例析新課程初中生物實驗如何聚焦學生解題思維

摘 要：初中生物課程教學中，實驗教學是主要內容.在新課標教學背景下，實驗教學如何培養綜合素養是重點所在，而學生解題思維的培養是綜合素養的重要體現，也是初中生物實驗的重要發展和執行方向.本文以蘇科版初中生物教材中的“植物的光合作用”實驗為例，探討如何在新課程背景下聚焦學生解題思維.通過創設多樣化實驗內容，幫助實現學生解題思維的培養.

關鍵詞：實驗課程；解題思維；植物的光合作用;初中生物

中圖分類號：G632 ""文獻標識碼：A ""文章編號：1008-0333（2024）23-0140-03

收稿日期：2024-05-15

作者簡介：張軒宇（1996.7—），女，江蘇省揚州人，本科，中學二級教師，從事生物教學研究.

隨著新課程改革的推進，注重培養學生的創新能力、解決問題的能力和實踐能力已經成為教育的重要目標.在生物教學中，實驗作為一種重要的教學手段，不僅可以幫助學生更好地理解和掌握知識，還可以培養學生的科學思維和實驗能力.然而，傳統的實驗教學往往注重實驗操作本身，忽視了學生的解題思維培養.因此，如何使生物實驗更加聚焦學生的解題思維，成為一個亟待解決的問題.

1 初中生物實驗與學生解題思維的關系

1.1 引導學生觀察

優質的生物實驗可以引導學生觀察和思考，激發他們提出問題的能力.首先，一個好的生物實驗應該能夠激發學生的好奇心，引發他們產生疑問.當學生在實驗過程中遇到出乎意料的現象或結果時，他們自然會產生問題，想要弄清楚背后的原因.其次，實驗通常要求學生進行詳細觀察.通過引導學生關注實驗中的細節和變化，他們可以開始思考這些變化的原因，進而產生問題.這有助于學生進一步思考，培養其思維活性.

1.2 引導學生提出假設

實驗中，學生不僅需要提出問題，還需要運用知識和思維能力來構建假設，并設計實驗來驗證這些假設.這個過程培養了學生的實驗設計和邏輯思維能力.首先，學生需要基于他們已有的知識和觀察，提出一個合理的假設，即一種對問題的解釋或預測.這要求學生從已有信息中提煉出關鍵因素，并設想可能的因果關系.其次，學生需要根據假設，規劃出能夠驗證或推翻假設的實驗步驟.這要求考慮實驗所需的材料、方法、條件，以及如何控制變量和收集數據.最后，學生在設計實驗時需要考慮實驗步驟的邏輯順序，確保每個步驟都是有意義的，并能產生有關假設的信息.學生還需要思考實驗結果的解釋，是否支持他們的假設，從而培養了邏輯思維和分析能力.

1.3 引導學生分析數據

實驗數據的分析與解釋需要學生理解實驗結果，從而回答之前提出的問題.學生需要運用自己的知識，結合實驗結果，進行數據分析，得出結論，并用科學的語言解釋實驗現象，培養科學思維和分析能力.在解釋實驗結果時，鼓勵學生從不同角度分析，探究可能的因果關系.

1.4 引導學生解決問題

在實驗過程中，學生可能會遇到實驗裝置失效、數據異常、實驗步驟不清等問題.在這些情況下，學生需要分析問題的原因，提出解決方案，并進行實際操作來修復問題，這可以培養學生的應急處理和問題解決能力.當學生面對困難時，他們需要尋找非傳統的方法或創意性的思路來解決問題.這有助于培養他們的創新思維，鼓勵他們思考不同的角度和途徑，找到新穎的解決方案［1］.

