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1、新课标下的初中生物实验课的思维训练 生物学是一门研究生命现象和生命活动规律的科学，是建立在实验基础上的自然科学。生物学实验是以认识生命运动的本质和规律为目标的实践活动。它不是盲目的行为，而是在具体理论指导下的变革现实的实践活动。在每一个实验的过程中，从实验理念的产生到实验方案的设计，从实验结果的分析到实验报告的完成，每一步都有思维活动，每一步都是思维活动的结果。所以，生物学实验有利于把学生带入发现问题的情境，从而使学生在分析实验问题、解决实验问题中不断地锤炼自己的思维能力。 科学的思维能力是科学素质的重要方面，而科学素质的培养又是全面实现素质教育的重要内容。本人结合自己十多年的教学实践，就初中
2、生物实验中如何培养学生的思维能力问题谈几点粗浅的个人看法，仅供同行们参考。 1、启发学生的思维积极性 俗话说：“兴趣是最好的老师。”兴趣是思维活动的触发剂，求知的需要是学习动机的基础。当学生对某个问题发生兴趣时，就会围绕这个问题积极地思考。但是，单纯由“实验”表面的“魅力”所引起的仅仅是直接的兴趣，如果没有更深层次的内涵吸引学生，这种兴趣维持不了多久。要想保持学生持久的兴趣，教师就要善于“创造”种种诱导因素。比如，从生产实践和学生的生活实际引出实验课题，不断明确实验目的及实验意义，不断提出有趣而又富有思考性的问题引发学生思考等。通过这些手段，及时地把学生的直接兴趣转化为间接兴趣。 思维总是在观
3、察和解决问题的过程中进行的。当一个人产生必须排除困难的需要时，或者要了解、解决某一问题时，他的思维就活跃起来。实践证明，教师有意识地创设发现问题的情境是引导学生积极思维的好手段、好方法。我们要善于利用实验中的“观察与思考”、“讨论”、“深入探究”等栏目中的问题，以及在实验课的教学中用有启发性的问题巧妙地引导和调动学生思维的积极性。 2、帮助学生掌握科学探究的基本过程 科学探究是探索生命的重要方法，是人们主动获取科学知识、认识世界的重要方法，也是学生学好生物学的有效方法。科学思维方法的首要问题是明确科学探究的基本过程，即解决问题的程序。 例如“探究影响鼠妇分布的环境因素”的实验设计思路如下。 课
4、前布置学生到大自然中寻找鼠妇，要求学生仔细观察鼠妇的生活环境。 首先，学生通过观察发现问题为什么在花盆下、石块下等处容易找到鼠妇?这些地方有什么共同特点? 其次，学生提出“什么”的假设，即对发现的问题大胆做出猜测和可能的解释。 鼠妇生活的主要环境因素是光照。 鼠妇生活的主要环境因素是水分。 鼠妇生活的主要环境因素是温度，以及其他外界因素等。 第3步，设计实验，验证假说。在这个阶段，实验的目的、任务、方法、材料、装置等都是根据假设来确定的。所以，实验的理论依据主要是假设，当然还有赖于学生对有关科学知识的掌握情况。 先检验“光照”对鼠妇生活有没有影响。为了消除无关变量的干扰，突出自变量，找出自变量
5、和因变量的因果联系，必须营造一个除“光照”以外其他条件都相同的、明暗两处相通的场所。接着把一定数量(至少10只)的鼠妇放在明暗的交界处，同时开始计时，1min后，观察鼠妇在明暗两处的数量分布情况；2min后，观察鼠妇在明暗两处的数量分布情况；统计5min。 第4步，分析实验现象、处理实验数据、讨论实验结果，推出实验结论，以验证假设的真假。 通过“探究影响鼠妇分布的环境因素的实验”，教师要帮助学生感受和理解科学研究的一般过程：问题一假设一实验一结论。 需要说明一点，科学的“假设”绝不是没有根据的凭空捏造，而是要有科学根据的。这种根据来源于头脑中已有的知识，或者来源于别人的研究成果，或者来源于自己
