指向科學(xué)思維品質(zhì)培養(yǎng)的高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

摘要：科學(xué)思維品質(zhì)是高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。隨著新課程改革的深入，素質(zhì)教育、核心素養(yǎng)的概念逐漸被提出，目的是讓學(xué)生通過高中生物實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)來提升學(xué)習(xí)水平和探究能力，以便更加直觀地了解學(xué)生的技能與素養(yǎng)情況。指向科學(xué)思維品質(zhì)培養(yǎng)的高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)對于促進(jìn)學(xué)生的個性發(fā)展具有重要的意義，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)教學(xué)讓學(xué)生掌握生物理論知識和實(shí)驗(yàn)知識，探究指向科學(xué)思維品質(zhì)培養(yǎng)的高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞：高中生物；科學(xué)思維品質(zhì)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

科學(xué)思維品質(zhì)能夠讓學(xué)生針對學(xué)習(xí)內(nèi)容，綜合性地提出問題，然后觀察、比較和抽象概括問題，這是提升學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵標(biāo)志。在高中生物教學(xué)中，加強(qiáng)對科學(xué)思維品質(zhì)和思維方法的培養(yǎng)，能夠讓學(xué)生全面掌握高中生物的知識。思維品質(zhì)屬于人的思維特征，體現(xiàn)不同人物不同個性和特點(diǎn)，體現(xiàn)人的創(chuàng)造性、靈活性和批判性等。因此在高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中需要將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為依據(jù)，幫助學(xué)生構(gòu)建科學(xué)概念，讓學(xué)生認(rèn)識科學(xué)的本質(zhì)，讓高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的主陣地。

1生物學(xué)科學(xué)思維品質(zhì)

生物學(xué)科學(xué)思維品質(zhì)需要根據(jù)人腦思維特點(diǎn)，利用某種反映客觀事物的方式來體現(xiàn)客觀事物的本性和規(guī)律，在整個實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，需要將人類特有的生活經(jīng)歷作為中介，從解決問題的角度來反映人類的心理活動過程。從廣義角度來解釋科學(xué)思維品質(zhì)，就需要通過既定的意識實(shí)現(xiàn)對自然界各種物質(zhì)的全面反映，總的來說分為內(nèi)容、方法和質(zhì)量3個部分?，F(xiàn)階段關(guān)于科學(xué)思維的概念存在不同的說法，一種是將“科學(xué)”歸納為形容詞，利用其來修飾目的和方向較強(qiáng)的思維品質(zhì)。另一種則是對“科學(xué)思維”進(jìn)行闡述，強(qiáng)調(diào)科學(xué)思維是在各項(xiàng)具體的實(shí)踐活動中所體現(xiàn)出的思維活動過程，即科學(xué)思維是人的大腦在各項(xiàng)研究活動過程中，對普遍存在于具體事物中的規(guī)律進(jìn)行概括和總結(jié)的過程，反映了事物表象背后的科學(xué)規(guī)律［1］。

2指向科學(xué)思維品質(zhì)培養(yǎng)的高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略2.1通過問題分析培養(yǎng)科學(xué)思維品質(zhì)

