高中生物實驗教學中學生理性思維養(yǎng)成路徑

蔣純

摘 要：高中生物實驗教學是培養(yǎng)學生實踐能力和理性思維的重要途徑之一。在生物實驗教學中，學生需要運用科學方法和邏輯思維，掌握實驗技能和數(shù)據(jù)處理能力，同時也需要養(yǎng)成理性思維的習慣和方法。本文首先分析了高中生物實驗教學中培養(yǎng)學生理性思維存在的問題，然后探討高中生物實驗教學中如何培養(yǎng)學生理性思維，并提出一些養(yǎng)成路徑和方法。希望本文的觀點和意見對相關(guān)教育行業(yè)有一定幫助。

關(guān)鍵詞：高中生物；實驗教學；理性思維養(yǎng)成

高中生物實驗作為高中生物學教育中重要的一部分，不僅可以幫助學生更好地掌握生物學知識，還能夠提高學生的綜合素質(zhì)和實際應(yīng)用能力。然而，在高中生物實驗教學中，學生往往存在著盲目跟從、依賴教師、缺乏自主思考等問題，難以形成獨立思考、自主探究的能力，這不利于他們長期發(fā)展[1]。因此，如何引導(dǎo)學生養(yǎng)成理性思維，是當前高中生物實驗教學中急需解決的問題。通過本文的探討，旨在引導(dǎo)廣大教育工作者在高中生物實驗教學中注重培養(yǎng)學生的理性思維，幫助學生建立起自主探究、獨立思考的習慣，使其具備更強的實踐能力和創(chuàng)新能力，為未來的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

一、高中生物實驗教學中培養(yǎng)學生理性思維存在的問題

高中生物實驗教學是學生接觸生物學科學知識的重要途徑之一，也是培養(yǎng)學生理性思維的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。然而，在實際教學中，我們發(fā)現(xiàn)存在一些問題，這些問題可能會影響學生的理性思維的培養(yǎng)。

第一，實驗操作過程過于簡化。為了節(jié)約時間和資源，很多實驗過程被過度簡化，只給學生展示了實驗結(jié)果，而沒有給學生展示實驗操作的具體步驟和方法，這樣會導(dǎo)致學生缺乏實驗操作的經(jīng)驗，而這些經(jīng)驗對于學生理性思維的培養(yǎng)非常重要。

第二，實驗的目的和意義沒有得到充分闡述。在實驗教學中，教師有時只是簡單地介紹實驗的目的和意義，而沒有深入闡述實驗與生物學理論之間的關(guān)系，也沒有給出實驗結(jié)果背后的科學原理，這樣會導(dǎo)致學生對實驗的意義和價值理解不深，從而無法真正理解科學知識的本質(zhì)。

第三，實驗設(shè)計缺乏創(chuàng)意和探究性。在實驗教學中，有些實驗設(shè)計只是簡單地復(fù)制教科書中的實驗，或者是教師在多年的教學實踐中總結(jié)出來的，這樣的實驗缺乏創(chuàng)新性和探究性，不能有效激發(fā)學生的興趣和好奇心，影響學生的理性思維的培養(yǎng)。

第四，缺乏實驗結(jié)果的數(shù)據(jù)分析和解釋。在實驗教學中，有些實驗結(jié)果被簡單地呈現(xiàn)給學生，但沒有進行數(shù)據(jù)分析和解釋，這樣會使學生缺乏從數(shù)據(jù)中提取信息和結(jié)論的能力，不能夠培養(yǎng)學生的理性思維。

第五，缺乏實驗的實踐性。在實驗教學中，有些實驗只是展示性的，沒有實際操作過程，這樣會使學生缺乏實際操作的經(jīng)驗和技能，影響學生理性思維的培養(yǎng)。

二、高中生物實驗教學中學生理性思維養(yǎng)成的路徑分析

（一）強調(diào)實驗設(shè)計的重要性

在高中生物實驗教學中，強調(diào)實驗設(shè)計的重要性是十分關(guān)鍵的，因為實驗設(shè)計直接決定了實驗結(jié)果的準確性和可信度。通過具體的實驗操作來展示實驗設(shè)計的重要性，不僅可以讓學生深入理解生物學知識，還能夠培養(yǎng)他們的理性思維和實驗操作技能[2]。本文以人教版高中生物教材中“觀察DNA和RNA在細胞中的分布”實驗為例，來說明如何具體強調(diào)實驗設(shè)計的重要性。

首先，讓學生了解實驗的目的和重要性。在本實驗中，學生需要使用熒光顯微鏡觀察細胞中DNA和RNA的分布情況，從而加深對細胞結(jié)構(gòu)和功能的理解。同時，實驗還可以幫助學生了解實驗設(shè)計的重要性，因為只有仔細設(shè)計實驗，才能獲得可靠的實驗結(jié)果。

