基于科學思維的高中生物學實驗教學活動的開展

摘 要：新時代，高中生物學教師應(yīng)以培養(yǎng)核心素養(yǎng)為目標開展教學活動，其中，實驗教學是主要的教學模塊之一。高中生物學實驗教學的主要任務(wù)是培養(yǎng)學生的動手實踐能力、科學思維能力，借助實驗中的交流合作發(fā)展學生的知識交流能力。當前的高中生物學實驗教學效果并不理想，部分教師抱著完成任務(wù)的態(tài)度進行教學，為了趕教學進度，將一些探究性的實驗設(shè)計成驗證性實驗，這對學生科學思維的培養(yǎng)非常不利。基于此，文章探究了高中生物學實驗教學活動的開展路徑，以供相關(guān)教師參考。

關(guān)鍵詞：科學思維;高中生物學;教學研究

中圖分類號：G420 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2095-624X（2021）40-0077-02

引 ? ?言

學生學習高中生物學知識不能單純依靠記憶，而要理解知識，懂得應(yīng)用知識解決問題。科學思維是學生對問題的思考方式和態(tài)度，因此，教師要引導(dǎo)學生發(fā)展科學思維。科學思維和科學探究二者相輔相成，所以教師可以在開展生物學實驗活動的過程中發(fā)展學生的科學思維[1]。

一、手工制作實驗?zāi)Ｐ?/p>

很多高中生物學知識非常瑣碎，且需要學生理解和記憶，而大部分學生在經(jīng)過長時間死記硬背后學習效果仍然不明顯。對此，高中生物學教師在傳授知識的過程中可以設(shè)計一些手工制作實驗?zāi)Ｐ偷幕顒樱寣W生在動手操作的過程中發(fā)展科學思維，對知識形成深刻印象[2]。

例如，在教授蘇教版高中生物學必修一中的“細胞質(zhì)和細胞器”這部分知識時，教學目標是讓學生掌握各種不同細胞器的結(jié)構(gòu)和功能，并對這些細胞器的結(jié)構(gòu)和功能進行類比分析。細胞中含有的細胞器比較多，而且不同類型的細胞中的細胞器不一樣，如動物細胞和植物細胞、原核細胞和真核細胞等。為了發(fā)展學生的科學思維，幫助學生理解概念，教師開展了一次手工制作實驗?zāi)Ｐ偷幕顒樱磳嗌蠈W生分為四人一小組，為每個小組分發(fā)不同顏色的橡皮泥，要求組內(nèi)學生合理分工，將動物細胞、植物細胞、原核細胞、真核細胞四種細胞中存在的細胞器全部展示出來。首先，組內(nèi)分工，讓不同學生負責不同類型的細胞。其次，開展細胞器的制作活動，每位學生先在草稿紙上寫出不同類型的細胞中含有的細胞器，并根據(jù)這些細胞的特點，用橡皮泥捏制出相應(yīng)的細胞器。最后是表達交流環(huán)節(jié)，各小組展示自己制作的模型，并對模型進行講解，其他學生聆聽后對其做出評價。這樣，學生不但制作了自己喜歡的模型，而且了解了細胞的結(jié)構(gòu)和特點，以及自己學習中的不足，從而鍛煉了實踐能力，發(fā)展了學習能力。

高中生物學知識不但煩瑣而且有著緊密的邏輯結(jié)構(gòu)，因此，教師在教學過程中可以設(shè)計直觀化的操作活動，使學生在實際操作中理解知識，進而培養(yǎng)學生的科學思維。

二、開展驗證性實驗

驗證性實驗在高中生物學教學中的作用非常大，也是高中生物學教學的重要板塊之一。在傳統(tǒng)的高中生物學教學中，教師會將驗證性實驗操作的過程全部展示在課堂上，要求學生按照實驗步驟操作，一步步完成實驗。這種機械式的實驗操作無法有效培養(yǎng)學生的科學思維。事實上，驗證性實驗應(yīng)讓學生根據(jù)結(jié)論進行推理，自主設(shè)計驗證過程[3]。

例如，蘇教版高中生物學必修一中的“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”，該實驗需要學生利用不同試劑檢測不同食物中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)，通過顯色反應(yīng)和生成沉淀了解不同物質(zhì)含有的營養(yǎng)物質(zhì)也不同。雖然該實驗是驗證性實驗，但教師并沒有在課堂上直接展示驗證性實驗的步驟，而是對學生進行適當點撥，要求學生思考哪些食物富含糖類、脂肪和蛋白質(zhì)，以及檢測過程中的注意事項，如水浴加熱、用顯微鏡觀察等，隨后讓學生自主設(shè)計實驗步驟。首先，學生要思考哪些食物適合作為實驗材料，書上給出的食物材料分別是蘋果、花生粒、雞蛋白。其次，學生要思考哪些試劑可以用來檢測這三種物質(zhì)。學生通過查找資料得出，斐林試劑、蘇丹Ⅲ、蘇丹Ⅳ染液及雙縮脲試劑等可以作為檢測試劑。最后，學生針對每一種檢測物質(zhì)分別設(shè)計實驗步驟，主要從檢測試劑的配置、檢測過程注意事項，以及實驗結(jié)果觀察幾方面展開分析。比如，在檢測還原糖的實驗中，學生要思考斐林試劑中的甲液和乙液應(yīng)該如何添加;在顯色反應(yīng)過程中是否需要水浴加熱;斐林試劑和待檢測樣本如何保持具有的相同溫度，顯色反應(yīng)結(jié)束時可以觀察到怎樣的顏色變化。

