淺談生物探究性實(shí)驗(yàn)中的直覺思維

柏文峰

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》明確指出生物課程理念的核心是為了每個(gè)學(xué)生的充分發(fā)展，具體包括提高生物科學(xué)素養(yǎng)、面向全體學(xué)生、倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)以及注重與生活的聯(lián)系。在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有不少探究性實(shí)驗(yàn)。這些探究性實(shí)驗(yàn)?zāi)芗ぐl(fā)學(xué)生的積極主動(dòng)性，學(xué)生在思維和行動(dòng)上常常進(jìn)發(fā)出令教師意想不到的火花。這些火花是不是科學(xué)合理，是不是充滿智慧，能不能揭示本質(zhì)，在一定程度上有賴于直覺思維的培養(yǎng)和形成。

教師在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中過多地注重邏輯思維能力的培養(yǎng)，不利于學(xué)生的思維能力的整體發(fā)展。由于直覺思維長(zhǎng)期得不到重視，學(xué)生認(rèn)為生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是在教師的預(yù)先設(shè)計(jì)和指導(dǎo)下按部就班的完成，對(duì)生物的學(xué)習(xí)缺乏取得成功的必要的信心，從而喪失生物學(xué)習(xí)的興趣。培養(yǎng)直覺思維能力是高中生物實(shí)驗(yàn)，尤其是探究性實(shí)驗(yàn)的需要，也是新課改的需要，更是新時(shí)期社會(huì)發(fā)展對(duì)人才的需求。

1直覺思維內(nèi)涵

直覺思維是指對(duì)一個(gè)問題未經(jīng)逐步分析，僅依據(jù)內(nèi)因的感知迅速地對(duì)問題答案作出判斷、猜想、設(shè)想，或者在對(duì)疑難百思不得其解之中，突然對(duì)問題有“靈感”和“頓悟”，甚至對(duì)未來(lái)事物的結(jié)果有“預(yù)感”、“預(yù)言”等。比如，當(dāng)學(xué)生遇到難題：百思不得其解時(shí)，有時(shí)卻忽然靈機(jī)一動(dòng)，豁然開朗，想出按什么途徑或方法可能將問題解決。這種思維活動(dòng)便是直覺思維。

1.1生物直覺思維產(chǎn)生的基礎(chǔ)

生物直覺思維不是憑空產(chǎn)生的，必須具有一定的生物學(xué)科和其他學(xué)科的基本知識(shí)，了解生物學(xué)科的研究方法和思維方式。生物直覺思維的表現(xiàn)形式是以人們已有的知識(shí)、生活經(jīng)驗(yàn)和技能為基礎(chǔ)，通過觀察、聯(lián)想、類比、歸納、猜測(cè)之后，對(duì)所探究的事物作出一種比較迅速的直接的綜合判斷。它不受固定的邏輯約束，以潛在的邏輯形式進(jìn)行。因此，直覺不等同于亂猜想，或者跟著感覺走。例如：在探究酵母菌的細(xì)胞呼吸方式時(shí)，教師通過生活中的釀酒、發(fā)面等實(shí)例引入，設(shè)計(jì)酵母菌的有氧和無(wú)氧條件的實(shí)驗(yàn)裝置。具有扎實(shí)的中學(xué)化學(xué)和生物學(xué)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)的學(xué)生，能在設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)頓悟到，有氧裝置通空氣時(shí)設(shè)置氫氧化鈉溶液排除空氣中二氧化碳的影響，并且設(shè)置澄清石灰水檢測(cè)有氧呼吸時(shí)是否有二氧化碳生成；無(wú)氧裝置用塞子密封一段時(shí)間后，用導(dǎo)管連接到澄清石灰水中，檢測(cè)在無(wú)氧條件下是否產(chǎn)生了二氧化碳。

生物直覺思維具有直接性、內(nèi)隱性、創(chuàng)新性等特點(diǎn)。在教育過程中，教師如果把探究性生物實(shí)驗(yàn)過程程序化、邏輯化、嚴(yán)格化，學(xué)生在探究過程中就容易喪失“可靠的直覺”，學(xué)習(xí)的積極性和熱情也大大降低，這種現(xiàn)象應(yīng)該引起生物教育者的重視與反思。