其次，讓學生掌握實驗步驟和注意事項。在實驗操作中，學生需要準確制備細胞樣本、添加熒光染料、使用熒光顯微鏡觀察樣本等步驟。同時，學生還需要注意控制實驗條件、避免樣本受損和光照等因素對實驗結(jié)果的影響。這些步驟和注意事項都需要精細設(shè)計和操作，才能獲得準確和可靠的實驗結(jié)果。

再次，讓學生思考實驗設(shè)計的要點和關(guān)鍵。在本實驗中，學生需要思考如何選擇合適的細胞樣本、如何選擇合適的熒光染料、如何調(diào)整熒光顯微鏡的參數(shù)等，以獲得清晰和準確的實驗結(jié)果。同時，學生還需要注意控制實驗條件，如保持樣本濕潤、控制光線等因素，以確保實驗的可重復(fù)性和可靠性。

最后，讓學生分析實驗結(jié)果并探討實驗中可能存在的誤差和改進方法。在實驗結(jié)果分析中，學生需要仔細觀察熒光顯微鏡下的圖像，并通過圖像分析軟件等工具進行分析和比較。同時，學生還需要探討實驗中可能存在的誤差和改進方法，如樣本損傷、熒光染料濃度不一致等因素對實驗結(jié)果的影響，并提出相應(yīng)的改進措施。

（二）鼓勵學生自主探究

讓學生在實驗中有機會自主探究，嘗試解決問題。教師可以提供必要的指導(dǎo)和支持，但應(yīng)該盡量避免過多的干預(yù)和指導(dǎo)。這樣有助于學生培養(yǎng)獨立思考和解決問題的能力[3]。下面以人教版教材中的“檢測生物組織中還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)”實驗為例，說明具體操作和如何鼓勵學生自主探究。

1.闡述實驗原理

在生物體內(nèi)，還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)是三種主要的能量供應(yīng)物質(zhì)。實驗利用不同化學試劑檢測不同物質(zhì)的存在和含量，進而分析生物體內(nèi)不同營養(yǎng)物質(zhì)的含量和組成。

2.操作實驗步驟

第一步，取適量的肝臟組織，加入適量的生理鹽水，用攪拌器充分打碎。第二步，將肝臟懸液過濾，得到過濾液。第三步，將過濾液平均分成3份，分別加入還原糖試劑、脂肪試劑和蛋白質(zhì)試劑，用熱水浴加熱，觀察顏色的變化。第四步，對比觀察三組實驗的結(jié)果，判斷肝臟中還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)的含量。

3.鼓勵學生自主探究

首先，引導(dǎo)學生思考實驗的原理和意義。可以通過提問的方式，讓學生自己思考為什么要檢測還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)的含量，這三種物質(zhì)在生物體內(nèi)扮演什么角色？這些問題可以幫助學生更好地理解實驗的意義和目的。其次，提供多種實驗方案供學生選擇。在實驗前，可以提供多種實驗方案供學生選擇，例如使用不同的試劑、改變實驗條件等，讓學生自己思考選擇哪種方案能夠更好地解決問題，并給出理由。再者，鼓勵學生自己設(shè)計實驗流程。在實驗前，可以讓學生自己設(shè)計實驗流程，讓他們自己思考如何提取肝臟組織、如何配制試劑、如何加熱等，從而鍛煉學生思維靈活性。最后，鼓勵學生自己分析實驗結(jié)果。在實驗后，可以讓學生自己分析實驗結(jié)果，并結(jié)合實驗原理進行解釋，從而培養(yǎng)學生的科學思維和分析能力?？梢酝ㄟ^提問的方式引導(dǎo)學生思考，例如為什么還原糖試劑變成了紅色，而脂肪試劑變成了白色？這種顏色變化和還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)的化學性質(zhì)有關(guān)系嗎？

通過以上鼓勵學生自主探究的方法，可以讓學生更好地參與實驗，提高他們的探究能力和解決問題的能力，培養(yǎng)他們的科學思維和創(chuàng)新能力。同時，也可以增強學生對生物學知識的理解和興趣，從而提高他們的學習積極性和成績。

（三）強調(diào)科學方法的應(yīng)用，重視實驗數(shù)據(jù)的收集和分析

教師可以在實驗教學中強調(diào)科學方法的應(yīng)用，例如如何進行假設(shè)的提出、如何設(shè)計實驗、如何收集和分析數(shù)據(jù)，以及如何進行結(jié)論和總結(jié)等。另外，實驗數(shù)據(jù)的收集和分析也是培養(yǎng)學生理性思維的重要途徑。教師可以引導(dǎo)學生如何記錄實驗數(shù)據(jù)和分析實驗數(shù)據(jù)，并引導(dǎo)他們理解數(shù)據(jù)背后的原理和規(guī)律。

