■浙江省杭州市塘棲中學(xué) 王 瓊

實(shí)驗(yàn)是高中生物學(xué)教學(xué)的重要形式之一。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)通過操作和觀察，引導(dǎo)學(xué)生對生活中和自然界中的現(xiàn)象進(jìn)行觀察分析，解開生物學(xué)之謎分析生物學(xué)知識，在教學(xué)中實(shí)驗(yàn)不僅有激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的功能，還能夠鍛煉學(xué)生的探究能力，現(xiàn)象分析能力和理解能力，綜合起來就是科學(xué)思維能力。目前我國正在施行課程改革，教學(xué)實(shí)踐中，越來越傾向于學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)也在重點(diǎn)之列，其主要由四大重要能力構(gòu)成，“科學(xué)思維”是其中之一。新課程標(biāo)準(zhǔn)在每一個教學(xué)模塊中都有明確的關(guān)于核心素養(yǎng)的要求，其中，在必修1模塊中要求學(xué)生在學(xué)習(xí)后能夠具備從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的角度分析相關(guān)問題的能力；學(xué)會構(gòu)建并使用物理模型；探索光合作用和呼吸作用的實(shí)踐能力和闡釋相關(guān)生命現(xiàn)象的能力，這都屬于科學(xué)思維的范疇。

生物學(xué)主要注重對生命現(xiàn)象和規(guī)律的研究，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中能培養(yǎng)學(xué)生尊重科學(xué)事實(shí)的態(tài)度，同時形成良好的求知習(xí)慣，使學(xué)生的實(shí)踐探究能力得到鍛煉。中學(xué)生物教學(xué)中，需要學(xué)生有一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰A(chǔ)，科學(xué)思維、科學(xué)探究及創(chuàng)新能力是基本保障，實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴箤W(xué)生將所學(xué)知識學(xué)以致用、落實(shí)于實(shí)踐。新課標(biāo)中要求廣大的一線教師，在教學(xué)實(shí)踐中加強(qiáng)對教材中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的實(shí)施和完善，而相關(guān)的科學(xué)思維培養(yǎng)途徑和培養(yǎng)策略還需不斷完善和補(bǔ)充。對于科學(xué)思維能力的培養(yǎng)應(yīng)該貫徹在學(xué)生成長的每一個階段，雖然有少部分教師將科學(xué)思維的培養(yǎng)納入了實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目標(biāo)之中，但大多都沒有很好地將課堂學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)探究和日常生活聯(lián)系在一起。通常情況下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，大多側(cè)重于實(shí)驗(yàn)操作技能方面的培養(yǎng)，忽視了在實(shí)踐中培養(yǎng)科學(xué)思維；本文嘗試更好地將課堂、實(shí)驗(yàn)和生活聯(lián)系成整體，實(shí)驗(yàn)課中兼顧科學(xué)思維培養(yǎng)與實(shí)驗(yàn)技能提升，豐富實(shí)驗(yàn)課教學(xué)策略，更好地落實(shí)《新課標(biāo)》對生物課堂的要求，為今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供模式參考，同時，期待通過實(shí)踐切實(shí)提高學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力和自主解決問題的能力。

一、生活化實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入教學(xué)

實(shí)際上生活化教學(xué)理念很早就進(jìn)入到我國，早在民國時期那時候我國的教育體制還不是很完善，陶行知先生從國外將生活化教學(xué)理念引入國內(nèi)，為國內(nèi)教育事業(yè)的發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。高中生物以理解自然和適應(yīng)生活為目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生掌握基本的生物學(xué)知識，教師應(yīng)該要理解這一目標(biāo)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中讓生活情境合理化和規(guī)范化地應(yīng)用起來。

例如在講授：“酶活性的影響因素”這節(jié)課時，本堂課需要掌握的知識要點(diǎn)有兩個：溫度和PH對酶活性的影響。為了讓學(xué)生能夠?qū)⒆⒁饬性谡n堂，將思維聚焦在哪些因素影響酶活性上，教師設(shè)計(jì)了生活化實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入情境。教師在課堂上展示兩塊沾有墨水絲巾，將其中一塊放入冷水中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)絲巾生的墨水并沒有散去。隨后教師加入一些加酶洗衣粉，揉幾下后發(fā)現(xiàn)墨水開始褪去一部分，但是仍然還有很多墨水在絲巾上。教師向?qū)W生提問：生活中洗衣服時我們一般是怎樣讓衣服上的墨水更快地褪去呢？很快有的學(xué)生提出：可以向其中加入熱水。為了滿足學(xué)生的好奇心，教師將另一條沾有墨水的絲巾，放入熱水中并加入一些加酶洗衣粉，輕揉幾下后發(fā)現(xiàn)絲巾上的墨水褪去的速度與第一條絲巾相比速度更快。該實(shí)驗(yàn)是生活化迷你小實(shí)驗(yàn)，而且實(shí)驗(yàn)遵循單一變量原則，實(shí)驗(yàn)中有對照組和實(shí)驗(yàn)組，學(xué)生在課堂上對兩個實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比分析，對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生好奇心和疑問，思考為什么溫度可以讓絲巾上的墨水褪去得更快，是否還可以加入其他的物質(zhì)讓墨水更快褪去呢？學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行思考并產(chǎn)生疑問，對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維非常有幫助。

