與腦相容理論指導下的高中生物實驗教學探討

張澍斌

摘 要：在生物教學中，生物實驗對學生的學習有著重要的作用。在與腦相容理論下，尋找各種不同的實驗方式：課本實驗改變、微型實驗應用、課外實驗的引導來刺激學生的右腦，使學生感興趣，形成思維影像，從而提高課堂教學質量，培養學生興趣，使認知和學習一體化。

關鍵詞：與腦相容；教學質量；實驗

“與腦兼容”一詞最先由Leslie A， Hart（1983）提出，他提出根據人腦如何處理外部訊息的研究結果，來進行設計與人腦運作模式與學習傾向兼容之的不同有個性的學科課程與學科教學。著名科學家錢學森認為，“教育工作的最終機理在于人腦的思想過程。”不可忽視的是，任何一種教育方式都必須通過人腦的活動才能實現。利用腦活動規律或腦科學知識來提高教育效果是必要的。

實驗是生物教學的重要組成部分，它正以其豐富的內涵在生物教學中發揮著其獨特的功能和作用，生物實驗能讓學生直觀地認知，最重要的學習興趣自然形成，再通過有依據的邏輯推理，最后得到最本質的認知。這樣的一個學習過程，能讓學生有自我實現和滿足，這是推動學生學習生物的最大學習動力。

一、利用課本實驗問題連續生成，調動學生多感官投入學習，進行思維性訓練

科學的核心是探究，科學探究的過程是解決問題，而解決問題在生物學科中最為常見的是以實驗為原始材料，通過觀察，追求為什么，以問題為紐帶，探究為主線，發散思維進行思維型訓練。利用課本實驗，再進行必要性的問題連續生成，及稍作更改符合現有的學生認知水平，讓其更積極地全身心、多感官投入學習，在一定程度上培養學生問題的解決能力。

1.鼓勵學生選擇多種設計方案，培養學生的發散性思維，發揮創造力

如，“酶的專一性”實驗中：（1）用同一種酶分別與不同的物質進行實驗；（2）用不同的酶分別與同一種物質實驗。“葉綠體中色素的提取與分離”實驗中：（1）用濾紙條的畫線次數（3，5，7，9次）作比較；（2）畫線方法用毛細吸管、載玻片、濾紙條折線等方法作比較；（3）碳酸鈣的用量：用少量和多量作比較。

2.從允許學生故意出錯的角度設計研究性實驗

針對教材中某些“不許”“不能”“注意”等內容提出質疑→學生實驗嘗試→得出結論。例如，“葉綠素提取與分離”實驗中不能讓層析液沒及濾液細線，探索酶的特性實驗中的實驗步驟不能互換。引導學生在實驗時嘗試一下，通過親自“錯誤”操作，培養學生積極探索和解決問題的精神，同時也培養了學生在實驗方面的創新意識，就這樣利用課本實驗，實驗的連續變化和問題的連續提出，引發學生在學習的過程中邊動手邊思考。腦與身體共同組成適應外在環境與解決問題的有機體，而人先天就是一個被“設計”用以應付不斷改變與挑戰的外在環境的器官。建立知識的關聯性，符合腦神經的連結機制。

二、利用學生動手設計實驗，身臨其境，調動情緒投入，培養興趣、認知、學習一體化

人腦是三位一體的操作系統，在訊息處理與形成反應的過程中，彼此之間自然是密切交互作用，然而，情緒作用則特具意義。學生親自做實驗比由教師演示學生觀察留下的印象更深刻，這時學生由觀看者變成操作者，其心情之激動、態度之積極、思考問題之主動都是顯而易見的。演示實驗是指教師為了配合教學內容而演示給學生看的實驗。通過演示實驗，教師可以指導學生對有關生物學現象進行觀察和分析，并使學生獲得生動的感情知識，為進一步上升為理性認識創造條件。但是，許多演示實驗具有很強的時間要求。例如，《小麥胚芽鞘的向光彎曲》演示實驗，需提前10天準備，在課堂上完不成。這樣的演示實驗可改為學生課外實驗，再說，這演示實驗的材料大多數學生家中有，實驗較簡單，操作較方便，將這一演示實驗改為學生課外實驗具有很大的可行性，往往與人腦的生理結構與運作機制，有一種若合符節的相應關系，這種現象在課程與教學上值得注意。讓學生興致盎然，產生積極的情緒，感受到化學這門學科的魅力，就會主動學習，主動進行