要強調(diào)科學方法的應(yīng)用，首先需要學生了解科學方法的基本步驟，包括觀察現(xiàn)象、提出假設(shè)、設(shè)計實驗、收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論等。在實驗教學中，可以通過設(shè)計符合科學方法的實驗來培養(yǎng)學生的實驗技能和科學思維。例如：在觀察線粒體和葉綠體的實驗中，可以讓學生觀察和比較兩種細胞器的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，然后提出假設(shè)：線粒體和葉綠體在細胞代謝和能量轉(zhuǎn)化中發(fā)揮不同的作用。接著，設(shè)計實驗，通過對不同類型的細胞進行高倍鏡觀察和比較，驗證假設(shè)的正確性。在實驗過程中，要求學生認真記錄實驗數(shù)據(jù)，包括細胞類型、線粒體和葉綠體的數(shù)量和形態(tài)等信息，以便后續(xù)數(shù)據(jù)分析。

在實驗數(shù)據(jù)的收集和分析方面，需要讓學生了解數(shù)據(jù)的重要性和分析方法。實驗數(shù)據(jù)是得出科學結(jié)論的重要基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)的準確性和完整性對結(jié)論的正確性至關(guān)重要[4]。在實驗教學中，可以引導(dǎo)學生學習和掌握基本的數(shù)據(jù)分析方法，例如：平均數(shù)、標準差、直方圖等。在觀察線粒體和葉綠體的實驗中，可以通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析兩種細胞器的數(shù)量和形態(tài)差異，從而得出結(jié)論：線粒體和葉綠體在細胞代謝和能量轉(zhuǎn)化中發(fā)揮不同的作用。針對具體的操作，在觀察線粒體和葉綠體的實驗當中學生應(yīng)該按照如下科學的實驗步驟來進行：1.準備實驗材料：新鮮的植物葉片和動物肌肉組織。2.取一片植物葉片，用鑷子夾起來放到滴水片上。3.滴上一滴碘液，蓋上蒸發(fā)皿，放到熒光顯微鏡下觀察。4.觀察細胞中葉綠體的形態(tài)和數(shù)量。5.取一小塊動物肌肉組織，放到滴水片上。6.用熒光顯微鏡觀察動物肌肉組織中線粒體的形態(tài)和數(shù)量。7.記錄觀察到的線粒體和葉綠體的數(shù)量、大小、形態(tài)等信息。實驗結(jié)束后，對數(shù)據(jù)進行分析，比較不同細胞中線粒體和葉綠體的數(shù)量和形態(tài)差異，得出結(jié)論：線粒體和葉綠體在不同類型的細胞中的數(shù)量和形態(tài)不同，且在細胞代謝和能量轉(zhuǎn)化中發(fā)揮不同的作用。

在實驗過程中，要求學生認真觀察和記錄實驗數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)進行分析和得出結(jié)論。同時，教師也要在實驗教學中注重引導(dǎo)學生思考和討論，促進學生合作和交流。在實驗教學的過程中，科學方法和數(shù)據(jù)分析能力的培養(yǎng)是至關(guān)重要的，只有通過不斷地實踐和訓練，學生才能真正掌握科學實驗的本質(zhì)和方法，提高自己的科學素養(yǎng)和實驗技能。

（四）提供多樣化的實驗體驗，引導(dǎo)學生思考實驗的意義和價值

讓學生有機會接觸不同類型的實驗，不僅有助于他們擴展知識領(lǐng)域，更能提高學生的實驗?zāi)芰蛯嶒炈季S的深度[5]。因此，可以適當調(diào)整實驗的難度和深度，讓學生逐漸適應(yīng)并逐步提高自己的實驗?zāi)芰ΑＴ诟咧猩飳嶒灲虒W中，為了提供多樣化的實驗體驗，可以通過以下幾個方面進行設(shè)計和引導(dǎo)。1.設(shè)計實驗?zāi)康牡亩鄻有裕簽榱藵M足不同學生的需求和興趣，可以設(shè)置不同的實驗?zāi)康?，比如探究生物分子的結(jié)構(gòu)和功能、探究生物進化的機制、探究生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系等。在這些實驗?zāi)康牡幕A(chǔ)上，可以選擇不同的實驗方法和技術(shù)，如酶活性測定、DNA測序、生態(tài)采樣等，來提供多樣化的實驗體驗。2.實驗設(shè)計的差異化：在實驗設(shè)計中，可以根據(jù)學生的不同程度和能力水平，設(shè)置不同的實驗要求和難度，以滿足不同學生的需求和挑戰(zhàn)。例如，對于能力強的學生，可以要求他們在實驗過程中自主設(shè)計實驗方案和分析實驗結(jié)果，而對于能力較弱的學生，則可以提供更加詳細的實驗步驟和指導(dǎo)。3.實驗結(jié)果的解釋和討論：在實驗結(jié)果的解釋和討論中，可以引導(dǎo)學生思考實驗的意義和價值。例如：在探究pH對酶活性的影響實驗中，可以通過讓學生比較不同pH值下酶的活性變化，來引導(dǎo)學生思考酶的重要性和在生物體內(nèi)的作用。同時，可以與學生討論不同生物體內(nèi)酶的種類和作用，以及酶活性的調(diào)節(jié)機制等。下面以人教版教材中“探究pH對酶活性的影響”實驗為例，具體說明如何進行設(shè)計和引導(dǎo)。

