初中生物實驗教學中培養學生科學思維的方法探究

摘 要：生物作為一門學科，培養學生的科學思維是生物教學的使命，也是生物教學的重要價值所在。實驗是培養學生科學思維的主要陣地，在初中生物教學中應該加大實驗教學的力度和頻次，結合學生的日常生活，在創新實踐中引發學生的觀察和思考，促進學生生物素養的提升。文章分析了基于生物實驗的科學思維培養方法，希望進一步增進新時代初中生物實驗的科學性。

關鍵詞：初中生物實驗;科學思維;培養方法

中圖分類號：G633.91?? 文獻標識碼：A?? 文章編號：1673-8918（2022）01-0127-04

在生物實驗中培養初中生的科學思維，需要教師樹立人本意識，把學生放在實驗教學的中心地位，才能激發出學生的自主性和探究性，進而為科學思維的培養創造良好的條件。初中生物教師應該充分認識到生物實驗在培養學生科學思維中的重要價值，摒棄唯分數是舉的傳統評價模式，給學生自主實驗的空間，通過多種方法營造科學探究情境，使學生養成良好的生物實驗思維習慣，最終讓初中實驗教學在生物課堂中大放異彩。

一、 初中生物實驗培養科學思維的重要性

培育初中生的科學思維，是新時代初中生物教學的重要方向，有利于促進學生對生物學習的熱愛，使之更好地了解生物學科的特點，使學生從生物學習中獲得更多的啟迪和思考。生物學科是一門和生活聯系緊密的學科，很多學生喜歡生物實驗，是出于對生活的熟悉和好奇，教師以此為契機，提升生物實驗的頻次和質量，可以極大促進學生的思維邏輯，在觀察、分析、歸納、演繹、交流、反思中提升學生的科學認知能力。而學生借助于從生物學科中訓練出來的科學素養，可以在物理等學科的學習上獲得更大的收益，無論是對于當前學習還是未來發展，都有著十分重要的影響。

二、 初中生物實驗教學現狀

（一）實驗的頻次不多

相比于其他科目的實驗，生物實驗往往耗時長，對環境的要求也較高，甚至一些生物實驗因為不同學生的認知能力和操作能力存在著差異，致使實驗的失敗率較高，比如實驗“種子的萌發”需要多天的觀察和記錄，需要良好的周圍環境，而且種子的發芽率也會因人而異，這考驗教師的耐心和教學進度，很多教師為了提升教學效率會借助圖片和視頻向學生“講實驗”，致使學生無法親身參與到實驗過程之中，科學思維的提升無法得到有效的落實。

（二）實驗的目標狹窄

初中生物實驗具有多方面的培育價值。在實驗過程中，學生會通過操作實驗器材來進行生物知識的融合和思考，其本身就是一種生命活動和思維展示。但是由于一些初中生物教師在實驗課堂上制定的目標任務過于狹窄，興趣點只放在學生“發現沒發現”“理解沒理解”等知識目標上，對培養學生素養方面缺乏重視，使得學生的科學思維和探究能力發展緩慢。以實驗“觀察洋蔥表皮細胞”為例，教師會主要關注學生看沒看到細胞，看沒看到相應的結構，以為學生看到就認為實驗是成功的，這種簡單目標的設計應在今后的生物實驗中加以糾正。

（三）實驗的方式單一

初中生物實驗在內容和形式上十分豐富，比如可以在生物實驗室里做實驗，也可以在課外活動中開展實驗教學，可以是生活化實驗，也可以是電子化實驗，即借助多媒體來呈現現實條件不允許的實驗內容。但是從實際情況來看，一些初中生物實驗課堂的實驗方式較為單一，局限于生物實驗室，局限于課本實驗內容，嚴重限制了學生科學思維的發展。

（四）實驗的評價不佳

學生的實驗過程是一個探究過程，涉及學生的觀察素養、合作素養、創新思維、動手能力等方方面面的內容，不能僅僅關注實驗結果，把學生有沒有獲得相應的實驗結果視為實驗的唯一目的，這是不符合新課改理念的。但是現階段，一些初中生物教師缺少對學生科學素養的分析和評價，影響到學生科學思維的發展。

