基于培養(yǎng)學(xué)生思維品質(zhì)的初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)嘗試

彭汀汀

(江蘇省南京市雨花臺(tái)中學(xué) 210012)

生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的不僅是知識(shí)概念的傳遞、操作技能的培養(yǎng)，更重要的是要讓學(xué)生在親歷實(shí)驗(yàn)探究過程的同時(shí)，鍛煉和發(fā)展科學(xué)思維。筆者結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)助力學(xué)生思維能力培養(yǎng)做了一些嘗試。

1 增添實(shí)驗(yàn)材料，提高學(xué)生思維的批判性

生物學(xué)的發(fā)展離不開批判性思維。隨著人類對(duì)周圍世界的探索不斷深入，會(huì)涌現(xiàn)新的問題，面臨新的局面，這就需要研究者與時(shí)俱進(jìn)，大膽否定和改進(jìn)過去的一些認(rèn)識(shí)和做法。現(xiàn)在的學(xué)生是科學(xué)研究的繼承者，他們是否具有思維的批判性從某種意義上決定了未來科學(xué)發(fā)展的態(tài)勢(shì)。如果實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師只局限于教材中的實(shí)驗(yàn)材料，勢(shì)必會(huì)禁錮學(xué)生的思維。為了培養(yǎng)學(xué)生思維的批判性，筆者試著從實(shí)驗(yàn)材料的選擇做起，靈活選用一些生物材料作為補(bǔ)充，引導(dǎo)學(xué)生利用不同的實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行探究，從而在實(shí)驗(yàn)操作的修正過程中，鍛煉學(xué)生思維的批判性。

例如，探究“綠葉在光下產(chǎn)生淀粉”時(shí)，筆者將班級(jí)分組。每組除用天竺葵作實(shí)驗(yàn)材料外，還可從蠶豆、小白菜或錦葵等材料中選取一種進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在組內(nèi)、組間實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析過程中，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)不同實(shí)驗(yàn)材料暗處理、酒精脫色、碘液染色等環(huán)節(jié)會(huì)存在一些差異。教師順勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生得出各處理環(huán)節(jié)上的不同跟葉片的角質(zhì)層薄厚、生長狀態(tài)以及植物自身淀粉含量有關(guān)。啟發(fā)學(xué)生根據(jù)具體情況對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行靈活調(diào)整，這種批判性思維的建立是學(xué)生今后獨(dú)自開展實(shí)驗(yàn)探究所必需的。

2 定性轉(zhuǎn)定量，加強(qiáng)學(xué)生思維的嚴(yán)謹(jǐn)性

定性實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)在于通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能快速地驗(yàn)證某項(xiàng)結(jié)論是否正確，但因?yàn)榍啡币恍?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支撐，不利于學(xué)生縝密思維的建立。而定量實(shí)驗(yàn)一般經(jīng)過科學(xué)地收集數(shù)據(jù)、理性地分析數(shù)據(jù)，從而形成概念、建立模型、驗(yàn)證假設(shè)。筆者嘗試將教材中的幾個(gè)定性實(shí)驗(yàn)延伸為定量實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在有數(shù)據(jù)支撐的情況下得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，幫助學(xué)生提高思維的嚴(yán)謹(jǐn)性。

例如，“人體呼吸過程中二氧化碳含量的變化”是一個(gè)定性實(shí)驗(yàn)，通過直觀觀察，學(xué)生可以快速得出“人呼出氣體中二氧化碳含量增加”的結(jié)論。筆者將該實(shí)驗(yàn)引申為定量實(shí)驗(yàn)： ①取兩個(gè)大小相同的塑料袋，一個(gè)裝滿空氣后扎緊，一個(gè)用嘴吹滿氣體后扎緊；②用兩個(gè)50mL規(guī)格的注射器分別從兩個(gè)塑料袋中抽出40mL氣體；③分別注入兩個(gè)裝有10mL澄清石灰水的小瓶中，觀察石灰水的變化。

再如，探究“外界溶液濃度與細(xì)胞失水和吸水的關(guān)系”時(shí)，如果有具體的數(shù)據(jù)支持，可讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具有說服力。實(shí)驗(yàn)步驟： ①挑選長短、粗細(xì)基本相同的15根新鮮綠豆芽，均分成3組；②分別用直尺測(cè)量每組綠豆芽的長度并記錄下來；③將3組綠豆芽分別放在濃鹽水、豆芽研磨汁和清水中；④十分鐘后取出，用吸水紙吸取表面浮液后，用直尺再次測(cè)量每組綠豆芽的長度并記錄；⑤繪制表格，比較綠豆芽前后長度的變化。