三、開展探究性實驗

相對于其他生物學實驗，探究性實驗更加復(fù)雜，結(jié)構(gòu)層次更為緊密，對學生的要求更高。由于探究性實驗對實驗器材和學生的要求都比較高，因此，開展探究性實驗具有一定的難度[4]。如何引導(dǎo)學生在探究性實驗過程中培養(yǎng)科學思維能力，是每一位高中生物學教師需要思考的問題。

在高中生物學探究性實驗中培養(yǎng)學生的科學思維，要求探究性實驗的開展必須有組織、有計劃。在傳統(tǒng)的高中生物學教學中，很多探究性實驗效果并不明顯，主要原因是實驗過程缺乏組織性和規(guī)范性，學生在實驗操作過程中較為隨意性，沒有嚴格按照探究性實驗的一般步驟來操作[5]。因此，在開展探究性實驗時，教師要設(shè)計好實驗步驟，并指導(dǎo)學生嚴格按照步驟操作實驗。

例如，在教學蘇教版高中生物學必修一中的“探究影響酶活性的因素”時，教師可以按照觀察現(xiàn)象、提出問題、分析問題、做出假設(shè)、設(shè)計實驗、開展實驗、交流表達的步驟展開實驗教學。教師利用多媒體設(shè)備播放一段視頻，視頻內(nèi)容的是用溫水或冷水洗衣服的效果。學生通過觀看視頻發(fā)現(xiàn)，溫水洗衣的效果更加明顯。隨后，學生提出問題：“為什么溫水洗衣后的效果更加明顯？”學生分析問題后做出假設(shè)：水的溫度影響了洗衣粉中酶的活性。接著，學生設(shè)計實驗探究溫度如何影響酶的活性。在設(shè)計實驗的過程中，學生不僅要思考設(shè)置怎樣的濃度梯度，還要通過觀察氣泡的數(shù)量判斷酶促反應(yīng)的速度，從而分析得出溫度過低、溫度過高對酶促反應(yīng)的影響，以及是否有一個最適宜的溫度。在探究pH對酶促反應(yīng)的影響時，教師可以按照以上實驗方案組織學生進行實驗，指導(dǎo)學生觀察、分析、思考實驗現(xiàn)象，得出結(jié)論，以培養(yǎng)學生的科學思維。

四、開展戶外實驗

生物學研究的是自然現(xiàn)象和自然規(guī)律，在教學過程中，教師可以帶領(lǐng)學生走進大自然，觀察自然現(xiàn)象，利用生物學知識解釋自然現(xiàn)象和規(guī)律[6]。因此，教師可以開展戶外實驗，在戶外利用自然資源指導(dǎo)學生學習生物學知識，并引導(dǎo)學生利用生物學研究方法對自然現(xiàn)象進行分析和研究。

例如，在講授蘇教版高中生物學必修三中的“調(diào)查種群密度”時，教師可利用戶外教學資源，指導(dǎo)學生在大自然中觀察和實踐，并完成一定的實驗操作。在戶外，教師要對學生的實驗操作進行引導(dǎo)，保證學生的人身安全和戶外實驗的實效性。本實驗選擇的實驗場所是當?shù)匾惶幏浅Ｓ忻纳止珗@，該公園的占地面積非常廣闊，其中的植物種類非常多，很適合開展該實驗。實驗前，教師將班上學生分為四人一組，每個小組分得一定的實驗區(qū)域，要求每組學生調(diào)查自己所屬區(qū)域中的野山菊的種群密度。此時恰好是春天，野山菊遍山都是，為學生提供了天然的實驗材料。由于不同組的學生所調(diào)查的實驗區(qū)域不一樣，學生需要探討是應(yīng)用等距取樣法還是五點取樣法。當遇到野山菊在樣方邊界上的情況時，學生要思考邊界上的野山菊應(yīng)該如何處理。這時就有三種情況需要學生分析，第一種情況是邊界上所有的野山菊全部統(tǒng)計在其中，第二種情況是只統(tǒng)計左右或上下邊界上的野山菊，第三種情況是全部都忽略。針對這三種情況，學生要進行仔細的分析和研究。

戶外實驗在高中生物學教學中屬于一種具有創(chuàng)新性的實驗。該實驗?zāi)軌蚣ぐl(fā)學生的實驗興趣，讓學生親近大自然，利用生物學知識解釋和分析大自然現(xiàn)象，實現(xiàn)學以致用[7]。

結(jié) ? ?語

實驗是高中生物學教學的重要板塊，實驗教學開展的效果會影響整個高中生物學的教學效果。在實驗教學中，教師要從實際出發(fā)，巧妙安排實驗教學內(nèi)容，培養(yǎng)學生的實驗操作能力和問題分析能力，進而發(fā)展學生的科學思維。

[參考文獻]

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作者簡介：陳莉（1983.2—），女，江蘇高郵人，中學一級教師。