直覺思維不依賴于嚴(yán)格的證明過程，是以對(duì)問題全局的總體把握為前提，以直接的、跨越的方式直接獲取問題答案的思維過程。直覺的形式表現(xiàn)為很快產(chǎn)生假設(shè)，迅速對(duì)問題的解決方案作出猜想和預(yù)測(cè)。例如，1979年4月，澳大利亞學(xué)者沃倫在一份胃黏膜活體標(biāo)本中，意外發(fā)現(xiàn)一條奇怪的藍(lán)線，他用高倍顯微鏡觀察，原來(lái)是無(wú)數(shù)的細(xì)菌緊粘著胃黏膜。接下來(lái)沃倫繼續(xù)用顯微鏡在其他活體標(biāo)本中尋找這種細(xì)菌，發(fā)現(xiàn)這種細(xì)菌總是出現(xiàn)在慢性胃炎標(biāo)本中，沃倫馬上意識(shí)到，這種細(xì)菌和慢性胃炎等疾病可能有密切的關(guān)系。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致胃炎和胃潰瘍的正是這種幽門螺旋桿菌。2005年沃倫和另外一位科學(xué)家馬歇爾一起獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。

直覺思維的智力操作是內(nèi)隱的，其思維的過程往往是思維者不能言表的，而且不能對(duì)思維結(jié)果作出評(píng)論，因?yàn)樗灰蕾囉谕ㄟ^分析技巧而掌握問題的意義和結(jié)構(gòu)組成，是一種對(duì)問題的無(wú)意識(shí)的直接把握。在探究生長(zhǎng)素發(fā)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)過程中，教師提出“一棵放置在窗臺(tái)上的植株，一段時(shí)間后這棵植株的生長(zhǎng)趨勢(shì)如何?”高中生一般都會(huì)直接給出答案，解決這一問題也無(wú)需嚴(yán)密的推理過程，因?yàn)檫@是由學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)和思維特點(diǎn)所決定的。因此教學(xué)過程中教師對(duì)所有學(xué)生所有問題都要問為什么的提法是不妥的。

直覺思維從事物的整體上把握，憑直接的感知迅速地對(duì)問題答案作出判斷、猜想、設(shè)想。無(wú)意識(shí)直覺思維的想象是豐富的、發(fā)散的，使人的認(rèn)知結(jié)構(gòu)向外擴(kuò)展，因而具有反常規(guī)律的創(chuàng)新性。許多重大的發(fā)現(xiàn)都源于直覺，比如阿基米德在浴室里找到了辨別王冠真假的方法。

在探究酶活性條件的實(shí)驗(yàn)中，建議教師用淀粉酶探究溫度對(duì)酶活性的影響。大多學(xué)生的設(shè)計(jì)思路是：①先取3支試管編號(hào)1、2、3，各加入淀粉溶液；②再向3支試管中加淀粉酶溶液；③分別把這三支試管放入0℃、60℃、100℃的水中；④再用斐林試劑進(jìn)行檢測(cè)，只有60℃的水中有磚紅色產(chǎn)生，其余將不變色，由此可證明溫度對(duì)酶活性的影響。有少部分學(xué)生憑直覺發(fā)現(xiàn)有漏洞：①這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的變量是溫度，其余條件必須相同，遵循單因子變量原則，以排除無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響；②在淀粉溶液和淀粉酶溶液混合反應(yīng)前應(yīng)事先控制好各自溫度后再混合，這樣可使淀粉酶的催化反應(yīng)完全處于設(shè)定的溫度條件下，以利于減少誤差；③將3支試管分別放入0℃、60℃、100℃的水中各維持5 rnin，以使反應(yīng)充分進(jìn)行；④該實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能用斐林試劑來(lái)檢測(cè)，而應(yīng)在3支試管中分別滴入1—2滴碘液加以檢測(cè)。因淀粉遇碘變藍(lán)，而當(dāng)?shù)矸郾坏矸勖阜纸獬甥溠刻呛推咸烟呛?，藍(lán)色就會(huì)褪去。用斐林試劑誤差就會(huì)很大。這樣情況下教師應(yīng)給予充分的肯定，有利于學(xué)生在直覺思維中形成一定的創(chuàng)新能力。因此，培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維是必要的。

