新課標下的初中生物實驗課的思維訓練

生物學是一門研究生命現象和生命活動規律的科學，是建立在實驗基礎上的自然科學。生物學實驗是以認識生命運動的本質和規律為目標的實踐活動。它不是盲目的行為，而是在具體理論指導下的變革現實的實踐活動。在每一個實驗的過程中，從實驗理念的產生到實驗方案的設計，從實驗結果的分析到實驗報告的完成，每一步都有思維活動，每一步都是思維活動的結果。所以，生物學實驗有利于把學生帶入發現問題的情境，從而使學生在分析實驗問題、解決實驗問題中不斷地錘煉自己的思維能力。

科學的思維能力是科學素質的重要方面，而科學素質的培養又是全面實現素質教育的重要內容。本人結合自己十多年的教學實踐，就初中生物實驗中如何培養學生的思維能力問題談幾點粗淺的個人看法，僅供同行們參考。

1、啟發學生的思維積極性

俗話說：“興趣是最好的老師。”興趣是思維活動的觸發劑，求知的需要是學習動機的基礎。當學生對某個問題發生興趣時，就會圍繞這個問題積極地思考。但是，單純由“實驗”表面的“魅力”所引起的僅僅是直接的興趣，如果沒有更深層次的內涵吸引學生，這種興趣維持不了多久。要想保持學生持久的興趣，教師就要善于“創造”種種誘導因素。比如，從生產實踐和學生的生活實際引出實驗課題，不斷明確實驗目的及實驗意義，不斷提出有趣而又富有思考性的問題引發學生思考等。通過這些手段，及時地把學生的直接興趣轉化為間接興趣。

思維總是在觀察和解決問題的過程中進行的。當一個人產生必須排除困難的需要時，或者要了解、解決某一問題時，他的思維就活躍起來。實踐證明，教師有意識地創設發現問題的情境是引導學生積極思維的好手段、好方法。我們要善于利用實驗中的“觀察與思考”、“討論”、“深入探究”等欄目中的問題，以及在實驗課的教學中用有啟發性的問題巧妙地引導和調動學生思維的積極性。

2、幫助學生掌握科學探究的基本過程

科學探究是探索生命的重要方法，是人們主動獲取科學知識、認識世界的重要方法，也是學生學好生物學的有效方法。科學思維方法的首要問題是明確科學探究的基本過程，即解決問題的程序。

例如“探究影響鼠婦分布的環境因素”的實驗設計思路如下。

課前布置學生到大自然中尋找鼠婦，要求學生仔細觀察鼠婦的生活環境。

首先，學生通過觀察發現問題——為什么在花盆下、石塊下等處容易找到鼠婦?這些地方有什么共同特點?

其次，學生提出“什么”的假設，即對發現的問題大膽做出猜測和可能的解釋。

①鼠婦生活的主要環境因素是光照。

②鼠婦生活的主要環境因素是水分。

③鼠婦生活的主要環境因素是溫度，以及其他外界因素等。

第3步，設計實驗，驗證假說。在這個階段，實驗的目的、任務、方法、材料、裝置等都是根據假設來確定的。所以，實驗的理論依據主要是假設，當然還有賴于學生對有關科學知識的掌握情況。

先檢驗“光照”對鼠婦生活有沒有影響。為了消除無關變量的干擾，突出自變量，找出自變量和因變量的因果聯系，必須營造一個除“光照”以外其他條件都相同的、明暗兩處相通的場所。接著把一定數量(至少10只)的鼠婦放在明暗的交界處，同時開始計時，1min后，觀察鼠婦在明暗兩處的數量分布情況；2min后，觀察鼠婦在明暗兩處的數量分布情況；統計5min。

第4步，分析實驗現象、處理實驗數據、討論實驗結果，推出實驗結論，以驗證假設的真假。

通過“探究影響鼠婦分布的環境因素的實驗”，教師要幫助學生感受和理解科學研究的一般過程：問題一假設一實驗一結論。

需要說明一點，科學的“假設”絕不是沒有根據的憑空捏造，而是要有科學根據的。這種根據來源于頭腦中已有的知識，或者來源于別人的研究成果，或者來源于自己的觀察，或者來源于課本提供的背景知識。