在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要想實(shí)現(xiàn)學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)培養(yǎng)，就要重視對生物問題的分析，鍛煉學(xué)生的思維能力［2］。比如在關(guān)于探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式有關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，針對實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)出來的有氧裝置和無氧裝置對石灰水均出現(xiàn)渾濁的現(xiàn)象展開分析，兩種裝置中，有氧裝置發(fā)生渾濁的時間要明顯早于無氧裝置，而且其發(fā)生渾濁的程度較深，對于這個問題需要展開分析。在現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，多數(shù)教師都側(cè)重于得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，忽視了對實(shí)驗(yàn)過程的觀察和實(shí)驗(yàn)中存在的問題分析，對于實(shí)驗(yàn)背后的原因分析更是非常欠缺。而在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維品質(zhì)的背景下，要想培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，就需要在教學(xué)中分析實(shí)驗(yàn)中存在的問題，此時教師需要積極引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)中存在的各種現(xiàn)象，最終得出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。同時也可以引導(dǎo)學(xué)生勇敢探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后所蘊(yùn)含的科學(xué)本質(zhì)。在此次研究的實(shí)驗(yàn)中，教師能夠針對存在的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析實(shí)驗(yàn)背后存在的原因：（1） 需要分析酵母菌在氧氣充足的條件下為何繁殖快，一段時間后有氧裝置中存在的酵母菌會明顯增加；（2） 存在酵母菌在氧氣充足情況下代謝和葡萄糖消耗較快的情況。要想有效地對這些問題的原因進(jìn)行分析，就需要加強(qiáng)對存在問題的分析，讓學(xué)生針對存在的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象展開討論，通過借助血細(xì)胞計(jì)數(shù)板實(shí)現(xiàn)對酵母菌的計(jì)數(shù)，然后讓學(xué)生針對葡萄糖耗氧量高的問題想出對策，在整個過程中，教師可以給予學(xué)生指導(dǎo)，告知學(xué)生如何科學(xué)有效地測定葡萄糖的濃度？學(xué)生能夠利用血糖監(jiān)測儀監(jiān)測有氧裝置和無氧裝置中酵母菌所分解的葡萄糖，然后計(jì)算出兩種酵母菌不同呼吸方式下的呼吸頻率，分析得出酵母菌有氧呼吸過程中產(chǎn)生的CO，然后分析無氧呼吸多的原因。在新課程標(biāo)準(zhǔn)中對于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況提出建議，在高中生物實(shí)驗(yàn)中，對于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析十分關(guān)鍵，只有充分分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的原因，方可深刻探究出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)，了解科學(xué)知識的本質(zhì)，方可實(shí)現(xiàn)對學(xué)生科學(xué)思維品質(zhì)的培養(yǎng)。

2.2通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法培養(yǎng)科學(xué)思維品質(zhì)

在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中能夠通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法來培養(yǎng)學(xué)生的思維品質(zhì)。要想改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，教師就應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程、內(nèi)容進(jìn)行反思，善于發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中的異常或是問題，并進(jìn)行積極的優(yōu)化，以增強(qiáng)學(xué)生的思維活力。（1） 教師可以創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，通過問題情境的創(chuàng)設(shè)，引發(fā)學(xué)生提升學(xué)習(xí)興趣［3］。以“植物細(xì)胞的吸水和失水”實(shí)驗(yàn)為例，教師給學(xué)生展示一段生活中的視頻：在市場上買一個新鮮的黃瓜，然后將黃瓜切成薄厚均勻的圓片，加入適量的鹽，攪拌均勻，靜置一段時間后，可以發(fā)現(xiàn)黃瓜片發(fā)蔫，盤子底部有大量的水滲出，這是什么原理？學(xué)生們能夠通過相互討論，詳細(xì)的分析出細(xì)胞失水的問題，此時教師可以借助學(xué)生的內(nèi)心疑問，指導(dǎo)學(xué)生從細(xì)胞失水與吸水方面進(jìn)行思考，探討盤子底部水的來源。（2） 教師可以積極鼓勵學(xué)生大膽地提出內(nèi)心存在的疑問，營造活躍、主動、大膽的課堂氛圍。學(xué)生提問時最好提出有價值的問題，對于一些低層次的問題，教師要鼓勵學(xué)生自主進(jìn)行思考，讓學(xué)生和教師進(jìn)行合作探究。（3） 教師應(yīng)該為學(xué)生創(chuàng)設(shè)符合生活實(shí)際的情境，讓學(xué)生根據(jù)提出的問題進(jìn)行深度思考，激發(fā)學(xué)生的生物思維，增強(qiáng)學(xué)生對于生物知識的認(rèn)知。比如在“植物細(xì)胞的吸水和失水”相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究中，教師要帶領(lǐng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)所需的材料進(jìn)行提前準(zhǔn)備，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)材料的分析，提問學(xué)生洋蔥鱗片葉外表皮可以利用何種植物代替實(shí)驗(yàn)材料，從而激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維，促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展。在實(shí)踐體驗(yàn)過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的情況進(jìn)行假想猜測，然后促進(jìn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)施，對實(shí)驗(yàn)中的問題進(jìn)行分析歸納和總結(jié)。只有將生活實(shí)際現(xiàn)象和存在的問題聯(lián)系起來，才能證明學(xué)生的猜想假設(shè)，整個實(shí)驗(yàn)過程中，教師可以鼓勵學(xué)生證明自己的猜想和假設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生充分補(bǔ)充自己的質(zhì)疑，對知識進(jìn)行概括、歸納和總結(jié)。（4） 在確定好實(shí)驗(yàn)研究方向后，教師可以鼓勵學(xué)生創(chuàng)新，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。然后教師引導(dǎo)學(xué)生開展各項(xiàng)生物實(shí)驗(yàn)活動，觀察實(shí)驗(yàn)記錄，整理和分析數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中，培養(yǎng)推理思維。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)搜集過程中，學(xué)生應(yīng)該依據(jù)實(shí)驗(yàn)過程詳細(xì)地進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，幫助學(xué)生形成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)意識。同時，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與歸納，通過總結(jié)歸納實(shí)驗(yàn)中的原始數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對教學(xué)中問題的處理和轉(zhuǎn)換，及時發(fā)現(xiàn)量之間的關(guān)系，合理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表達(dá)，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維。（5） 在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的表達(dá)與交流階段，教師可以組織小組成員全面展開交流和實(shí)驗(yàn)情況的分享，積極培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的交流互動中實(shí)現(xiàn)生物科學(xué)思維的碰撞與升華，這也是高中生物教學(xué)中十分關(guān)鍵的部分。只有教師營造創(chuàng)設(shè)一種輕松的教學(xué)氛圍，方可鼓勵學(xué)生提出自己對于實(shí)驗(yàn)情況的見解，然后讓學(xué)生感受到交流合作的魅力，激發(fā)學(xué)生的生物學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生對生物思維的深刻認(rèn)識。