3 “一物多用”，培養(yǎng)學(xué)生思維的系統(tǒng)性

思維的系統(tǒng)性主要體現(xiàn)在全面、整體、有聯(lián)系地認(rèn)識(shí)事物。生物與環(huán)境之間、不同物種間、不同個(gè)體間都是普遍聯(lián)系、不斷發(fā)展的。因此，生命奧秘的探索者要具備系統(tǒng)思維的能力，不能片面、孤立地看待研究對(duì)象。在初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中，會(huì)發(fā)現(xiàn)一些生物材料“身兼數(shù)職”，這些生物不同時(shí)期、不同部位被用于不同目的的探究實(shí)驗(yàn)。筆者嘗試將這些相關(guān)聯(lián)的實(shí)驗(yàn)匯總在一起，旨在培養(yǎng)學(xué)生思維的系統(tǒng)性。

例如，①洋蔥的鱗片葉表皮細(xì)胞可以用于觀察植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，也可用于探究植物細(xì)胞的吸水和失水，根尖可用于解密細(xì)胞分裂的具體過程。②土豆切成條，可被用做葉片徒手切片的夾持物；可用來探究外界溶液濃度與植物細(xì)胞吸水或失水的關(guān)系；制成臨時(shí)玻片標(biāo)本，可用來觀察細(xì)胞中的淀粉；研磨成泥制成馬鈴薯提取液，還可用來探究過氧化氫酶對(duì)過氧化氫的分解作用。③蠶豆葉的下表皮是觀察氣孔結(jié)構(gòu)的理想材料，蠶豆豆莢是觀察果實(shí)和種子結(jié)構(gòu)的理想材料。④水綿在探究植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)時(shí)可用來觀察特殊條帶狀排布的葉綠體，在探究生物多樣性時(shí)可作為多細(xì)胞藻類的代表，在探究光合作用場(chǎng)所時(shí)也是理想材料。

4 實(shí)驗(yàn)串聯(lián)，鍛煉學(xué)生思維的遷移性

“觸類旁通”“舉一反三”是思維遷移能力的體現(xiàn)。啟發(fā)學(xué)生思維遷移能力，既是啟發(fā)學(xué)生利用已有的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)去思考與之相類似、相關(guān)聯(lián)的問題。初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中有許多實(shí)驗(yàn)是有共同點(diǎn)的，筆者將這些實(shí)驗(yàn)串聯(lián)起來，層層推進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生由已知推未知，激發(fā)學(xué)生思維的遷移能力。

例如，“淀粉遇碘變藍(lán)”因現(xiàn)象明顯、操作方便，在初中教材中常被用來鑒定淀粉，涉及的實(shí)驗(yàn)有“綠葉在光下制造淀粉”“綠色植物光合作用吸收二氧化碳”“鑒定食物的營養(yǎng)成分”和“口腔中的化學(xué)性消化”等。其中，“綠葉在光下制造淀粉”是學(xué)生首次接觸如何用碘液鑒定淀粉，“綠色植物光合作用吸收二氧化碳”是在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步通過鑒定淀粉來判斷二氧化碳是否是光合作用的原料。“鑒定食物的營養(yǎng)成分”是從營養(yǎng)的角度確定淀粉的營養(yǎng)價(jià)值，“口腔中的化學(xué)性消化”則將鑒定淀粉的方法應(yīng)用于驗(yàn)證唾液淀粉酶對(duì)淀粉的消化作用。四個(gè)實(shí)驗(yàn)串聯(lián)起來，以“淀粉遇碘變藍(lán)”為主線，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維的遷移，可從植物遷移到人，從天竺葵葉片遷移到小麥種子，從光合作用遷移到消化作用。

5 宏觀與微觀觀察相結(jié)合，啟發(fā)學(xué)生思維的邏輯性

初中生物學(xué)教材中安排了大量的觀察實(shí)驗(yàn)來幫助學(xué)生了解生物體的結(jié)構(gòu)。宏觀觀察主要憑借肉眼，剖析生物體的結(jié)構(gòu)組成；微觀觀察則是借助顯微鏡等工具，從細(xì)胞、細(xì)胞器等微觀層面入手，了解生物體的組成。教學(xué)實(shí)踐中，筆者將宏觀觀察和微觀觀察有機(jī)結(jié)合起來，啟發(fā)學(xué)生邏輯分析觀察對(duì)象宏觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與微觀結(jié)構(gòu)排布之間的必然聯(lián)系。

例如，“探究腎的結(jié)構(gòu)”時(shí)，先解剖豬腎，認(rèn)識(shí)腎由腎皮質(zhì)、腎髓質(zhì)和腎盂三部分構(gòu)成。然后顯微鏡觀察腎單位玻片標(biāo)本，認(rèn)識(shí)腎單位由腎小體和腎小管組成。再將宏觀和微觀結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果聯(lián)系起來，幫助學(xué)生理解腎皮質(zhì)因腎小體主要集中在此，所以顏色較深；腎髓質(zhì)因腎小管主要排布于此，故而顏色較淡。

(基金項(xiàng)目：南京市“十三五”教育科學(xué)規(guī)劃課題“以探究活動(dòng)為載體培養(yǎng)學(xué)生思維方法的實(shí)踐研究”，L/2016/279)