2 生物實驗在培養解題思維方面存在的問題

2.1 重過程輕結果

過于強調操作步驟可能導致學生只關注表面的實驗操作，而忽視了實驗的核心目的以及結果的深入分析，影響學生解題思維的發展.一些實驗教材可能過分強調操作步驟的正確性，導致學生在實驗中只注重按部就班地完成操作，而忽略了實驗設計的初衷和背后的科學原理.實驗中缺乏引導學生思考和提出深入問題的環節，使得學生沒有機會在實驗過程中產生疑問和探索，從而影響了他們的解題思維.除此之外，學生只局限于描述實驗結果，而沒有進行深入的解釋和推理，他們需要被鼓勵將實驗結果與課堂知識聯系起來，進行更深入的分析.

2.2 題目設定單一

一些實驗的題目設定相對單一，僅限于回答一種類型的問題.這種情況下，學生的解題思維容易停留在狹隘的范圍內，缺乏對多種問題的思考和應對能力.一些實驗題目可能只要求學生回答一個特定類型的問題，這種限制性的題目設定會阻礙學生的思維發展，使他們只專注于解決特定的問題，而忽略了其他可能性.

2.3 實驗結果標準化

一些實驗結果已經有了固定的標準答案，學生只需套用標準答案即可，沒有深入思考問題本身，這會削弱學生解題思維的培養.學生在追求標準答案時，可能會忽略探索更深層次的問題，以及可能的變量和影響因素，這會阻礙他們培養深度思考的能力.開放程度不夠是目前生物實驗的主要問題，也是影響學生解題思維發展的關鍵.

3 生物實驗聚焦解題思維的策略

3.1 提出開放性實驗問題

在實驗設計中，引導學生思考開放性問題，有助于培養學生的解題思維.提出開放性問題的第一步就是提出問題，以蘇科版“植物的光合作用”這一課時為例，在正式開課前，教師可以通過問題引導學生進行思考，方便正式進入課程主題.“碘與淀粉相遇變藍”是本課的主要知識點，教師可以提出問題，如你認為碘液遇到淀粉會發生什么變化？

一個問題承載的答案具有層次性，這樣的問題需要學生深入思考，這是引導學生“形成解題思維”的第一步.第二步是要做出假設，教師引導學生對可能會出現的反應進行假設，繼第一個問題提問：你認為碘液遇到淀粉會發生什么變化？列出假設：碘液遇到淀粉會發生變色反應.而如何發生反應以及發生什么變色反應，就需要學生通過實驗手段進一步探索.教師指導學生進行試驗，準備必要的實驗工具：饅頭和碘液.饅頭中富含淀粉且較為普遍常見，與學生的生活息息相關.理論聯系實際，學生將理論知識應用到實際情境中，能加深對知識的理解.

3.2 設計多步驟實驗

生物實驗的設計往往是探討一個定向的生物原理，結果比較單一，而過程較為固定，因此容易讓學生失去興趣，也不容易培養學生的解題思維.為了解決這一問題，需要從當前可應用的實驗內容入手，設計靈活的實驗步驟，將解題過程分為多個步驟，每個步驟都需要學生運用不同的解題思維策略，這樣方能達到多方位思考的目的.“植物的光合作用”這一課時需要探究陽光在植物生長中的作用，因此教師可以自己設計一個實驗，實驗主題為“探究光對植物光合作用的影響”，要求學生按照步驟完成實驗，并在每一步探究“為什么要這么做”.將自己的疑問寫到紙上，以問句形式呈現，可自問自答.先準備一盆綠葉植物，例如天竺葵.第一步先將天竺葵放置在黑暗中24小時；第二步再用黑色的紙片將其中幾片葉子的正反面都夾上，其余的葉片照舊，然后將天竺葵放到正常的陽光下三到四個小時；第三步剪下遮光處理過的葉片，將黑色的紙片去除，之后浸入到盛滿酒精的燒杯，隔水加熱，當葉片的綠色完全去除之后取出；第四步使用清水漂洗葉片，放在培養皿中滴入碘酒.

