藥品的作用學生無法厘清，需要教師加以點撥；在畫濾液細線時應以細、直、顏色濃綠為標準，重復畫線時必須等上次畫線干燥后再進行并重復2至3次，學生對這一操作其目的理解不透徹；另外，層析時不要讓濾液細線觸及層析液，學生對其原因沒有深刻認識。針對這一問題，在實驗中加以引導，教師可以以演示實驗為例一一地講解，并演示錯誤步驟所帶來的影響，借此加深學生的認知，培養(yǎng)批判性思維。在講解的基礎上學生能夠規(guī)范實驗操作，避免由于操作失誤而導致實驗失敗，加深對實驗原理的理解，并結(jié)合紙層析的結(jié)果展開分析解讀，進行初步判斷，學生的答案五花八門，在分享過后教師需集中點撥，糾正錯誤的思想觀念，推動學生批判性思維的發(fā)展[2]。

（二）創(chuàng)設情境問題，啟發(fā)批判性思維

情境教學法廣受教師的推崇，圍繞課程內(nèi)容創(chuàng)設教學情境展開講解，學生在濃厚的學習氛圍中學習，學習效率能夠得到提升。而在組織開展生物實驗時，生物教師可以設計情境問題啟發(fā)學生思考，圍繞實驗內(nèi)容展開分析，啟發(fā)學生的批判性思維，在思考的基礎上加深對實驗的理解。在情境問題的指引下，學生能夠調(diào)動自身的知識儲備發(fā)表不同的觀點，呈現(xiàn)出不同的見解，觀點的沖突會激發(fā)學生的求知欲，有助于批判性思維的發(fā)展。因此，高中生物教師可以結(jié)合實驗設計問題，營造出輕松的氛圍開展思維訓練，強化學生的思維能力。如：高中生物人教版教材必修2課本《遺傳與進化》第3章《基因的本質(zhì)》第1節(jié)《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》中“噬菌體侵染細菌實驗”，在之前的學習中，學生已經(jīng)掌握肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗的關鍵點，而“噬菌體侵染細菌實驗”是對DNA是遺傳物質(zhì)的再認識，易于學生接受和理解。教師可以提出問題引導學生設計實驗，在問題引導、演繹推理的過程中形成科學思維，提高學生科學探究的能力。

在課堂學習中提供噬菌體發(fā)現(xiàn)的資料，激發(fā)學生對噬菌體究竟如何“吃”細菌產(chǎn)生探究欲望，由此引出“噬菌體侵染細菌實驗”，并呈現(xiàn)噬菌體結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合資料拋出問題“噬菌體是如何在細菌體內(nèi)繁殖的？你能提出相關假設進行實驗設計嗎？”鼓勵學生思考并提出相關的假設，教師要進行匯總分析：“①只有噬菌體的DNA進入細菌；②只有噬菌體的蛋白質(zhì)外殼進入細菌；③整個噬菌體進入細菌”，鼓勵學生結(jié)合自身的猜想設計實驗思路，教師要走進學生當中觀察和傾聽，在學生思路不暢遇到阻礙時，教師可以設計問題串的形式引導學生思考，“噬菌體由哪些部分組成？應當采用何種方式研究？為什么要選取同位素進行標記？”“怎樣才能讓噬菌體標上標記？離心后懸浮液和沉淀物分別是什么成分？”“如果離心后的實驗結(jié)果并不理想，應當怎樣處理？”針對學生設計的實驗思路，教師要注意引導借助問題點撥，但是不要直接回答，讓學生經(jīng)歷思考修正的過程，激發(fā)批判性思維，不斷地修正自己的實驗思路[3]。

（三）小組合作探究，引發(fā)思維碰撞

結(jié)合班級中學生的生物程度引入合作學習，秉持組內(nèi)異質(zhì)、組間同質(zhì)的原則，合理劃分學習小組，讓學生以小組為單位參與到實驗當中，能夠緩解學生的焦慮情緒，內(nèi)向的學生受到小組成員的影響，也會積極地表達自己的觀點看法。在實驗操作中，學生通過討論溝通開展思維碰撞，互相啟發(fā)、共同進步，學生也能夠借鑒其他學生的觀點和看法，不斷地修正和彌補自身的不足，有助于學生批判性思維的發(fā)展，同時構(gòu)建良好的同學關系，學生能夠重拾學習自信。因此，高中生物教師可以組織開展合作探究，創(chuàng)新實驗教學提高學生的參與度，推動學生思維的發(fā)展，在實驗中積累更多的生物知識，提高學生的綜合素養(yǎng)。比如：高中生物人教版教材必修1課本《分子與細胞》第5章《細胞的能量供應和利用》第3節(jié)《細胞呼吸的原理和應用》中“探究酵母菌細胞呼吸的方式”，學生在之前的學習中已經(jīng)接觸過探究實驗，了解到設計實驗的相關原則，基于此開展合作探究，能夠充分調(diào)動學生的能動性[4]。

