例談高中生物實驗教學中的理性思維培養

王宣華

摘 要：“理性思維”是高中生必備的生物學科四個核心素養之一，是高中生物教學必須深入滲透和著重培養的重要內容。生物學是以實驗為基礎的學科，存在著大量的實驗教學內容，這是進行理性思維培養的理想素材，故本文以一些實驗的課堂教學為例對如何進行“理性思維”這個核心素養的培養做了簡單的探討。

關鍵詞：高中生物 理性思維 學科素養 實驗教學

在高中階段進行理性思維的培養離不開實驗教學，理性思維也是生物實驗教學的根本。在高中生物實驗教學的過程中，老師要幫助學生養成理性思維，鼓勵并引導學生在實驗中大膽發現，對事物的內涵、外延進行簡單的推理與判斷，培養出更加具有理性思維與創新能力的學生?；诖耍蓮囊韵氯齻€方面來進行實驗教學以期實現理性思維的培養。

一、基于“問題串”式的實驗分析教學，以實現理性思維的培養

高中生物學科理性思維培養的最佳載體是生物學實驗，而實現理性思維培養的方法與途徑則是基于實驗而設計出具有極強邏輯性的“問題串”，通過問題串的分析與解答使學生掌握必備的生物學知識，同時自然生成生物學實驗的理性思維模式。針對具體的實驗還可設置更多的啟發性極強的問題串，如在《觀察DNA和RNA在細胞中的分布》 實驗中，我們可以這樣設計問題串：

1、實驗原理分析的問題串：DNA和RNA分子本身有顏色嗎？如果沒有顏色怎么辦？要染色則用什么染色劑來染色？甲基綠-吡羅紅混合染液的作用機理是什么？能否單獨使用其中的一種染色劑？能否選擇葉肉細胞或帶有色素的細胞來作為本實驗的材料？細胞膜具有選擇透過性，染色物質能否進入細胞？要使染色物質進入細胞怎么辦？鹽酸在本實驗中的作用是什么？

利用問題串的分析與討論，很容易讓學生得到這樣的知識內容：DNA和RNA分子本身沒有顏色，要想觀察到他們在細胞中的分布情況，則需要染色才行，要選用甲基綠-吡羅紅混合染液，不能用單一染色劑染色，如用甲基綠染色則把DNA和RNA都染成綠色就無法看到分布情況，故必須要通過兩種染色物質對DNA和RNA的親和力不同而產生的競爭才著上不同的顏色，由于該實驗是通過染色來觀察的，因此，不能選擇本身有色素或有葉綠體的葉肉細胞來做實驗，不然本身的色素會干擾實驗的結果。

2、實驗材料用具及步驟中的問題串：本實驗選擇的材料是什么？甲基綠-吡羅紅混合染液是如何配制與使用的具體的實驗步驟應怎樣設計？取口腔上皮細胞制片步驟的注意事項是什么？水解步驟的注意事項是什么？對涂片為什么要用緩水流沖洗？染好色的圖片觀察是怎樣使用顯微鏡？

利用問題串的分析與討論：本實驗選擇的是人的口腔上皮細胞和無色的洋蔥鱗片葉內表皮細胞作為實驗材料，甲基綠-吡羅紅混合染液是現配現用，但A液與B液按照1：4的比例混合使用。本實驗需要經取口腔上皮細胞制片、水解、沖洗涂片、染色、觀察等五步，在制片步驟中要對涂片進行烘干，其目的是固定細胞；水解步驟中要注意時間與溫度的控制，不然水解過度則會導致細胞的整體性破壞，對實驗結果造成干擾；殘留在涂片上的鹽酸會解離過度必須進行沖洗，但不能用急水流沖洗，不然導致細胞被沖走而無法進行實驗；染好的涂片就要進行觀察，通常是先低倍鏡后高倍鏡觀察。

二、運用“類比——推理”法進行實驗結果分析，以實現理性思維培養

在高中一些實驗結果分析中，采用類比——推理法根據兩個或兩類實驗有相同的實驗現象，從而類比推理出它們有相同性質的實驗結論。

如在探究頂芽對側芽生長的影響的實驗中，利用類比推理我們發現此處的頂芽與生長素效果一樣，這樣我們很容易得出頂芽產生生長素抑制側芽的生長的結論。其在課堂教學時就可以呈現如上圖的理性思維導圖，達到訓練學生理性思維的目的。因此，類比——推理法是高中生物學科中特別提出的一種科學研究方法，在很多實驗的分析中都要用到，他更是一種重要的思維方法，是中學生物學科核心素養中理性思維的重要內容之一，故在實驗教學中一定要多滲透和多訓練。

三、對教材經典實驗進行逆向、補充、探究性提問設計，以實現理性思維培養

在我們的高中生物教材中可以通過逆向、補充、探究性提問設計來引導學生去完善實驗內容，使其實驗更加的嚴密可靠，很自然的生成理性思維模式。例如在講授細胞膜中的脂質分子是怎樣排列時，我們可以這樣進行逆向提問設計：

1、我們如何設計實驗來證明細胞膜中的脂質分子排列成為連續的兩層？

引導學生回答出這樣思路：將細胞膜中的脂質分子在空氣——水界面鋪展成單層分子，然后測量其面積并與細胞表面積比較。若是細胞表面積的二倍，則可能細胞膜中的脂質分子排列成連續兩層，否則不是。

2、要實現這個目的必須要獲得細胞膜，則選擇什么樣的細胞才好？

可引導學生進行這樣的思考：本實驗是探究細胞膜中脂質的排布情況，則我們提取的細胞膜純度必須要高，也就是說不能有細胞器膜和核膜等其他膜結構。另一方面，要思考怎么樣才能更好讓細胞內容物釋放，留下空殼的細胞膜，通過這一系列的引導思考，很容易讓學生得出要選擇沒有細胞壁、細胞器和細胞核的細胞作為實驗材料最好，即哺乳動物成熟的紅細胞。

3、如何讓哺乳動物成熟的紅細胞破裂？如何分離并提取出細胞膜中的脂質分子？

仍可引導學生這樣思考：當沒有細胞壁束縛的細胞，在低滲溶液中很容易吸水漲破，故可直接將紅細胞放入清水即可使其破裂；要將細胞膜和內容物等分離怎么辦？可直接想到差速離心法來處理；但是細胞膜中除了有脂質還有蛋白質和糖類怎么將脂質提取出來呢？實際上教材中就明確提出是用丙酮來提取的脂質；為什么要選用丙酮作為脂質溶劑？因丙酮易溶于水，不會漂浮在水面，也就不會影響單層分子層的面積，使其實驗結果更準確。

再比如，在溫特實驗中，我們可以提出胚芽鞘生長是否與瓊脂塊有關？如何設計實驗以排除瓊脂塊對實驗的干擾？這必然引發學生思考對照組實驗的設計等等。

參考文獻：

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