以上是一個完整的多步驟實驗.首先第一步，將天竺葵放置在黑暗中24小時，學生可能會產生疑問“為什么要先放在黑暗的地方，且要滿足24小時的時間限制”，目的是消耗已經積累在葉片上的有機物，避免對后續的實驗結果產生影響.第二步學生可能會有所感知，將葉片用黑色罩上，黑色吸光，可能與“光合作用”有關，而其真正原因是將遮光和不遮光的葉片形成鮮明對比，探討光照對葉片的直接影響，此時在同一植物身上，光照是單一變量，因此好觀察.第三步可以分解為多個要點，學生也可能會產生多個疑問，比如“酒精是干什么用的”“為什么要隔水加熱”等.首先將葉片放入盛有酒精的燒杯，是為了溶解葉綠素，減少色素的干擾.其次隔水加熱是因為酒精的燃點低且容易揮發，因此不能直接加熱，效果會大打折扣.第四步學生已經經過了初步學習，應當了解“淀粉和碘相遇會發生的反應”，因此當滴加碘酒后變成了藍紫色，則該實驗成功.以上的每個步驟，學生都能順勢提出問題并動手自己解決問題找到答案，這是設計多步驟實驗的目的.讓學生逐步探索，逐步引導，在解題中鍛煉自己的思維活性，并且這也進一步擺脫了目前現存的三大實驗問題.在實驗的每一個步驟，學生都有需要攻克的難點和問題，整個實驗自然層次分明，因此過程極為重要.目標設計雖是一定的，但小目標分明，學生攻克每一步都能達成一個小目標，鍛煉學生思維.實驗的結果分為多個步驟，每個步驟都能得到一個既定的成果，并不標準化和單一化，讓學生在實驗過程中擁有成就感，助推學生主動進步［2］.

3.3 鼓勵探究性思維

在新課程初中生物實驗中，鼓勵探究性思維和聚焦學生解題思維是非常重要的.教師可以引導學生在實驗中提出問題并親自探索答案.例如，在實驗過程中，可以讓學生自主選擇實驗變量，設計實驗方案，從中找出問題的答案，這有助于培養他們的探究性思維.以“植物的光合作用”這一課時為例，首先引發問題.教師可以向學生提出一個引人思考的問題，例如：植物在光照條件下生長是否會有變化？這個問題激發了學生的好奇心和探究欲望.

其次鼓勵學生自主選擇實驗變量.學生可以自由選擇影響植物生長的變量，如光照時間、光照強度、水分等.他們可以根據自己的問題和假設來確定實驗的方向.鼓勵學生自己在家種綠植，以小白菜為例，準備兩個同樣的小白菜作為實驗樣本，劃定不一樣的種植要求，不同的光照時間、光照強度和水分，觀察一段時間內哪個長得更好.之后實施實驗，學生按照設計好的方案進行實驗，并記錄實驗過程中的關鍵步驟和數據，以便后續分析和討論.然后，完成階段性和最終數據分析與結論匯總.學生分析實驗數據，觀察不同變量對植物生長的影響.通過繪制圖表，比較不同組的結果，從中得出結論，回答剛開始引發的問題.最后，進一步思考， 鼓勵學生深入思考實驗結果的原因.他們可以提出更多的問題，例如為什么光照對植物生長有影響？如何將實驗結果應用到實際生活中？教師可以組織開放性的討論，讓學生分享他們的觀點和發現.

4 結束語

新課程教學理念引導下，通過鼓勵學生參與實際操作和探究，培養了他們的解題思維和科學素養.學生在實驗中不僅僅是執行實驗步驟，更是思考問題、尋找答案的探究者.通過更進一步的實驗設計，學生不僅獲得了對光合作用的深刻理解，還培養了解決問題的能力，為他們今后的學習和生活奠定了堅實基礎.這一實驗范例為今后教學實踐中更好地聚焦學生解題思維提供了有益的借鑒和啟示.

參考文獻：

［1］ 吳新建.初中生物實驗教學中創造性思維的培養路徑探析［J］.科普童話，2023（15）：91-93.

［2］ 沈益明，陳秋香.建構知識體系發展科學思維：例析初中生物學實驗復習教學策略［J］.福建基礎教育研究，2022（5）：138-139.

［責任編輯：季春陽］