在這個實驗中，學生將分別在不同的pH值下測定酶的活性，以探究pH對酶活性的影響。具體實驗步驟可以安排為：準備酶液和底物溶液；分別在不同pH值下將酶液和底物溶液混合；將混合液在恒溫水浴中反應(yīng)；加入硫酸鈉停止反應(yīng)；測定產(chǎn)物的濃度。實驗要求可以是：1.分別在pH=4、6、8的條件下進行實驗，測定酶的活性。2.討論和分析實驗結(jié)果：在實驗結(jié)束后，教師可以與學生討論實驗結(jié)果，并引導(dǎo)他們分析不同pH值下酶活性的變化。教師可以幫助學生整理實驗數(shù)據(jù)，讓學生自己計算出不同pH值下酶活性的平均值和標準差，并繪制成柱狀圖或曲線圖。通過對實驗數(shù)據(jù)的分析和比較，學生可以得出結(jié)論：不同pH值下酶活性的變化不同，有的酶在不同pH值下的活性會有所上升或下降，有的酶在不同pH值下的活性變化不大。3.探究實驗結(jié)果的原因和意義：教師可以引導(dǎo)學生思考實驗結(jié)果的原因和意義。為什么不同pH值下酶的活性會有所變化？這是因為不同pH值下，酶的空間構(gòu)象發(fā)生了變化，影響了酶的活性。學生可以通過探究酶的結(jié)構(gòu)和功能，了解到酶的空間構(gòu)象對酶的催化作用非常重要，從而更好地理解實驗結(jié)果的意義和價值。4.拓展實驗應(yīng)用：教師可以讓學生思考實驗結(jié)果的應(yīng)用和拓展。例如，實驗結(jié)果可以用于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，選擇最適合的pH值來促進植物生長；也可以用于指導(dǎo)醫(yī)學領(lǐng)域的藥物研發(fā)，優(yōu)化藥物的配方和藥效。通過這些實際應(yīng)用的介紹，可以讓學生更好地理解實驗結(jié)果的重要性和應(yīng)用價值，同時也可以激發(fā)學生的科學興趣和創(chuàng)新思維。

結(jié)束語

綜上所述，作為高中生物教師，不僅要關(guān)注學生的實驗操作技能，更要注重培養(yǎng)他們的理性思維。在教學過程中，我們應(yīng)該引導(dǎo)學生從實驗現(xiàn)象出發(fā)，探究問題的本質(zhì)，并通過科學方法進行分析和解決問題。這樣的教學模式可以幫助學生形成科學思維方式，提高他們的創(chuàng)新能力和解決問題的能力?？傊?，高中生物實驗教學中要注重培養(yǎng)學生的理性思維，引導(dǎo)他們形成科學思維方式，并提高他們的創(chuàng)新能力和解決問題的能力。只有這樣，我們才能真正地將科學精神傳遞給下一代。

參考文獻

[1]陳旭梅.高中生物實驗教學中學生理性思維的培養(yǎng)[J].試題與研究，2023（7）：59-61.

[2]何晴.高中生物實驗教學中學生理性思維的培養(yǎng)[J].文理導(dǎo)航（中旬），2022（10）：22-24.

[3]邴瑩.理性思維和科學探究相結(jié)合的高中生物課堂實驗研究[J].中學生數(shù)理化（教與學），2019（12）：25.

[4]余中賓.立足實驗原理，開拓實驗思維：對高中生物實驗教學中理性思維的探討[J].教學考試，2018（15）：35-36.

[5]甘耀平.例談高中生物實驗教學中理性思維能力的培養(yǎng)[J].中學生物學，2017，33（11）：43-44.