探討。

三、利用微型生物實驗，培養學生的創新能力

腦相容論者認為人所面對的世界是一個充滿不確定性、不穩定的復雜世界，而人腦正是一個適應這種復雜情境的復雜系統。所以課程應該注重身、心、腦的連結。生物實驗過程帶給學生的是腦思考，心要想，身要懂即動手、動口、動腦。這符合微型實驗的教學特點。微型實驗其儀器一般較為簡單，攜帶操作方便，可以方便帶入課堂，而且要求人人參與，在實驗中，由于微型實驗小巧易把握，便于一個人單獨操作，不至于手忙腳亂，而且每個學生都能近距離觀察實驗現象。例如，在“探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用”中，常規實驗用到量筒、溫度計、三腳架、石棉網、酒精燈等，實驗過程中不僅需要水浴加熱，還要用到酒精燈加熱，需要兩個人合作完成。在微型實驗中，由于小試管容量小，在沸水中水浴加熱完全可以代替用酒精燈加熱，但是不影響實驗效果，中間免去了對實驗裝置的安裝以及使用過程帶來的危險性，大大降低了危險系數，解決了學生的心理陰影、老師的后顧之憂。這體現了一個實驗的創新思維，培養了學生的動腦、動手能力。

四、指導利用生活用品進行課外實驗，激勵求異，讓學生體驗獨特的學科魅力

人類許多共同的行為傾向，例如，意義的搜尋、行為的組串、連結等。知識與技能的發明與發展亦是如此。課外的實驗用品可以自己收集：一次性筷子當玻璃棒、一次性杯子可以當燒杯、一次性針筒可以當量溶液體積的量筒、一些牛奶片的包裝，可以當點滴板、塑料眼藥水瓶當滴管用、小礦泉水瓶子當集氣瓶等等。實驗藥品：醋酸為常見的酸，雞蛋殼為碳酸鈣藥品，紅色的花、紫色的花，可以當酸堿指示劑。如，在“葉綠素的提取與分離”的實驗中：（1）用酒精代替丙酮；（2）用汽油代替層析液等等。學生感慨：身邊的物品不起眼，卻能物盡其用，合理變廢為寶，擋不住的獨特學科實驗魅力。課外沒有時間的限制，沒有空間的限制，更沒有任務的煩惱。這種自由的空間時間讓學生情緒容易投入，思維更容易活躍起來。

腦相容論者向往真正理解的學習境界，所謂真正理解是指學習者同時獲得知性理解及建立個人的意義感。簡言之，學習者不只是掌握事實、原則、程序等要件，更在思考或實踐過程中，產生一種心領神會、匯通頓悟、豁然開朗的深層且真正的理解的高峰經驗。我們的生物學科有著與眾不同的學科特點，實驗的應用可以使得學生多感官投入學習。而生物實驗多種多樣：課本本身的實驗、課后學生自己設計的實驗、微型實驗的改裝、課外實驗的利用。我們適當應用可以讓學生在學習過程中對這個學科感興趣，體驗學科魅力，把腦潛在的學習能力轉化為真實的支配學習的能力，使大腦發揮最高的潛能。無論是哪種類型的實驗，學生的每一次親自動手、每一次記錄現象，都能刺激右腦形成表象動覺，形成記憶思維。生物實驗能讓學生直觀地認知，最重要的學習興趣自然形成，能讓學生多感官參與，有自我實現和滿足，這是推動學生學習生物的最大動力。

參考文獻：

[1]劉竑波.多元智能與教師.上海教育出版社，2005.

[2]Eric Jensen.大腦知識教與學.遠流出版公司，2008.

（作者單位 福建省石獅一中）