2.3通過經(jīng)典實(shí)驗(yàn)案例分析培養(yǎng)科學(xué)思維品質(zhì)

在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加強(qiáng)對經(jīng)典實(shí)驗(yàn)案例的分析，能夠?qū)崿F(xiàn)對學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)培養(yǎng)，因?yàn)樵谛抡n程標(biāo)準(zhǔn)的教材中存在一些經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)案例能夠激發(fā)學(xué)生的探究動機(jī)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維品質(zhì)［4］。比如可以在“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”的經(jīng)典案例分析中培養(yǎng)學(xué)生的思維品質(zhì)。在該實(shí)驗(yàn)開展中，將加熱殺死的S細(xì)菌與R細(xì)菌混合注入小鼠體內(nèi)，然后在“生長素發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)”中將胚芽鞘尖端的瓊脂塊放到胚芽鞘尖端的幼苗頂端；在“促胰液素的發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)”中充分進(jìn)行小腸粘膜與稀鹽酸的混合后，將其注入狗的靜脈中。再如可以在“光合作用探究實(shí)驗(yàn)”中利用同位素標(biāo)記法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中需要充分地利用光合作用的原理進(jìn)行原子轉(zhuǎn)移途徑的設(shè)計(jì)，這些經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)案例融合了科學(xué)家的創(chuàng)造性思維，其在生物學(xué)發(fā)展中都發(fā)揮了顯著的作用。通過經(jīng)典實(shí)驗(yàn)案例分析進(jìn)行科學(xué)思維品質(zhì)的培養(yǎng)，能夠激發(fā)學(xué)生的生物學(xué)習(xí)興趣，在生物實(shí)驗(yàn)中逐漸發(fā)現(xiàn)一些問題，然后科學(xué)地解決。如果說對案例的有效分析能夠反映科學(xué)的思維品質(zhì)，那么解決問題的過程就可以將科學(xué)家的科學(xué)思維體現(xiàn)出來?；诖司涂梢栽诟咧猩锝虒W(xué)中，合理地匯編生物學(xué)知識的學(xué)習(xí)順序，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過程，在實(shí)驗(yàn)活動開展中創(chuàng)設(shè)新思路，創(chuàng)新教學(xué)的方法，讓學(xué)生能夠深刻地體現(xiàn)生物學(xué)知識的發(fā)展過程，在每1節(jié)課程中都能夠?qū)λ鶎W(xué)的知識提出疑問，然后通過科學(xué)思維解決疑問，激發(fā)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