6、的观察，或者来源于课本提供的背景知识。 例如，在研究“影响鼠妇分布的环境因素”的实验里所提出的假设：“鼠妇生活的主要环境因素是光照、水分、温度、土壤”。这个假设的理论根据是学生自己的观察在花盆下、石块下等阴暗、潮湿的泥土中容易找到鼠妇；这个假设的另一理论根据是头脑中已有的知识冬天，在花盆下、石块下等阴暗、潮湿的泥土中找不到鼠妇。 又如，在研究“绿叶在光下产生淀粉”的实验里所提出的假设：“绿叶在光下产生淀粉”此假设的理论根据是科学家的研究成果绿色植物只有在有光的条件下才能进行光合作用；光合作用的产物之一是淀粉。 通过生物探究实验使学生理解科学研究的一般过程，经过反复的训练，他们完全可以把这种思考
7、问题的程序内化为自己的思维习惯。 3、训练学生的思维操作技能 思维操作技能包括分析、综合、比较、抽象和概括等几个步骤。在生物实验中要实现对某一生命现象的本质和规律的认识，就要对实验中的感性材料进行一系列的思维操作才能实现。 首先，对要研究的事物进行分析。根据系统论的观点，任何一个生命体或一种生命现象都是由部分、层次、要素组成的开放的有序整体。对于这样一个整体如果囫囵吞枣地研究是无法进行的。只有将其分解，才能一部分一部分地研究，深入其内部，发现其本质。在头脑中把整体分解为部分而进行逐个研究的过程就是分析。 比如，在研究“影响鼠妇活动的外部条件”时，必须先把“外部条件”分解成光、水、温度、土壤等单
8、个因子，然后逐一考查光、水、温度、土壤和鼠妇生活的关系。在研究“植物光合作用实质”时，也是将其分解为原料、条件、产物几部分，而这每一部分又是由次一级的成分组成：如光合作用的产物是由有机物和氧气组成，有机物包括淀粉、蛋白质、脂肪；光合作用的原料是由二氧化碳和水组成；光合作用的条件包括光和叶绿体。然后逐一研究各个因子，这样就能从整体上把握光合作用的实质。 有时，为了便于研究还需进行更深层次的分解。所有的科学实验都离不开分析。 其次，是对要研究的事物进行综合。在头脑中把生命体的各部分以及生命现象的各个方面和属性联合起来，形成对生物体和生命现象整体的认识，这就是综合。 比如在了解了细胞壁、细胞膜、细胞
9、质、线粒体、叶绿体、液泡、细胞核等结构和功能之后，再把它们联合起来就形成了一个完整的活的植物细胞的概念。 又如在了解了花托、花柄、花萼、花冠、雄蕊、雌蕊的结构和功能之后，再把它们联合起来就形成了一个完整的绿色开花植物两性花的概念。 分析和综合是相辅相成、紧密联系的对立统一的关系，它们是思维活动的基础。 比较，就是把生物体的各部分构造、功能和某些属性加以对比，并确定它们之间的不同点。这为进一步认识生命的本质和规律、进行抽象和概括打下了坚实的基础。 例如，说出植物细胞和动物细胞在形态构造、功 能等方面的不同点；说出大豆种子和玉米种子在子叶的片数、胚乳的有无、营养物质贮存场所的不同；说出蝌蚪和成蛙在