1.2生物直覺思維的形成有利于增強(qiáng)學(xué)生的自信心

成功可以培養(yǎng)一個(gè)人的自信，直覺發(fā)現(xiàn)伴隨著很強(qiáng)的“自信心”。從馬斯洛的需要層次來(lái)看，它使學(xué)生的自我價(jià)值得以充分實(shí)現(xiàn)，也就是最高層次的需要得以實(shí)現(xiàn)，比起其他的物資獎(jiǎng)勵(lì)和情感激勵(lì)，這種自信更穩(wěn)定、更持久。當(dāng)一個(gè)問題不用通過邏輯證明的形式而是通過自己的直覺獲得，那么成功帶給他的震撼是巨大的，內(nèi)心將會(huì)產(chǎn)生一種強(qiáng)大的學(xué)習(xí)鉆研動(dòng)力。例如在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)“比較過氧化氫在不同條件下的分解”時(shí)，有的學(xué)生想到豬肝有腥味，價(jià)錢有些貴，能否有其他簡(jiǎn)便的材料代替。在相互交流中，有的學(xué)生腦海中馬上閃現(xiàn)出土豆也可以，因?yàn)橥炼辜?xì)胞里有過氧化氫酶。這樣激發(fā)了學(xué)生的信心和熱情，使他們能積極主動(dòng)地完成實(shí)驗(yàn)。

無(wú)數(shù)事實(shí)證明，如果沒有直覺思維，就沒有假說和猜想，創(chuàng)造發(fā)明也就不復(fù)存在。因此，教師應(yīng)該在探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，重視培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的直覺思維能力，有利于學(xué)生各種能力的培養(yǎng)和終身發(fā)展。

2生物直覺思維的培養(yǎng)和形成

在探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，生物直覺思維的培養(yǎng)和發(fā)展有利于學(xué)生個(gè)性和特長(zhǎng)的發(fā)展，并且獲得技能、經(jīng)驗(yàn)，并能遷移運(yùn)用，最終具備一定的探究創(chuàng)新能力。美國(guó)心理學(xué)家布魯納認(rèn)為，應(yīng)該做更多的工作去發(fā)展學(xué)生的直覺思維。直覺思維能力可以通過多方面重視、學(xué)會(huì)從整體考察問題、注意挖掘問題內(nèi)部的本質(zhì)聯(lián)系，借助學(xué)習(xí)積累、親身體驗(yàn)以及大膽嘗試等途徑加以培

養(yǎng)。

2.1生物學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)和已有的生活學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，是產(chǎn)生直覺思維的依據(jù)

教師要求學(xué)生掌握一定的生物學(xué)知識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生多留心重視生物學(xué)知識(shí)積累，平時(shí)應(yīng)讓學(xué)生關(guān)注了解生物學(xué)科的最新成果、進(jìn)展和信息，還要利用各種生物課程資源，使他們對(duì)本地區(qū)的一些常見生物、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)牧業(yè)和有關(guān)生物產(chǎn)業(yè)等情況有所了解。這樣才能站的高、看的遠(yuǎn)，有利于學(xué)生形成良好的直覺思維。

2.2注重觀察，培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維

敏銳的觀察力是直覺思維的起步器。直覺思維是綜合的而不是分析的，它依賴于對(duì)事物全面和本質(zhì)的理解，側(cè)重于整體上把握對(duì)象而不拘泥于細(xì)節(jié)的邏輯分析，它重視元素之間的聯(lián)系、系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，從整體上把握研究的內(nèi)容和方向。觀察是信息輸入的通道，是思維探索的大門。沒有觀察就沒有發(fā)現(xiàn)，更不能有創(chuàng)造。高中生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)離不開觀察。通過觀察，能獲取和積累一些表象，獲取的大量感性材料，然后再進(jìn)行科學(xué)的分析、比較、綜合、概括等抽象活動(dòng)。在觀察之前，教師要給學(xué)生提出明確而又具體的目的、任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)生從整體上觀察研究對(duì)象的特征。例如探究綠葉中有幾種色素時(shí)，不同的學(xué)生做出的色帶效果可能有差異，學(xué)生相互交流討論，努力培養(yǎng)學(xué)生濃厚的觀察興趣，同時(shí)使他們能逐步形成一定的直覺思維，更好的進(jìn)行各種探究實(shí)驗(yàn)。