2.4通過創(chuàng)新思維培養(yǎng)科學(xué)思維品質(zhì)

在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要想實(shí)現(xiàn)對學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)培養(yǎng)，就要激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維?，F(xiàn)階段許多版本的高中生物教材中對于生物實(shí)驗(yàn)知識的排版都沒有及時更新，因此無法有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，無法對高中生物知識的學(xué)習(xí)發(fā)揮有效的激發(fā)作用，只能在理論知識教學(xué)中起到簡單的指導(dǎo)作用，這對于學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)培養(yǎng)其實(shí)是非常不利的?；诖耍托枰咧猩锝處熢趯?shí)際的教學(xué)活動中，加強(qiáng)對生物知識教學(xué)方法的更新，加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新，然后使死板的教材知識變得更加生動有趣，激發(fā)學(xué)生對于生物知識學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。比如在《酶的作用》有關(guān)內(nèi)容探究中，教師應(yīng)該促進(jìn)學(xué)生的發(fā)散性思維培養(yǎng)，全面思考為何需要根據(jù)教材所設(shè)定的內(nèi)容展開生物實(shí)驗(yàn)，在教材生物實(shí)驗(yàn)中為何在給出既定的實(shí)驗(yàn)材料下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)材料是否可以進(jìn)行替換？再比如將雞肝、魚肝等實(shí)驗(yàn)材料作為實(shí)驗(yàn)材料，出來的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是怎樣的？如果將這些實(shí)驗(yàn)材料替換為其他的材料，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)方式的創(chuàng)新，是否可以得出同樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果等。只有在生物實(shí)驗(yàn)中教師帶領(lǐng)學(xué)生開展創(chuàng)新性教學(xué)，嘗試進(jìn)行不同種類的實(shí)驗(yàn)活動，方可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高中生物實(shí)驗(yàn)知識的進(jìn)一步拓展，使學(xué)科知識不再局限在教材中，提升學(xué)生的品質(zhì)。在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師應(yīng)該加強(qiáng)對整體實(shí)驗(yàn)活動的合理規(guī)劃，讓學(xué)生在既定實(shí)驗(yàn)內(nèi)開展實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)成果，實(shí)現(xiàn)促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維品質(zhì)發(fā)展的目的。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師扮演的是引導(dǎo)者的身份，只有讓學(xué)生能夠真正的發(fā)揮主導(dǎo)者的作用，積極開展有關(guān)實(shí)驗(yàn)，積極進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分享，方可得出讓學(xué)生和教師都滿意的實(shí)驗(yàn)成果，從而體現(xiàn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)主觀能動性，明確實(shí)驗(yàn)思路，更好地拓展思維，提升學(xué)生高中生物知識的自主學(xué)習(xí)能力，在創(chuàng)新中拓寬視野，提高對生物知識的進(jìn)一步認(rèn)知，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

3結(jié)語

科學(xué)思維品質(zhì)是高中生物實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中十分重要的品質(zhì)。因?yàn)樵谏飳?shí)驗(yàn)中普遍存在“重驗(yàn)證、輕探究”的現(xiàn)象，對于生物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析不深刻，缺乏理性分析和質(zhì)疑精神。所以科學(xué)思維品質(zhì)的培養(yǎng)能夠讓學(xué)生學(xué)會質(zhì)疑，學(xué)會創(chuàng)新，學(xué)會對這些異常的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，優(yōu)化現(xiàn)階段高中生物教育改革存在的薄弱環(huán)節(jié)。這就要求教師在高中生物教學(xué)中，不僅要讓學(xué)生掌握扎實(shí)的生物知識，還應(yīng)鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中的問題，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑能力，培養(yǎng)學(xué)生的思維品質(zhì)，這就需要在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)中，充分地考慮生物學(xué)科的特點(diǎn)，重視對質(zhì)疑和科學(xué)思維教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)，積極轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念，促進(jìn)高中學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

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