生物教學(xué)雖然與學(xué)生的日常實(shí)際生活息息相關(guān)，但是因?yàn)楦咧袑W(xué)生本身的知識儲備和社會閱歷影響，導(dǎo)致了生物教學(xué)在高中階段學(xué)生的眼中抽象性邏輯性和概念性是相對較強(qiáng)的，學(xué)生往往無法有效地了解教師所講述的教學(xué)內(nèi)容，這就導(dǎo)致了學(xué)生在學(xué)習(xí)和問題分析的過程當(dāng)中面臨著較多的困境，而生活化教學(xué)則可以將生物教學(xué)中的抽象性和概念性特征有效地化解，將抽象化概念化的生物知識具象化形象化地呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，讓學(xué)生對于生物知識生物原理有更深入的了解，通過生活實(shí)驗(yàn)的引入充分地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生對于即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容有較高的好奇心和求知欲，同時也通過生活實(shí)踐的引入，提升教學(xué)與學(xué)生生活實(shí)際之間的聯(lián)系，讓學(xué)生感受到生物學(xué)習(xí)和實(shí)際生活息息相關(guān)，認(rèn)識到生活處處有生物，這對于端正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度也可以起到較高的幫助和影響，教師需要引起關(guān)注和重視，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容做出相應(yīng)的優(yōu)化是改良，利用生活化生物實(shí)驗(yàn)展開實(shí)踐教學(xué)。

二、模型建構(gòu)發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力

實(shí)際上高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程，就是學(xué)生建立模型和分析模型的過程，但是大多數(shù)實(shí)驗(yàn)都需要使用各種玻璃儀器或者液體藥品等等，所構(gòu)建的模型比較復(fù)雜，不適合學(xué)生專門對模型進(jìn)行分析。因此教師可以在教學(xué)過程中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選擇適合在課堂上構(gòu)建的模型，讓學(xué)生以兩人一個小組，利用常見的材料制作小模型，在制作模型的過程教師盡可能減少對學(xué)生的提示，讓學(xué)生自己思考如何建構(gòu)模型，模型建構(gòu)成功后學(xué)生的成就感和自信心也會倍增。

例如在講授“細(xì)胞器的分工合作”這節(jié)課時，教師開展了實(shí)驗(yàn)操作活動，要求學(xué)生利用現(xiàn)有的橡皮泥，做出一個細(xì)胞模型，該模型中要將細(xì)胞器全部展示出來。教師設(shè)計(jì)了模型制作實(shí)驗(yàn)，在本節(jié)課中該實(shí)驗(yàn)屬于生成性實(shí)驗(yàn)，是在課堂上隨機(jī)生成的，而且該實(shí)驗(yàn)也屬于開放性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中教師沒有刻意去指導(dǎo)和要求學(xué)生，只需要學(xué)生達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)即可。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作的過程中，結(jié)合書本和資料書分析細(xì)胞器的特征后，再利用不同顏色橡皮泥捏出不同的細(xì)胞器的形狀，根據(jù)細(xì)胞器的位置、細(xì)胞器之間的聯(lián)系、細(xì)胞器的功能來設(shè)計(jì)模型。當(dāng)學(xué)生制作好了模型后，教師抽取部分組的學(xué)生將本組的模型展示在全班學(xué)生面前，教師和學(xué)生共同來分析模型，對模型中出現(xiàn)的錯誤進(jìn)行指出并改正。教師可以展示兩組學(xué)生的模型，通過提問的方式讓學(xué)生思考這兩個模型中有哪些不同點(diǎn)，應(yīng)該支持哪組學(xué)生的觀點(diǎn)，這個過程需要學(xué)生思考和探究，對發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力很有幫助。最后教師還可以開展一個活動，讓學(xué)生對自己制作的模型進(jìn)行變換，制作植物細(xì)胞模型的學(xué)生思考如何以最快的方式，將自己的細(xì)胞模型變換為動物細(xì)胞模型，相反制作動物細(xì)胞模型的學(xué)生，也應(yīng)該思考如何以最快的方式，將其變換為植物細(xì)胞模型，這種比較式學(xué)習(xí)法對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維也非常有幫助。