三、 初中生物實驗教學中培養學生科學思維的方法

（一）重視初中生物實驗，積極開展生物實驗

培養學生的生物科學思維，首先要重視實驗，積極開展實驗，不能為了追趕教學進度就忽視實驗，急功近利的心理或許在短時間內提升了教學效率，但從長遠來看非常不利于學生的生物學習，更不利于學生科學思維的提升。初中生物教師要在重視知識教育的同時，重視學生的生物素養，在實驗過程中多一些啟迪，鼓勵學生合作探究，提出新穎的觀點和思考，營造寬松自由的實驗氛圍，只有這樣，初中生的探究潛能才能被激活，科學思維的培養才能建立在穩固的基礎之上。以實驗“光合作用產生氧氣”為例，初中生物教師可以給學生提供豐富的實驗器材和素材，讓初中學生自由設計實驗步驟，自由交流實驗感悟，自由選擇合作伙伴，營造歡樂和諧的實驗氛圍。對于一些耗時較長的實驗，如種子的萌發實驗等，初中生物教師也不能因噎廢食，應該積極主動地進行變通思考，比如可以借助操場上的花圃來完成，或者借助多媒體電子實驗等來進行，讓學生的科學思維建立在實驗的基礎之上。

（二）豐富實驗呈現方式，促進學生科學思考

初中生物實驗不局限于課本和教室，而是有著十分廣闊的實踐舞臺，只有保障生物實驗方式的多樣性、靈活性、實踐性，學生的科學思維才能突破生物課堂的束縛。作為新時代初中生物實驗的主要組織者和引導者，初中生物教師要樹立開放思維，找到最適合提升學生科學思維的實驗形式和方法。比如實驗“采集鼠婦”，教師就可以帶領學生到操場、綠化帶、學校百草園等場所，帶上自制紙槽，進行生物實驗的設計。為了啟發學生的科學思維，教師可以讓學生觀察鼠婦的活動位置和活動軌跡，了解鼠婦的生存環境，提出問題讓學生思考：光對鼠婦生活有什么影響？為什么鼠婦存在的地方，環境都比較濕潤甚至潮濕？之后學生拿著采集到的鼠婦，按照課本上的實驗內容進行操作，進一步感受光和土壤等環境因素對鼠婦的影響，通過小小的鼠婦，學生看到了多種生物因素之間的互相影響，從而樹立聯系思維和科學思維。對于因為條件所限無法開展的實驗，教師可以制作一些電子實驗課程，通過動態演繹的方法，模擬出實驗過程，也能給學生逼真的實驗感悟。

（三）情境設計實驗步驟，引發學生自主思考

情境化是很多初中生物實驗的基本特征，但是在以往的生物實驗中，初中生物教師因為側重于對實驗結果的關注，對學生綜合實驗素養的重視不夠，導致生物實驗的情境化特征不能得到有效彰顯，既限制了生物實驗的氛圍，又影響到學生的自主能力和參與興趣，科學思維的提升也不能達到很好的效果。新形勢下，初中生物教師要進一步重視情境化的營造，讓學生置身其中，全身心的投入實驗操作之中，釋放學生的自身潛能，進而獲得相應的生物知識，感受生物學科的魅力和價值。以實驗“膝跳反射”為例，這是一個很好的情境實驗，初中生物教師事先把學生分組，可以兩人一組，可以多人一組，小組學生互相運用橡皮錘進行膝蓋韌帶的擊打。在這一實驗過程中，不同學生的膝跳反射是不同的，有的學生有反應，有的學生因為緊張沒反應，有的學生反應大，有的學生反應小，教師讓學生在小組長的帶領下一起探究坐姿方式和擊打方式，同時讓腿自然下垂。為了營造情境氛圍，也可以在小組間進行競賽，看看哪個小組的操作最正確，積累經驗和增進共識。為了提升學生的科學思維，教師可以讓學生思考：這種反應是人與生俱來的還是后天習得的呢？從進化的角度說，人為什么會有膝跳反射？初中生物教師可以借助于多媒體向學生演示直立行走時人的膝關節和周邊肌肉收縮狀態，當學生認識到膝跳反射是人維持直立狀態的基本條件時，對生物知識的認知就會更加深刻。

