形式要件分析法在高中生物實驗教學中的應用

仲生澤 李晶

摘要以邏輯推理理論為依據，提出形式要件分析法，并將其運用到高中生物實驗教學的案例分析中，形成系統的實驗教學手段，以期充分體現教師的主導作用和學生的主體地位。

關鍵詞 形式要件 生物實驗 實驗教學 生物學教學

中圖分類號G633.91 文獻標志碼B

生物學是一門以實驗為基礎的學科，實驗方法和邏輯方法是透徹理解生物學知識的必備手段。在高中生物教材中，為了培養學生的理解能力、實驗探究能力、獲取信息能力和綜合運用能力，運用大量篇幅編寫實驗內容。同時在高考命題中，實驗直接相關內容分值超過50%（2017年全國2卷統計）。由此可見，實驗為基礎的學科特征或教學觀貫穿于整個生物教學過程。然而，在教學實踐中，教師由于缺少有效的教法，就事論事，只見樹木不見森林;學生則由于對實驗問題的解決方法和邏輯認識比較膚淺和零散，理解能力得不到提高，覺得生物課很難。

基于以上教學問題的分析，筆者嘗試將形式要件分析法運用于高中生物實驗教學，通過形成系統的實驗教學手段，以期充分體現教師的主導作用和學生的主體地位。

1研究背景

實驗教學是高中生物教學的重難點，關于這一內容的教學方法的設計和運用，大都還處在實踐探索階段，系統的有針對性的教學方法還沒得到充分的研究。在CNKI（中國知網）上運用主題組合式檢索，不難發現針對高中生物實驗教學方法的文獻共有57篇，大多側重實驗方法的介紹，而實驗教學的邏輯方法相關文獻少之又少，即使是在提到這些方法應用的論文中其說明也不夠清晰直白。這說明以實驗方法和邏輯方法為基礎的生物學教學方法沒有得到足夠的重視。基于以上研究背景，筆者以邏輯推理理論為依據，提出形式要件分析法，并將其運用到高中生物實驗教學的案例分析中。

2方法和理論依據

科學研究由四個部分組成：（1）科學事實或對自然現象的發現;（2）對科學事實的試探性解釋或對自然現象背后原因的猜測;（3）以這些解釋或猜測為前提推演出有關定律、公式、結論和預言;（4）對這些定律、公式、結論或預言等進行檢驗。而其中（1）和（4）部分主要依賴實驗方法，（2）和（3）部分主要依賴邏輯方法，所以，實驗方法和邏輯方法就成了科學研究中最基本的方法。

歸納推理原理提出：只要依據一定的原則對事物進行分類，同一類事物必有共同屬性（規則或規律）。同類事物不但有共同的客觀屬性，還具有認知（或理解）思維的共同性，這些共同性是由一些思維的關鍵節點構成，這些關鍵節點稱為形式要件。歸其原因，用相同觀點去認識同一事物，必然可能存在著相同的處理方式，也就有了形式邏輯要件，簡稱形式要件。形式要件是指包含事物、知識和理論的邏輯（思維）中的可用于認知的關鍵節點的類屬名稱。舉一反三就應該依據這樣的原理。

在對高中生物眾多實驗案例分析，就可看到：生物實驗無論是與設計有關還是與操作有關，都具有相同或相似的形式要件。如果把它的范圍擴大到生活中的“完成任務”，也能得到相同的形式要件。例如，“酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物”。這是給“酶”所下的定義，也可以認為是關于酶的知識。其中可分出“活細胞產生的”“具有催化作用的”和“有機物”三個節點，它們的類屬名稱就是來源、屬性和類屬或者更寬泛地命名為范圍、特征和實質。分析教材中對其他的事物的定義，都能找到相同的形式要件，也就是形式要件具有一定的普遍適用性。因此，把下定義（實際教學中，多稱為形成概念）的形式要件歸納成范圍、特征和實質三個。這樣就會使學生對定義的記憶和理解變得相對簡單了些，并能起到舉一反三的作用，符合教育學的直觀性、啟發性原則。這就是設計針對生物實驗內容的“形式要件教學法”的原理。