思維培養(yǎng)是高中生物教學(xué)在實(shí)踐開展過程當(dāng)中的重點(diǎn)內(nèi)容和難點(diǎn)內(nèi)容，也是學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)形成的重要基礎(chǔ)和保障，建構(gòu)學(xué)生的生物思維可以讓學(xué)生在生物學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中面臨的問題和困境進(jìn)一步減少，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量，教師在實(shí)踐教學(xué)展開的過程當(dāng)中需要立足于學(xué)生的實(shí)際特點(diǎn)分析學(xué)生的接受能力問題分析能力學(xué)習(xí)能力的多方面能力，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律構(gòu)建相應(yīng)的生物模型通，過生物模型的引入一方面強(qiáng)化學(xué)生對于知識概念的理解和認(rèn)知，另外一方面有效地塑造學(xué)生的生物思維，進(jìn)而有效地培育學(xué)生的生物學(xué)科素養(yǎng)，這不僅有助于學(xué)生高中生物知識的學(xué)習(xí)，同時對于學(xué)生未來成長和發(fā)展也可以起到較高的幫助和影響，需要引起關(guān)注和重視并且有效落實(shí)于實(shí)踐中。

三、戶外實(shí)驗(yàn)開展發(fā)展科學(xué)思維能力

通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，有將近九成的教師開展的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)都是在室內(nèi)進(jìn)行，而生物學(xué)和大自然聯(lián)系密切，而且必修三教材中，對有關(guān)植物學(xué)知識、生態(tài)環(huán)境知識進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并且有與生態(tài)和植物相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。教材內(nèi)容的編制正是要求教師將戶外教學(xué)實(shí)驗(yàn)引入其中，帶領(lǐng)學(xué)生在戶外進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。而且在戶外教學(xué)中學(xué)生的身心可以得到有效的發(fā)展，可以激發(fā)學(xué)生的思維調(diào)動學(xué)生的科學(xué)探究能力。例如在講授：“樣方法調(diào)查種群密度”這節(jié)課時，傳統(tǒng)教學(xué)中都是通過圖片來講解知識，但是學(xué)生缺乏體驗(yàn)和感悟，所以教師設(shè)計(jì)戶外實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生在野外通過戶外實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)場所是校園后面的草地，每四位學(xué)生為一個小組，每一組學(xué)生都劃分了一塊實(shí)驗(yàn)區(qū)域，實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是，調(diào)查自己負(fù)責(zé)的實(shí)驗(yàn)區(qū)域中野菊花的種群密度。學(xué)生需要根據(jù)自己所劃分的實(shí)驗(yàn)區(qū)域選擇合適的樣方法，還要根據(jù)樣方的大小來確定樣方之間的距離。這些問題都是實(shí)驗(yàn)過程中需要考慮的問題，需要學(xué)生發(fā)揮自己的聰明才智去思考分析，使得實(shí)驗(yàn)更加規(guī)范化具有可操作性，對發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維有很好的幫助。一切準(zhǔn)備工作完成后，教師可以讓學(xué)生開始實(shí)驗(yàn)操作，雖然計(jì)劃制訂成功了，但是戶外實(shí)驗(yàn)的過程可沒有那么容易，學(xué)生不僅要注意樣方設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，同時在計(jì)算的時候也遇到了：樣方表現(xiàn)上的樣本處理問題，這個問題教師讓學(xué)生之間以交流的方式自己解決，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力。待實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師根據(jù)學(xué)生的戶外實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)進(jìn)行點(diǎn)評，并指出學(xué)生出現(xiàn)的錯誤。

四、細(xì)節(jié)化實(shí)驗(yàn)分析培養(yǎng)科學(xué)思維

通常情況下，為了確保實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行，實(shí)驗(yàn)課前，代課教師都已將實(shí)驗(yàn)所需試劑、器材準(zhǔn)備完備，并且做好預(yù)實(shí)驗(yàn)。對于學(xué)生來說，實(shí)驗(yàn)課也是用別人已準(zhǔn)備好的器材，完成課本或資料中已有具體操作步驟的實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果、現(xiàn)象、結(jié)論也如資料或課本所言，因此，對于學(xué)生來說，實(shí)驗(yàn)課看起來很有趣，做起來并沒那么有成就感，這可能是為什么之前的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)一直有，但學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究欲望卻一直不強(qiáng)烈的原因。為了提高學(xué)生的參與度，更加認(rèn)可自己是實(shí)驗(yàn)課堂的主人，提高實(shí)驗(yàn)前的興趣和實(shí)驗(yàn)后的成就感，同時讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前就能夠有目的地了解更多關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的原理、方法，為實(shí)驗(yàn)課堂的進(jìn)行奠定基礎(chǔ)，在實(shí)驗(yàn)課前，由學(xué)生查閱資料，制定好實(shí)驗(yàn)方案（提倡新方案），并列出所需實(shí)驗(yàn)器材及藥品，小組代表在學(xué)科代表和教師的引導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)器材的準(zhǔn)備。細(xì)節(jié)是實(shí)驗(yàn)的一個最突出的特征，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中應(yīng)該要重視細(xì)節(jié)的分析，比如：顏色變化、沉淀生成等等，甚至溶液添加順序的先后、是否需要顯微鏡觀察、實(shí)驗(yàn)材料的選擇等等都是實(shí)驗(yàn)過程中需要注意的細(xì)節(jié)化問題，這些細(xì)節(jié)問題的注意并不能簡單地依靠學(xué)生的記憶就能夠應(yīng)付，需要學(xué)生將科學(xué)思維投入其中，理解每一個細(xì)節(jié)之處。