（四）樹立生活聯系思維，提高學生探究興趣

陶行知先生說“生活即教育”。生活和生物存在天然的聯系，特別是生物實驗，很多實驗器材和素材都可以取自日常生活，既能鍛煉學生的動手操作能力，又能發散學生的生物思維，促進學生的探究興趣，使學生養成在生活中認識和學習生物知識的習慣。初中生物教師要切實關注學生的日常生活，結合實驗內容進行生活化實驗教學。比如在實驗“觀察心臟的結構”開始前，初中生物教師可以讓學生在家長的幫助下買一個豬心，處理干凈之后進行自主觀察，之后再在教師的輔助下對豬心進行解剖，初步了解心房心室的位置，感受瓣膜的作用，了解心臟的各個腔室分別與什么血管連通，在自主操作中鍛煉學生的科學思維，學生還可以把實驗過程錄制成短視頻，把遇到的問題記錄下來，方便在生物課堂上和生物教師進行交流與探討，教師針對學生的認知問題給予切實的幫助和引導。再比如，在實驗“觀察雞卵的結構”中，教師可以讓學生帶新鮮雞卵和熟雞卵來學校進行實驗，獲得對生活的切身體驗，對生物和生活之間的緊密關系也會有比較深入的思考。

（五）創新生物實驗方法，活躍學生科學思維

創新是推動新時期初中生物實驗教學的引擎。作為初中生物教師，培育學生的科學思維必須要有創新策略，一味按部就班的做實驗是無法充分調動起學生的實驗積極性的，也無法滿足初中生對于生物學科的學習要求。初中生物教師應該在實驗方法上進行創新，比如在“觀察酵母菌和霉菌”實驗中，初中生物教師可以先不告訴學生手上的載玻片是酵母菌還是霉菌，而是讓學生依據二者的細胞結構特點在顯微鏡下進行自主區分，看看誰能夠在最短時間內辨別出酵母菌和霉菌，通過這樣的競賽方法，考驗學生對酵母菌和霉菌的認知水平，同時促進學生對生物知識的深入掌握，并且在調動相關生物知識進行自主辨別中鍛煉學生的科學思維能力。在實驗形式上，初中生物教師可以借助現代化多媒體來進行，特別是對于一些實驗器材不足或者實驗場地不佳而無法開展的生物實驗，實驗微課可以起到補充和豐富的作用，學生通過觀看微課中的實驗過程，一樣可以獲得對生物知識的深入了解。初中生物教師還可以帶領學生去學校的百草園及綠化帶中去觀察各種生物，拓寬生物實驗教學的視野，同時優美的自然環境更有利于激發學生的思考，學生從中受到更多的科學啟迪，樂學善學，科學思維和素養也會隨之得到有效的培育。

（六）加強實驗評價指導，提升學生實驗素養

生物實驗結束之后，初中生物教師要對每一位學生在實驗過程中的表現進行綜合分析和評價，把初中學生的動手能力、思維展示、創新意識、合作素養等納入整個實驗評價體系之中，增進學生的實驗素養。以觀察“植物的蒸騰作用”這一生物實驗為例，有的學生在實驗中用塑料袋罩住了整個植株，有的學生在實驗之前因為沒有給植物澆水，致使實驗失敗。針對學生這樣那樣的問題，初中生物教師可以啟迪學生：植物依靠葉片上的氣孔散失水分，如果不給植物澆水，植物的蒸騰作用還能不能進行？把整個植株用塑料袋罩住，能不能說明塑料袋里的水汽和水珠全部來自葉片？老師的啟迪激發了學生的探究思維，學生重新觀看課本或者多媒體上的實驗內容，可以認識到自身的問題，會在以后秉持嚴謹的態度來做生物實驗。對于在生物實驗過程中積極探究、主動交流和思考，并且有自己的獨特感悟和理解的學生，初中生物教師要給予積極的贊揚和鼓勵，引導其他學生向優等生看齊，營造積極向上的學習氛圍，促進全體學生的發展。對于后進生，初中生物教師也要善于發現學生的閃光點，通過積極評價激勵學生的生物探究興趣，為科學思維的提升打好基礎。

