思维型课堂在实验教学中的实践

吴奕舟

摘 要：思维型课堂在实验教学可以进行开展实践，本文从自主建构、应用迁移和认知冲突三个思维型课堂的基本原理展开，以《酶的特性》这一节内容为载体，设计了“补充实验步骤—自主设计实验—改正实验错误”学生活动，进行了实践。

关键词：思维型课堂;基本原理;实验教学

实验教学是生物学科必不可少的一部分，要想真正上好一节实验课，不仅需要学生对实验步骤的熟悉和理解，对实验操作的精准实施，更需要的是教师在课前的构思，即对整个实验课堂的巧妙设计，包括如何正确地引导学生设计实验的步骤，如何构建思维台阶，一步步锻炼学生的思维。在现代课堂教学中，教师和学生的核心活动和目的是思维能力的培养，思维型课堂就是以此为基础提出的，它着眼于课堂教学中的思维活动，意在通过一系列的教学策略，提高课堂的教学质量。思维型课堂教学理论包括了认知冲突、自主建构、自我监控和应用迁移四个方面的基本原理，下来我就将从自主建构、应用迁移和认知冲突三个方面的原理，以《酶的特性》这一节内容为载体，来讲讲自己平时在实验教学中构建思维型课堂的方法和反思。

一、以自主建构提升思维精度

作为思维型课堂的理论依据，自主建构包括认知建构和社会建构两个方面。随着思维目的、思维过程、思维的材料或结果、思维中非智力因素、思维的品质、思维的监控等的变化，思维的结构不断发展完善[1]。教师通过提供一定的知识基础和知识框架，设计一定的学生活动，唤起学生已有的感性认识和拓展可能具有的最近发展区、运用观察和实验来展示有关事物发生、发展和变化的现象和过程、联系学生已学知识进行教学。

教学片段一：在探究“酶的专一性”中，教学设计是要求学生根据实验目的来“补充实验步骤”。

【探究活动1】材料：3%的淀粉溶液，3%的蔗糖溶液，0.1g/ml的NaOH溶液，0.05g/ml的CuSO4溶液，酒精灯，石棉网，三脚架，淀粉酶。

学习是一个积极主动建构的过程，对学生来说，先前的经验是其已有的，内化为自己的认知的，在学生思维认知中占有非常重要的地位的;从教学的角度来讲，教学是学生主动建构知识的过程。课堂教学中运用一些学生活动使学生积极主动的思考，有助于促进学生思维结构的发展。实验题本是生物中难度较高的一部分，如果一开始就让学生设计实验往往会引起学生的畏难的消极心态，所以在课堂开始，笔者先安排补充实验步骤，从简单开始，有助于提高学生的积极性，一步步地加深难度，进行思维训练。在酶的专一性实验中，我的教学方法是首先提供一些基本的实验材料和步骤作为知识框架，这样做有助于提醒学生想到，如果淀粉酶具有专一性，那么它必然只能催化一种底物，由此可以进一步联想到，如果是两种不同的底物，那么只要检测有一个能被分解，另一个不能被分解，就能证明这个结论，达到实验的目的。通过知识之间的联系和思维活动的关联，让学生自主建构起“一种酶对应一种底物”概念，能有效地提升新课程下学生的主体性，让学生思维的精度更加精准，思考问题的切入点更加确切，达到一针见血的效果。

二、以应用迁移拓宽思维广度

应用迁移知识、技能与智力思维有密切的关系。思维训练是培养学生思维能力的突破口，关于灵活性品质的训练，需要抓住知识、方法间的渗透与迁移，引导学生发散式思考、立体思考，教给学生灵活解决问题的方法[1]。重视知识的相关性，理解同类知识的互通之处，对学生加深理解知识，提高思维能力，具有重要的作用。

教学片段二：在探究“酶的作用条件需要适宜的PH”中，教学设计是要求学生根据实验目的来“设计实验步骤”。

在本知识点的处理上，因为课堂上一段时间内，已经让学生自主补充了相关实验步骤，从而已经对酶的实验设计有了一些基本的认知和框架，有了一定的思考和经验，所以在这里的教学设计，笔者是让学生根据教师提供的实验材料，根据实验的目的，依据科学性原则，做到细致严谨地自主实验设计。