3形式要件教學法的典型案例

首先通過典型實驗方案分析，總結得出相對容易掌握的形式要件;然后以此為工具去認識和理解其他相關內容。

3.1形式要件提取

以“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗的過程設計（即方法步驟設計）為例。

教師引導學生閱讀人教版教科書P78“比較過氧化氫在不同條件下的分解”中的“方法步驟”內容，注意思考“方法步驟”設計的節點。從圖1可以看出，整個實驗的方法步驟設計可以分成“準備”“處理”“記錄”三個大節點，每個大節點又分設幾個小節點。學生要注意揣摩這些節點提取的合理性。同時由于學生首次接觸實驗設計的基本原則，教師在每項形式要件的提取中，要穿插講解科學實驗原則，如材料的合理性原則、單一變量原則、等量且適量原則以及試劑精確性等科學實驗的嚴謹性要求的知識。

通過以上實驗案例的認識，可總結得出形式要件的提取方法由分析節點和命名兩步。分析節點是一個由具體到理論的抽象思維過程，把抽象思維過程分步完成，從而培養學生的抽象思維能力。借用程序設計思想，總結為“把握全局，頂層設計;逐漸細劃，最終完善”，即先大段劃分，再細劃完善，分成易于認知的必要節點，合情合理而不簡單艱澀，也不繁蕪叢雜。命名的原則是盡量具有普遍適用性和提示性。普遍適用性用于擴展，方便以后的學習;提示性有利于記憶。教學方式可采用教師引導、學生討論的方式進行。

3.2形式要件法的運用

學會了提取實驗中的形式要件，更重要的是要能夠應用形式要件去解決實際的生物學問題。形式要件教學法不僅僅適用于實驗教學，在基本概念和基礎知識的理解上同樣適用。例如，在細胞分裂的意義的總結教學中，可將其意義分析為“核心過程”“比較異同”和“尋找價值”三個形式要件，通過思考將細胞分裂的意義得以鞏固（圖2）。

教材中關于生理過程的意義敘述很多，學生運用形式要件去分析，自己尋找表達的內容。學生先用自己的話說出來，再對照原文，既能找到自己表達過程中思維的嚴謹性差異，又能達到主動記憶和形象記憶結合后牢固記憶的效果，還能在以后遇到的各種事件，通過獨立思考發現“意義”，真正達到葉圣陶先輩說的“教就是為了不教”的教學效果。

以上案例的認識，形式要件教學法是以形式要件為工具，通過對教材進行形式要件提取、依據形式要件的思考自述和完成文本表達為核心操作的授課方式。（1）要件提出就是先學提取方法并領會要件，再回憶運用于同類事情中，達到知一兩件事而通曉同類的目的;（2）思考自述就是讓學生面對學習對象，依據形式要件逐條思考并用自己的語言表達出來，體現自知的學習過程;（3）文本表達是指把自己的述說和課本內容對比，形成理想的文本表達模式的過程。在實際教學中，要件提出會通過同類事件認識的積累而變得越來越容易，教師的提示是必要的;思考自述這是培養學生由理論到具體的抽象還原過程的能力，由學生自己完成，教師的講要有搭橋的作用;文本表達主要由學生完成，是學生真正長知識和長才干的重要體現。

4結語

形式要件分析法，依據邏輯（思維）方法而設計，預期的目的如下：①通過培養學生的思維能力而達到理解和實驗探究等能力提升。也可以理解為學會“做事”，使學生在學習、工作和生活上通過梳理頭緒而變得有辦法并發現樂趣，從而產生熱愛學習的情感。②以形式要件為載體來理解記憶實驗有關的知識變得相對容易，學生學會了“學習”就在理解的思維形成上具有了抓手，同時也讓記憶會變得深刻牢固。綜上所述，形式要件教學法具有思維培養功能、理解方法功能和幫助記憶功能。如果師生能夠熟練掌握運用，就能夠成為高效課堂的常用教學常用的教學方法和學生的重要的研習自學方法。