例如，在研究“影響鼠婦分布的環境因素”的實驗里所提出的假設：“鼠婦生活的主要環境因素是光照、水分、溫度、土壤”。這個假設的理論根據是學生自己的觀察——在花盆下、石塊下等陰暗、潮濕的泥土中容易找到鼠婦；這個假設的另一理論根據是頭腦中已有的知識——冬天，在花盆下、石塊下等陰暗、潮濕的泥土中找不到鼠婦。

又如，在研究“綠葉在光下產生淀粉”的實驗里所提出的假設：“綠葉在光下產生淀粉”此假設的理論根據是科學家的研究成果——綠色植物只有在有光的條件下才能進行光合作用；光合作用的產物之一是淀粉。

通過生物探究實驗使學生理解科學研究的一般過程，經過反復的訓練，他們完全可以把這種思考問題的程序內化為自己的思維習慣。

3、訓練學生的思維操作技能

思維操作技能包括分析、綜合、比較、抽象和概括等幾個步驟。在生物實驗中要實現對某一生命現象的本質和規律的認識，就要對實驗中的感性材料進行一系列的思維操作才能實現。

首先，對要研究的事物進行分析。根據系統論的觀點，任何一個生命體或一種生命現象都是由部分、層次、要素組成的開放的有序整體。對于這樣一個整體如果囫圇吞棗地研究是無法進行的。只有將其分解，才能一部分一部分地研究，深入其內部，發現其本質。在頭腦中把整體分解為部分而進行逐個研究的過程就是分析。

比如，在研究“影響鼠婦活動的外部條件”時，必須先把“外部條件”分解成光、水、溫度、土壤等單個因子，然后逐一考查光、水、溫度、土壤和鼠婦生活的關系。在研究“植物光合作用實質”時，也是將其分解為原料、條件、產物幾部分，而這每一部分又是由次一級的成分組成：如光合作用的產物是由有機物和氧氣組成，有機物包括淀粉、蛋白質、脂肪；光合作用的原料是由二氧化碳和水組成；光合作用的條件包括光和葉綠體。然后逐一研究各個因子，這樣就能從整體上把握光合作用的實質。

有時，為了便于研究還需進行更深層次的分解。所有的科學實驗都離不開分析。

其次，是對要研究的事物進行綜合。在頭腦中把生命體的各部分以及生命現象的各個方面和屬性聯合起來，形成對生物體和生命現象整體的認識，這就是綜合。

比如在了解了細胞壁、細胞膜、細胞質、線粒體、葉綠體、液泡、細胞核等結構和功能之后，再把它們聯合起來就形成了一個完整的活的植物細胞的概念。

又如在了解了花托、花柄、花萼、花冠、雄蕊、雌蕊的結構和功能之后，再把它們聯合起來就形成了一個完整的綠色開花植物兩性花的概念。

分析和綜合是相輔相成、緊密聯系的對立統一的關系，它們是思維活動的基礎。

比較，就是把生物體的各部分構造、功能和某些屬性加以對比，并確定它們之間的不同點。這為進一步認識生命的本質和規律、進行抽象和概括打下了堅實的基礎。

例如，說出植物細胞和動物細胞在形態構造、功能等方面的不同點；說出大豆種子和玉米種子在子葉的片數、胚乳的有無、營養物質貯存場所的不同；說出蝌蚪和成蛙在呼吸器官、尾、四肢、心臟、循環路線、生活環境等方面的不同等。這些都是比較的過程。

抽象和概括，是找出各種生物體或各種生命現象中共同的本質屬性，或找出各部分構造之間、功能與構造之間、生物與環境條件之間的因果關系，而拋開次要的、非本質屬性和非因果的偶然聯系。并且，把抽象出來的本質屬性、必然聯系加以綜合形成概念和判斷，達到對生物現象的本質和規律的認識。