例如在開展：“檢測還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，教師要求學(xué)生注意以下問題：斐林試劑的配置、在檢測還原糖過程中沉淀生成的變化、不同試劑檢測脂肪時顏色的變化、雙縮脲試劑的配置、雙縮脲試劑和斐林試劑之間的區(qū)別以及哪一種物質(zhì)的檢測需要水浴加熱，觀察哪一種物質(zhì)檢測的結(jié)果需要使用顯微鏡觀察等等細(xì)節(jié)問題。雖然該實(shí)驗(yàn)的大目標(biāo)是讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)鑒別不同物質(zhì)的名稱，但是更重要的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是其中的細(xì)節(jié)問題，只有掌握了這些細(xì)節(jié)問題學(xué)生才能夠算作是真正理解了實(shí)驗(yàn)操作。在細(xì)節(jié)問題分析的過程中，需要學(xué)生積極思考和探究，要求學(xué)生將思維投入在其中，以此達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的目標(biāo)。

五、通過師生角色互換的方式，拓展學(xué)生的科學(xué)思維

過去的高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的課堂，通常是由教師給學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)技巧，確保學(xué)生掌握了實(shí)驗(yàn)步驟之后，讓他們以個人為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣的上課方式雖然能夠確保生物學(xué)教學(xué)順利完成，但是學(xué)生在學(xué)習(xí)中對教師有較強(qiáng)的依賴感，缺乏主動探索知識的意識，對學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)造成不利影響。因此，教師可以在高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，通過師生角色互換的方式，讓學(xué)生在課堂上以教師的角色講解相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)步驟和生物學(xué)知識點(diǎn)，促使學(xué)生在講解的過程中全面拓展科學(xué)思維。例如，“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”這節(jié)課要求學(xué)生了解基因控制蛋白質(zhì)合成的中間物質(zhì)——RNA 的基本單位、化學(xué)組成和種類，分析RNA與DNA在組成、結(jié)構(gòu)和功能等各個方面的異同，理解基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄和翻譯的概念和過程，掌握遺傳信息、遺產(chǎn)密碼和反密碼子的概念。因此，教師可以將這些學(xué)習(xí)內(nèi)容分成不同的部分，讓學(xué)生根據(jù)自身的學(xué)習(xí)能力進(jìn)行挑選，并將挑選相同學(xué)習(xí)內(nèi)容的學(xué)生組織成一個集體，要求他們在規(guī)定的時間，以集體為單位進(jìn)行探索，在探討中制訂相應(yīng)的講課內(nèi)容，為后面的課堂講解做好準(zhǔn)備。這樣的學(xué)習(xí)方式對學(xué)生來說比較陌生，部分學(xué)生在課堂實(shí)驗(yàn)操作的過程中可能會出現(xiàn)操作不當(dāng)，或者講解內(nèi)容不夠準(zhǔn)確的情況，教師可以讓該團(tuán)體中的其他同學(xué)進(jìn)行補(bǔ)充，這樣可以讓學(xué)生在合作講課的過程中相互學(xué)習(xí)其他同學(xué)分析內(nèi)容的邏輯，拓展他們的科學(xué)思維。

綜上所述，科學(xué)思維是高中生物學(xué)核心素養(yǎng)教學(xué)的重要內(nèi)容，科學(xué)思維貫穿整個高中階段的生物學(xué)知識學(xué)習(xí)，作為一名高中生物學(xué)教師，深入研究學(xué)習(xí)新課標(biāo)和核心素養(yǎng)教學(xué)理念是本職工作，在教學(xué)實(shí)踐中貫徹落實(shí)課標(biāo)和核心素養(yǎng)內(nèi)容是基本要求。本研究為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)，圍繞高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)來展開設(shè)計(jì)，從生活化實(shí)驗(yàn)、模型建構(gòu)實(shí)驗(yàn)、戶外實(shí)驗(yàn)和細(xì)節(jié)化實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行研究探索，以學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展為本，設(shè)計(jì)各種不同的教學(xué)形式，引導(dǎo)學(xué)生激發(fā)實(shí)驗(yàn)興趣，展開現(xiàn)象和問題的思考，從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維。