10、呼吸器官、尾、四肢、心脏、循环路线、生活环境等方面的不同等。这些都是比较的过程。 抽象和概括，是找出各种生物体或各种生命现象中共同的本质属性，或找出各部分构造之间、功能与构造之间、生物与环境条件之间的因果关系，而抛开次要的、非本质属性和非因果的偶然联系。并且，把抽象出来的本质属性、必然联系加以综合形成概念和判断，达到对生物现象的本质和规律的认识。 比如，在研究了植物的各种花之后，舍去花的大小、颜色、形状等次要的属性，而抽取出它们都有“花蕊”以及担负“有性繁殖”功能这2个本质的特征，从而形成花的一般概念，这就是对花的抽象和概括。 又如，在研究了人的单眼皮和双眼皮、有耳垂和无耳垂、能卷舌和不能卷舌
11、、血型等外部形态特征和生理特征后，舍去这些性状的表现程度等次要的属性，而抽取出它们是“一种生物的同一性状的不同表现类型”这一本质的属性，从而形成相对性状的概念。 分析、综合、比较、抽象和概括等在同一次思维活动中都是共同参与，紧密结合。一般说来，分析、比较、综合是抽象和概括的基础，而抽象和概括是思维活动的核心。只有通过抽象和概括才能认识生命现象的本质和生命活动的发展规律，形成生物学的概念和一般原理，从而达到对生命的理性认识。可见，生物实验课本身就是对学生进行思维操作技能的训练。 4、培养学生思维的逻辑性 思维的逻辑性主要指能正确运用概念、判断、推理的形式进行思维和表达思维的结果。在实验过程中，学
12、生通过观察获得大量具体的、形象而直观的感性材料，对这些材料经过思维活动，抽象和概括出各种生命现象的本质属性和必然联系，再以概念、判断、推理的形式表达出来或贮存起来。生物学中的各种基本概念、规律、原理都是概念、判断、推理的具体体现。这些就构成了生命科学的知识体系。 生物学的基本概念和概念体系是生命科学知识的基础，所以，教师必须重视基本概念的教学。但是，应该让学生通过自己的“劳动”取得这些概念，让学生通过实验、观察、思考形成这些概念，并且能够用科学的语言把它们表达出来。教师坚持让学生给概念下定义，让学生推导实验的结论，实际上是训练了学生思维的逻辑能力。 生物实验中经常用到的推理方法主要有归纳推理和
13、演绎推理2种。这就为培养学生的推理能力创造了有利条件。 归纳法是从个别事例概括出一般原理的思维形式。它一般又分为完全归纳、简单枚举法和因果归纳法。 简单枚举法在中学生物实验中是普遍存在的。比如，1个鼠妇喜暗怕光，2个鼠妇喜暗怕光，3个鼠妇喜暗怕光，从多数的鼠妇喜暗怕光，归纳出所有的鼠妇都喜暗怕光。再比如，花、种子等许多生物学概念均是简单枚举归纳推理的结果。 因果归纳法有求同法、求异法和剩余法等多种形式。这些方法在设计生物实验时都有所应用。例如在光合作用实验中就应用了求异法。求异法是研究现象和条件的因果联系。如果当条件A存在时现象a出现，当A不存在时现象a不出现，则可归纳出现象a与条件A有因果联
14、系。例如，光合作用和“光照”条件的关系推理如。 绿色开花植物的光合作用与光照条件有关。 演绎推理，是从一般原理到特殊事例的推理。它有3种类型，其中以“三段论”应用最为广泛。比如，检验光合作用产物之一淀粉就是应用了“三段论”的思维形式。大前提是所有遇碘酒变蓝的物质都是淀粉；小前提是如果光合作用产物之一遇碘酒变蓝；那么，光合作用产物之一就是淀粉(结论)。 演绎和归纳是科学研究的2种基本方法。在同一次科学探索中，二者是相辅相成地紧密联系着的。但是，二者又有区别： 归纳是始于观察提出假设，演绎是始于假设提出推断。 归纳是从特殊到一般，演绎是从一般到特殊。 归纳是发现，演绎是证实。 培养学生的思维能力，教师要充分开发生物实验中的有利因素，明确目标，坚持训练，训练要得法，教会思维方法，化成能力，注重实效。