在課堂學習中呈現(xiàn)相關的材料，讓學生在閱讀的基礎上了解到活化酵母可以縮短實驗時間，為實驗的開展奠定基礎，并借助多媒體展示有關葡萄酒爆炸新聞，創(chuàng)設情境引發(fā)學生思考，“為什么會爆炸？酵母菌細胞呼吸的方式和產(chǎn)物都有什么？”激發(fā)學生的探索欲，引導學生閱讀教材內(nèi)容參考其中的案例，結(jié)合教師提供的實驗素材，以小組為單位設計實驗方案，在小組內(nèi)交流互動初步擬訂實驗方案，前后兩個小組間可以進一步交流和探討，從可行性、優(yōu)越性等方面展開討論，并推出一組平行實驗方案，經(jīng)由小組討論能夠確定最終的實驗方案，即面團組、注射器組、試管組。在自主設計實驗方案的過程中，學生的思維能夠充分激活，在討論的過程中形成開放的思維空間，在交流中碰撞出火花，能夠帶給學生更多的啟發(fā)和靈感。而教師要針對學生提出的平行方案進行點撥和指導，修改實驗方案斟酌實驗的可行性，強化學生的批判性思維。接著為學生提供實驗器材，播放微課視頻幫助學生了解實驗原理以及藥品使用的注意事項，在保證安全的同時使課堂實驗順利開展[5]。

（四）組織開放實驗，培養(yǎng)思維能力

在新時期下，生物教師能夠?qū)嶒灲虒W的開展付諸更多的精力，結(jié)合班級中學生的特點優(yōu)化實驗設計，將批判性思維的培養(yǎng)滲透其中，助力學生全面發(fā)展。而開放式實驗能夠滿足學生的需求，學生的主體地位也能夠得到保障，生物教師可以以學生感興趣的內(nèi)容作為切入點，圍繞課程內(nèi)容選擇實驗課題，配備實驗器材給予學生充足的時間開展探究，彰顯學生的優(yōu)勢，學生可以自主地選擇實驗方式，可以通過自主探究完成實驗，也可以自由組合在小組內(nèi)探究。開放性的實驗教學與學生的特點更為契合，給予學生自主思考探究的機會，能夠助力學生思維的發(fā)展。比如：高中生物人教版教材必修1課本《分子與細胞》第5章《細胞的能量供應和利用》第1節(jié)《降低化學反應活化能的酶》中“比較過氧化氫在不同條件下的分解”，實驗是細胞中物質(zhì)和能量代謝的先導內(nèi)容，在實驗探究中加深學生對蛋白質(zhì)催化功能的理解，且掌握“控制變量”這一基本原則，能夠提高學生實驗分析的能力。

在課堂學習中，播放演示實驗讓學生了解并比較不同條件下過氧化氫分解速率，簡要地梳理實驗步驟，明確每一步所需的材料種類、使用量、使用條件和實驗結(jié)果，注重實驗操作流程的規(guī)范性。在此基礎上設置問題啟發(fā)學生思考，“實驗中的四支試管相比，導致產(chǎn)生氣泡數(shù)量的差異性原因是什么？”明確氣泡差異性的原因是反應條件的不同，結(jié)合實驗條件分析探究的目的，并鼓勵學生將實驗借助函數(shù)圖象的形式展現(xiàn)，將縱坐標設置為過氧化氫的分解速率或者氧氣的產(chǎn)生速率，結(jié)合圖像了解實驗的因變量。在分析的過程中學生的思維能夠被激活，教師可以趁熱打鐵鼓勵學生開展實驗探究，組織開放性的實驗鍛煉學生的動手能力，“為什么過氧化氫的濃度和體積要保持相同？若不同組別采用不同的過氧化氫濃度和體積，那么實驗結(jié)果會發(fā)生改變嗎？”“在此基礎上再進行加熱和添加過氧化氫酶同時處理，影響氣泡產(chǎn)生速率快慢的因素究竟是哪一個？”在問題的啟發(fā)下設計實驗開展探究。教師要斟酌實驗材料，使用肝臟研磨液的時候要考慮部分學生的民族信仰問題，通過查閱資料尋找合適材料的替代品，氧化氫酶就可以用馬鈴薯提取液、香菇提取液來進行代替，鼓勵學生在開放性實驗中對實驗改進和創(chuàng)新，強化學生的批判性思維。

結(jié)束語

綜上所述，在新時期下，高中生物教師能夠認識到實驗教學的重要性，將學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提上日程，借助生物實驗來培養(yǎng)批判性思維，鼓勵學生暢所欲言，在實驗中提出猜想和看法，活躍課堂氣氛的同時發(fā)散學生的思維，在實驗中仔細觀察實驗現(xiàn)象，印證自己的猜想并反駁他人的觀點，在思維的碰撞中獲得提升，為學生全面發(fā)展提供助力。生物教師要立足于教材設計實驗教學，制訂出清晰的教學目標，精心設計課堂的各個環(huán)節(jié)，并設計相關的問題來啟發(fā)學生思維，為批判性思維的發(fā)展創(chuàng)設有利的條件，鼓勵學生在小組內(nèi)合作探究，在溝通的基礎上不斷地完善實驗方案，在實踐操作中積累經(jīng)驗，并做好反思工作提高實驗的有效性，在生物教師的引導下，學生能夠從生物實驗教學中收獲更多的內(nèi)容，對其思維的發(fā)展頗有助益。

參考文獻

[1]豐蓉，何苗，婁志義，等.高中生物學探究性實驗教學中批判性思維的培養(yǎng)策略[J].學周刊，2022，31（31）：28-30.

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[3]孟曉寧.高中生物教學中學生理性思維的培養(yǎng)芻探[J].成才之路，2020（8）：64-65.

[4]李瑜磊.在高中生物實驗教學中培養(yǎng)批判性思維的實踐對策[J].求知導刊，2022，314（10）：90-92.

[5]凌晨.高中生物實驗教學增強學生批判性思維傾向的實踐研究[D].南京：南京師范大學，2021.