（七）依托生物實驗內容，培育學生科學精神

科學精神是科學思維的一部分，培育初中學生的科學精神，是初中生物實驗教學的重要任務、學科使命。初中生物教師要以生物實驗為契機，引導學生熱愛科學，尊重科學，養成從科學角度觀察和認識生活的習慣，促進學生長遠發展。比如在“顯微鏡的使用”的實驗教學中，教師可以一邊教授學生顯微鏡的正確使用方法，一邊結合醫院對病人患病部位的細胞組織進行顯微鏡觀察和診斷的方法，讓學生初步認識現代醫學建立在科學認知的基礎之上這一事實，使學生樹立科學態度。除了醫學，還可以從顯微鏡在農業、工業等產業上的應用進行講解，結合相關視頻和案例，啟迪學生去思考顯微鏡在促進社會發展和人類進步過程中所發揮的重要作用。通過諸如此類方法，既激發學生使用顯微鏡的興趣，同時又強化學生的科學思維，達到較好的效果。同時鼓勵學生，應該多利用自己的業余時間，觀看一些科學類的視頻講座，拓寬科學視野，促進自我成長。

（八）重視自身生物素養，促進可持續性發展

培養學生的科學思維，首先生物教師自身要具備良好的生物素養，只有善于觀察、喜歡實驗、熱愛探究的教師，才能給學生樹立一個良好的榜樣，進而帶領學生一起投入對生物知識的學習和思考之中。所以對于初中生物教師來說，一定要把功夫用在平時，在生物教學和實驗教學中，有意識地啟迪學生，并把自己的探究方向和思考內容展示和分享給學生，和學生平等交流，本著學習的態度，向優等生取經，向同事取經，向網絡取經，凡事多問自己幾個為什么，不要做“無所不知”的教師，要秉持一顆持續學習的心，自身才能不斷成長，生物實驗教學也才能得到不斷提升。初中生生物素養不足，學習依賴心理較重，喜歡跟隨老師的步伐和節奏走，初中生物教師的引導作用就顯得至關重要，必須在實驗教學中多學習、多實踐、多嘗試，通過自己的努力，保障生物實驗教學的可持續性發展。

四、 初中生物實驗教學中培養學生科學思維的反思

在初中生物實驗教學中培養學生科學思維的過程中，一些教師往往過于重視歡樂氛圍的營造，力主給學生制造寬松自由的實驗環境，以更好地發散學生的探究思維。這種教學行為雖然值得肯定，但是如果一味把課堂交給學生，會很容易引發實驗的混亂，實驗目標和實驗秩序都會受到影響。因此初中生物教師要加強反思，既要重視實驗教學的靈活性和寬松性，又要注重嚴謹性和秩序性，特別是在規范學生對生物器材的操作上，更要把培養學生的正確操作習慣和行為習慣作為重要的教學目的，糾正學生的不規范操作，促使學生在科學思維的引導下做實驗。以顯微鏡的使用為例，有的學生喜歡用左眼看目鏡，有的學生喜歡用右眼看目鏡，教師要引導學生盡量使用左眼看目鏡，因為用左眼看目鏡的時候，右眼就可以用來專注于記錄數據和繪制生物圖形，通過操作習慣的規范，端正學生的科學態度。此外，科學思維的培養是一個循序漸進的過程，不可能一蹴而就，這就需要初中生物教師做好長期的思想準備，切忌急功近利，不要追求短期效應，要給學生一些進步和成長的時間，并善于和其他學科教師形成合力，如數學教師、物理教師、化學教師等，都是科學學科的組成部分，應該促進教學經驗的共享和實驗教學的交流，從而發揮生物學科優勢，為學生綜合科學思維的提升盡自己的一份力。

綜上所述，初中生處于建立科學思維、形成科學探究習慣、樹立科學精神的重要時期，生物教師要依托實驗內容對學生進行更高層次的提升，不滿足于一般性的程式化操作，充分調動學生在生物實驗過程中的積極性和自主性，使學生的科學思維借助實驗獲得飛躍性的進步。

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作者簡介：李加女（1976～），女，漢族，福建廈門人，廈門市蓮美中學，研究方向：生物教學。