【资料】我们知道口腔温度和体温差不多，而当我们口腔中的唾液淀粉酶进入胃中以后，却发现，唾液不再具有催化淀粉分解的功能，你能给出合理的解释吗？

【探究活动2】如何才能设计实验证明你的假设？请你跟着实驗的思路，设计完成实验。

材料：3%的H2O2溶液，3%的可溶性淀粉;20%的新鲜肝脏研磨液，淀粉酶;氢氧化钠溶液和稀盐酸，蒸馏水，碘液。

思考：1.本实验应选择什么作为底物？

2.实验的自变量是什么？应该设计几组实验？

3.实验观察的现象是什么？

在整个实验设计之前，笔者还提出了三个思考，第一个思考的目的是帮助学生来选择实验的材料，在探究温度对酶活性影响的实验中，若用过氧化氢作为底物，因为其本身就会受到温度的影响，所以考虑到温度的条件时就应用淀粉这个实验材料比较适宜，以此为思考点，那么不难发现，若在PH为酶活性影响的实验中，如果使用淀粉作为底物，淀粉会在酸性条件下发生分解反应，从而影响整个实验现象的验证，所以应用过氧化氢作为底物，这是知识迁移之一。第二个思考的目的，是提醒到学生实验重要原则之一是单一变量原则，即只能保持一个自变量的改变，所以在探究PH对酶活性影响的时候，要改变自变量就通过加入酸碱试剂量的不同，这是知识的迁移应用之二;根据这两个方面知识的迁移，根据思考到的实验要点，来完成整个实验的设计，应该难度降低了很多;其次考虑到单一变量原则中，无关变量要保持相同且适宜的要求，在进行整个实验试剂的添加的时候，添加试剂的量都也会被学生所观察和注意到，不会忽略。所以在现代思维型课堂的教学中，进行适当类似的知识铺垫，来暗示学生，促进其知识的迁移和运用，可以达到化繁为简，降低畏难的情绪，让这个设计有抓手的效果，以此提高他们学习的成就感，从而拓展思维的广度。

三、以认知冲突挖掘思维深度

在学生主体和客观事物相互作用的过程中，社会和教育向学生提出的要求所引起的新的需要和学生已有的心理水平或心理状态之间的矛盾，是学生心理发展的内因，这个内因或内部矛盾也是学生心理不断发展的动力[1]。所以无论在平时理论教学还是实验教学中，在课堂上都离不开构建对知识的认知矛盾冲突，有了这种冲突，就能激发学生的好奇心和求知欲;只有不断解决认知冲突，才能促使人的认知活动不断丰富和发展，从而不断挖掘思维的深度，让学生的思维能力得到进一步的提升，下面笔者以“酶的作用条件比较温和”这一小知识点为例，来讲讲自己在平时教学过程中构建认知冲突的具体策略和方法。

教学片段三：在“酶的作用条件比较温和”这个实验中，根据实验目的，不难得到实验的自变量就是温度，学生很容易的思维就会聚焦在如何控制自变量上，通过改变3个试管的温度，再观察相关实验现象，就可以判断出酶活性和温度的关系，所以笔者提供了一个类似于常规思维的表格和步骤，来让学生判断这个表格的正确与否：

根据思维的聚焦点，学生肯定会首先关注温度这个自变量，但是在这个表格中温度的设置恰恰是正确的，在困惑之余学生可能会关注这些试剂是否遵循了无关变量相同且适宜的原则，发现也是没有问题的，这时候就使他当前的认知与现有的材料产生冲突，为了完成题目任务，学生就必须提高积极性，开动思维，挖掘深度，找出更深层的错误。经过进一步深入思考，学生会发现酶具有高效性，原来如果先加酶，那么在控制温度之前，其实整个反应基本已经结束了，所以控制温度就必须放在反应之前。如果能想到这个地方，其实学生的思维已经得到锻炼和提升，能够结合课堂已经学习的知识，活学活用，用来解决当下的问题。但是在这个时候，笔者提出一个更高阶的问题，指出其实整个实验虽整体上已经能达到整个探究的目的和要求，但是从实验的严谨性和科学性角度来看还是有缺陷之处，需要学生改进。这时候，学生刚认为整个实验是滴水不漏的，现在却被告知还是有不妥指出，和原有的认知结构发生了更大的冲突。第一次的改正错误已经需要一点思维的拓展，第二次肯定是思维的深度挖掘，这时候如果能够发现，才是真的飞跃。但是往往学生在这时候已经有了畏难的情绪，笔者就会提示：“其实如果一般的实验操作，在第一步改正以后，就是具备一定的实验的准确性，但是现代科学，特别是以后的科研，一定要讲究实验的严谨性，确保其他干扰因素的排除。”经过这个点拨，学生就能意识到其实这个是实验的优化，就有部分学生能够得出一个观点：因为温度是控制相当精确的，如果你淀粉溶液保温了，再注入新的淀粉酶溶液混合后，也会发生温度的些许改变，这是不够精确的，所以应该分开保温再混合。再根据这个观点，就不难得到下面这样的操作步骤，安排6支试管，先保温在对应温度下，再進行混合，就不会造成实验的误差，从而整个实验更加精确。

四、教学反思

经过几次实地的教学，整节课的构思是有所依据的，但是由于是设计实验，是生物学中较为困难的一部分，所以还是得根据学生的基本状况，如果在学生逻辑思维能力一般的情况下开展教学，虽然设置了很多台阶，但是因为难度本就较高，所以也容易冷场，造成无人回应的教学情况，所以安排类似的教学内容时，还是需根据学情来妥善开展，适当优化。

其次思维能力的训练不是一蹴而就的，思维的深度需要教师一朝一夕地有意识的去培养和训练，才能够提升和达到相应的要求，如果平时注重讲授和应试，不开展相关的针对性训练，那么很难开展这样的活动，所以老师也应当多思考，多放手给学生，给他们去锻炼思维，只有不断的加强自我反思，自主建构知识体系，进行知识的迁移运用，不断解决认知冲突，那么才能一步一步提高思维能力，取得优异成绩。

参考文献

[1]林崇德，胡卫平等.思维型课堂的教学理论与实践[J].北京师范大学学报：中国人事出版社，2010，1：29-35