2.3鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與探究實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作，是學(xué)生形成直覺思維的源泉

許多生物探究實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容不是一節(jié)課就可以完成的，教師必須在實(shí)驗(yàn)前做好大量的準(zhǔn)備工作和預(yù)備實(shí)驗(yàn)，以保證學(xué)生順利完成。教師可以在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和預(yù)備實(shí)驗(yàn)時(shí)，有計(jì)劃地安排學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，讓學(xué)生親身實(shí)踐，體驗(yàn)具體事物，來(lái)激發(fā)學(xué)生的興趣和感性認(rèn)識(shí)，促進(jìn)他們對(duì)實(shí)驗(yàn)的整體、深刻認(rèn)識(shí)，開啟其直覺思維，提高其動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)。例如：探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化的實(shí)驗(yàn)中，首先要配置培養(yǎng)液，培養(yǎng)酵母菌菌種。在此過程中學(xué)生互相探討，應(yīng)該進(jìn)行不同組別的分裝，酵母菌的量應(yīng)一致，營(yíng)養(yǎng)液可以分成完全充足和定量組別，然后置于恒溫箱中培養(yǎng)。在培養(yǎng)期間，學(xué)生每天觀察記錄，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成表格和數(shù)學(xué)圖形的繪制。最后學(xué)生思考討論，提出種群增長(zhǎng)方式和條件，得出結(jié)論。

2.4啟發(fā)和鼓勵(lì)學(xué)生大膽操作、設(shè)計(jì)、想象，有計(jì)劃地培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用直覺思維解決問題的能力

課余時(shí)，教師多給學(xué)生一些時(shí)間和空間，并且定時(shí)開放實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生選擇時(shí)間，自主地對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、選擇儀器設(shè)備、操作實(shí)驗(yàn)過程，總結(jié)寫出報(bào)告。學(xué)生會(huì)遇到問題、產(chǎn)生各種好奇和幻想，教師要及時(shí)啟發(fā)、鼓勵(lì)，讓學(xué)生自己動(dòng)腦動(dòng)手，去探索完成。學(xué)生之間可隨機(jī)合作，相互交流討論。在這些活動(dòng)中，通過教師不斷的啟發(fā)鼓勵(lì)，學(xué)生運(yùn)用大膽的想象、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的態(tài)度，合理解決各種問題，這樣有利于考察和培養(yǎng)學(xué)生的魚覺思維。在生物探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師常常要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用想象作為基礎(chǔ)。想象往往是不受邏輯思維約束的思維形態(tài)，具有極大的跳躍性與自由性，可以極為迅速地使不同事物之間建立聯(lián)系。因此，想象是直覺思維的翅膀，教師要積極啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行豐富、奇特的想象。

3教師的指導(dǎo)作用在生物探究實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維起著主導(dǎo)作用

在生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要積極的創(chuàng)造條件，按照課程標(biāo)準(zhǔn)，讓學(xué)生有效、安全地參與探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，掌握基本技能，培養(yǎng)學(xué)生敏銳的洞察力，直覺思維能力、逐步培養(yǎng)成能應(yīng)用生物知識(shí)解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新能力。

教師在指導(dǎo)學(xué)生參與探究實(shí)驗(yàn)過程中，要努力使學(xué)生初步學(xué)會(huì)生物科學(xué)探究的一般方法，包括提出問題、作出假設(shè)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等，注意學(xué)生直覺思維的培養(yǎng)，使學(xué)生逐步養(yǎng)成勤思細(xì)心的習(xí)慣。教師注意學(xué)生的一些合理的突想好奇，進(jìn)行評(píng)價(jià)反思，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)能力提高和思維能力的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)一些不同的現(xiàn)象、問題、失敗等，教師要盡可能多設(shè)疑，以激發(fā)學(xué)生直覺思維，直接感受活動(dòng)的樂趣。

在高中生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維能力，直接關(guān)系到學(xué)生的各種能力的形成，有利于學(xué)生的自我發(fā)展、全面發(fā)展和終身發(fā)展。