指向科学思维培养的高中生物学实验创新教学

陈秀春

（福建省泉州市第七中学，福建泉州 362000）

引 言

高中生物学实验课堂教学的主要目的是让学生通过实验探究，发现生物学规律，掌握学科知识，而探究的前提是启发学生的科学思维。对此，教师首先要结合学生的实际情况创设具有探究价值、能激发学生兴趣的问题情境，然后引导学生逐步开展探究实验，让学生在动手实践中形成科学的探究思维，并学会运用科学的方法认识事物，形成解决实际问题的思维，进而全面提升其核心素养。

一、基于生物实验教学，培养学生的批判性思维

在生物学实验教学过程中，要想培养学生科学思维，首先，教师应发展学生的批判性思维，鼓励学生提出疑问。其次，教师可以组织学生以小组合作的方式自主设计探究实验方案，观察实验现象，分析实验结果，并进行小组间的交流讨论。在此过程中，教师需要充分发挥指导和引导作用，评价学生的实验操作步骤，引导学生通过理解、质疑、观察等过程，学会发现问题、解决问题，从而使学生养成批判性思维习惯。培养学生批判性思维的主要目的是帮助学生树立求真思维，让学生尊重事实和证据，进而使学生形成严谨和务实的求知态度[1]。

例如，对“绿叶中色素的提取和分离”实验，除要让学生掌握基础知识，教师还应培养学生批判性思维。在传统的实验教学中，教师会依照教材提供的实验方案进行选材、操作，指导学生机械地完成实验，没有突出对学生科学思维能力的培养。对此，教师需要创新实验，在引导学生运用批判性思维的过程中，鼓励他们大胆提出疑问，并指引他们设计解决方案、得出最终的结论。教师应将一系列操作落到培养学生批判性思维上。

首先，分析实验并提出疑问。通过分析该实验，教师可以引导学生提出问题：“必须使用新鲜的菠菜叶片吗？”“如何更加简单地提取叶片中的色素？”“层析液可以用其他试剂替代吗？”其次，引导学生作出假设，并制订方案。针对以上问题，教师可以让学生就地取材，使用校园里的香樟叶、桂花叶等；使用酒精水浴加热溶解色素；使用92号汽油替代层析液。学生通过小组合作，制订相应的实验方案。再次，开展实验，对假设进行验证。学生按照次序完成实验，观察并以视频方式记录整个过程及实验结果。最后，将验证实验与原实验进行比较，总结改进措施[2]。“绿叶中色素的提取和分离”实验教学对教师提出了较高的要求，不仅要求教师充分挖掘实验资源，还要求教师在此过程中创设一些开放的探究式实验情境，让学生自主设计实验方案，从而进一步发展学生的高阶思维。教师可以充分借助信息技术采集学生创新或者不正确的实验方法、过程等，并利用多媒体设备展示给学生，引导学生进行评价，实现学生知识学习与科学思维同步发展的教学目的。

二、创新生物实验教学，全面提升学生的科学探究能力

（一）创设问题情境，激发科学探究热情

在高中生物教学中，教师可以创设与学生生活密切相关的情境，并灵活利用具有一定探究价值的问题，激发学生的科学探究热情[3]。例如，在“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”的实验教学中，首先，教师可以引入生活话题，如让学生思考“新装修房室内甲醛污染问题”。其次，教师利用多媒体设备，展示用0.01%的甲醛溶液、蒸馏水，在常温下培养10 天的大蒜根的生长情况，启发学生站在细胞角度，分析根尖生长情况，然后让学生思考：“甲醛对大蒜根尖细胞有丝分裂会产生危害吗？大蒜可以用作甲醛污染指示植物吗？”由此，教师为学生创设了问题情境，激发了学生的探究欲望，进而促使学生积极参与生物实验教学[4]。

（二）采用阶梯式问题，有效深化科学思维

当提出问题后，在进行科学探究的过程中，学生需要通过解决一系列问题来进行验证。对此，教师可以设计阶梯式问题，促进学生科学思维循序渐进地发展[5]。

例如，在探究甲醛对大蒜根尖细胞有丝分裂的危害时，教师可以继续引导学生思考需要将根尖哪个位置的细胞作为研究对象。通过解决此问题，学生可以更好地对比分生区和根尖其他区域的细胞显微图，分析和思考不同区域细胞特点。这有利于学生找到问题答案，能为接下来的研究做好铺垫。此外，通过观察0.01%的甲醛溶液培养的大蒜根尖分生区细胞的有丝分裂情况，教师可以启发学生思考如何说明甲醛有危害。在教师阶梯式问题的启发下，学生积极思考、交流探讨。这有利于培养其严谨、踏实的科学精神。教师还可以采用小组合作探究模式，让学生通过组内合作、组间交流，汇总小组实验数据，分析和解说实验，从而提升其科学思维。

（三）调整并优化实验，促进科学探究体验

在进行“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验教学时，当学生掌握了一定的分析显微图片的技能后，教师可以全面优化实验，保证在有限的课堂时间和条件下，提升学生的实验完成度[6]。教师可以利用白瓷点滴板来完成主要的实验操作环节，具体流程如图1 所示。在此过程中，教师可以先引导学生利用数码显微镜观察采集图片，并对观察的现象进行记录，然后让学生进行小组讨论，分辨有丝分裂各时期的细胞，使其发现图片中的异常情况。

（四）分享探究成果，促进科学思维碰撞

图1 利用白瓷点滴板进行实验操作示意图

首先，展示图片。图片展示可以促进小组之间学生科学思维的碰撞，让学生找到处于有丝分裂分裂期的细胞，并分析出不同时期的具体特征及形成原因。当小组展示后，教师可以让组与组之间进行交流，让学生通过比较，深化对处于分裂期的细胞的相关知识点的理解。

其次，展示成果。在成果展示时，教师可以借助数据统计形式，让各小组在采集的图片中选择比较清晰的一张进行计数，并将数据填入黑板上的表格中。

最后，分析结论。分析结论主要是帮助学生与真实的科研进行思维碰撞，通过比较各组图片与数据，最终得出结论。在此基础上，教师要对学生得出结论的过程进行评价，帮助学生形成严谨性科学思维。

通过这样的创新实验教学，学生体验了真实的科学探究过程，较好地解决了“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”的相关问题，证实了大蒜可以作为室内甲醛污染的指示植物，有效地提升了科学思维能力。

结 语

总而言之，随着社会的发展、科技的进步，在实际教学中，教师应对学生创新精神、实践能力的培养予以重视。教师应通过创新生物学实验，精心设计教学任务，利用情境教学、实践活动、联系生活实际等手段，全面提高学生的自主探索能力，提升高中生物学教学效率，进而培养学生的科学素养。