比如，在研究了植物的各種花之后，舍去花的大小、顏色、形狀等次要的屬性，而抽取出它們都有“花蕊”以及擔負“有性繁殖”功能這2個本質的特征，從而形成花的一般概念，這就是對花的抽象和概括。

又如，在研究了人的單眼皮和雙眼皮、有耳垂和無耳垂、能卷舌和不能卷舌、血型等外部形態特征和生理特征后，舍去這些性狀的表現程度等次要的屬性，而抽取出它們是“一種生物的同一性狀的不同表現類型”這一本質的屬性，從而形成相對性狀的概念。

分析、綜合、比較、抽象和概括等在同一次思維活動中都是共同參與，緊密結合。一般說來，分析、比較、綜合是抽象和概括的基礎，而抽象和概括是思維活動的核心。只有通過抽象和概括才能認識生命現象的本質和生命活動的發展規律，形成生物學的概念和一般原理，從而達到對生命的理性認識。可見，生物實驗課本身就是對學生進行思維操作技能的訓練。

4、培養學生思維的邏輯性

思維的邏輯性主要指能正確運用概念、判斷、推理的形式進行思維和表達思維的結果。在實驗過程中，學生通過觀察獲得大量具體的、形象而直觀的感性材料，對這些材料經過思維活動，抽象和概括出各種生命現象的本質屬性和必然聯系，再以概念、判斷、推理的形式表達出來或貯存起來。生物學中的各種基本概念、規律、原理都是概念、判斷、推理的具體體現。這些就構成了生命科學的知識體系。

生物學的基本概念和概念體系是生命科學知識的基礎，所以，教師必須重視基本概念的教學。但是，應該讓學生通過自己的“勞動”取得這些概念，讓學生通過實驗、觀察、思考形成這些概念，并且能夠用科學的語言把它們表達出來。教師堅持讓學生給概念下定義，讓學生推導實驗的結論，實際上是訓練了學生思維的邏輯能力。

生物實驗中經常用到的推理方法主要有歸納推理和演繹推理2種。這就為培養學生的推理能力創造了有利條件。

歸納法是從個別事例概括出一般原理的思維形式。它一般又分為完全歸納、簡單枚舉法和因果歸納法。

簡單枚舉法在中學生物實驗中是普遍存在的。比如，1個鼠婦喜暗怕光，2個鼠婦喜暗怕光，3個鼠婦喜暗怕光，……，從多數的鼠婦喜暗怕光，歸納出所有的鼠婦都喜暗怕光。再比如，花、種子等許多生物學概念均是簡單枚舉歸納推理的結果。

因果歸納法有求同法、求異法和剩余法等多種形式。這些方法在設計生物實驗時都有所應用。例如在光合作用實驗中就應用了求異法。求異法是研究現象和條件的因果聯系。如果當條件A存在時現象a出現，當A不存在時現象a不出現，則可歸納出現象a與條件A有因果聯系。例如，光合作用和“光照”條件的關系推理如。

綠色開花植物的光合作用與光照條件有關。

演繹推理，是從一般原理到特殊事例的推理。它有3種類型，其中以“三段論”應用最為廣泛。比如，檢驗光合作用產物之一——淀粉就是應用了“三段論”的思維形式。大前提是所有遇碘酒變藍的物質都是淀粉；小前提是如果光合作用產物之一遇碘酒變藍；那么，光合作用產物之一就是淀粉(結論)。

演繹和歸納是科學研究的2種基本方法。在同一次科學探索中，二者是相輔相成地緊密聯系著的。但是，二者又有區別：

①歸納是始于觀察提出假設，演繹是始于假設提出推斷。

②歸納是從特殊到一般，演繹是從一般到特殊。

③歸納是發現，演繹是證實。 培養學生的思維能力，教師要充分開發生物實驗中的有利因素，明確目標，堅持訓練，訓練要得法，教會思維方法，化成能力，注重實效。