淺談生物探究性實驗中的直覺思維

柏文峰

《普通高中生物課程標準(實驗)》明確指出生物課程理念的核心是為了每個學生的充分發(fā)展，具體包括提高生物科學素養(yǎng)、面向全體學生、倡導探究性學習以及注重與生活的聯(lián)系。在高中生物實驗教學中，有不少探究性實驗。這些探究性實驗能激發(fā)學生的積極主動性，學生在思維和行動上常常進發(fā)出令教師意想不到的火花。這些火花是不是科學合理，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)實驗教學中過多地注重邏輯思維能力的培養(yǎng)，不利于學生的思維能力的整體發(fā)展。由于直覺思維長期得不到重視，學生認為生物實驗教學就是在教師的預先設(shè)計和指導下按部就班的完成，對生物的學習缺乏取得成功的必要的信心，從而喪失生物學習的興趣。培養(yǎng)直覺思維能力是高中生物實驗，尤其是探究性實驗的需要，也是新課改的需要，更是新時期社會發(fā)展對人才的需求。

1直覺思維內(nèi)涵

直覺思維是指對一個問題未經(jīng)逐步分析，僅依據(jù)內(nèi)因的感知迅速地對問題答案作出判斷、猜想、設(shè)想，或者在對疑難百思不得其解之中，突然對問題有“靈感”和“頓悟”，甚至對未來事物的結(jié)果有“預感”、“預言”等。比如，當學生遇到難題：百思不得其解時，有時卻忽然靈機一動，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科和其他學科的基本知識，了解生物學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、生活經(jīng)驗和技能為基礎(chǔ)，通過觀察、聯(lián)想、類比、歸納、猜測之后，對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：在探究酵母菌的細胞呼吸方式時，教師通過生活中的釀酒、發(fā)面等實例引入，設(shè)計酵母菌的有氧和無氧條件的實驗裝置。具有扎實的中學化學和生物學知識經(jīng)驗基礎(chǔ)的學生，能在設(shè)計探究實驗裝置時頓悟到，有氧裝置通空氣時設(shè)置氫氧化鈉溶液排除空氣中二氧化碳的影響，并且設(shè)置澄清石灰水檢測有氧呼吸時是否有二氧化碳生成；無氧裝置用塞子密封一段時間后，用導管連接到澄清石灰水中，檢測在無氧條件下是否產(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。在教育過程中，教師如果把探究性生物實驗過程程序化、邏輯化、嚴格化，學生在探究過程中就容易喪失“可靠的直覺”，學習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格的證明過程，是以對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)，迅速對問題的解決方案作出猜想和預測。例如，1979年4月，澳大利亞學者沃倫在一份胃黏膜活體標本中，意外發(fā)現(xiàn)一條奇怪的藍線，他用高倍顯微鏡觀察，原來是無數(shù)的細菌緊粘著胃黏膜。接下來沃倫繼續(xù)用顯微鏡在其他活體標本中尋找這種細菌，發(fā)現(xiàn)這種細菌總是出現(xiàn)在慢性胃炎標本中，沃倫馬上意識到，這種細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家馬歇爾一起獲得了諾貝爾獎。

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，而且不能對思維結(jié)果作出評論，因為它不依賴于通過分析技巧而掌握問題的意義和結(jié)構(gòu)組成，是一種對問題的無意識的直接把握。在探究生長素發(fā)現(xiàn)的實驗過程中，教師提出“一棵放置在窗臺上的植株，一段時間后這棵植株的生長趨勢如何?”高中生一般都會直接給出答案，解決這一問題也無需嚴密的推理過程，因為這是由學生的認知基礎(chǔ)和思維特點所決定的。因此教學過程中教師對所有學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問題答案作出判斷、猜想、設(shè)想。無意識直覺思維的想象是豐富的、發(fā)散的，使人的認知結(jié)構(gòu)向外擴展，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驗中，建議教師用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響。大多學生的設(shè)計思路是：①先取3支試管編號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再用斐林試劑進行檢測，只有60℃的水中有磚紅色產(chǎn)生，其余將不變色，由此可證明溫度對酶活性的影響。有少部分學生憑直覺發(fā)現(xiàn)有漏洞：①這個實驗中的變量是溫度，其余條件必須相同，遵循單因子變量原則，以排除無關(guān)變量對實驗結(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)充分進行；④該實驗結(jié)果不能用斐林試劑來檢測，而應(yīng)在3支試管中分別滴入1—2滴碘液加以檢測。因淀粉遇碘變藍，而當?shù)矸郾坏矸勖阜纸獬甥溠刻呛推咸烟呛螅{色就會褪去。用斐林試劑誤差就會很大。這樣情況下教師應(yīng)給予充分的肯定，有利于學生在直覺思維中形成一定的創(chuàng)新能力。因此，培養(yǎng)學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學生的自信心

成功可以培養(yǎng)一個人的自信，直覺發(fā)現(xiàn)伴隨著很強的“自信心”。從馬斯洛的需要層次來看，它使學生的自我價值得以充分實現(xiàn)，也就是最高層次的需要得以實現(xiàn)，比起其他的物資獎勵和情感激勵，這種自信更穩(wěn)定、更持久。當一個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)心將會產(chǎn)生一種強大的學習鉆研動力。例如在進行實驗“比較過氧化氫在不同條件下的分解”時，有的學生想到豬肝有腥味，價錢有些貴，能否有其他簡便的材料代替。在相互交流中，有的學生腦海中馬上閃現(xiàn)出土豆也可以，因為土豆細胞里有過氧化氫酶。這樣激發(fā)了學生的信心和熱情，使他們能積極主動地完成實驗。

無數(shù)事實證明，如果沒有直覺思維，就沒有假說和猜想，創(chuàng)造發(fā)明也就不復存在。因此，教師應(yīng)該在探究性實驗教學中，重視培養(yǎng)和訓練學生的直覺思維能力，有利于學生各種能力的培養(yǎng)和終身發(fā)展。

2生物直覺思維的培養(yǎng)和形成

在探究性實驗教學中，生物直覺思維的培養(yǎng)和發(fā)展有利于學生個性和特長的發(fā)展，并且獲得技能、經(jīng)驗，并能遷移運用，最終具備一定的探究創(chuàng)新能力。美國心理學家布魯納認為，應(yīng)該做更多的工作去發(fā)展學生的直覺思維。直覺思維能力可以通過多方面重視、學會從整體考察問題、注意挖掘問題內(nèi)部的本質(zhì)聯(lián)系，借助學習積累、親身體驗以及大膽嘗試等途徑加以培

養(yǎng)。

2.1生物學科的知識結(jié)構(gòu)和已有的生活學習經(jīng)驗，是產(chǎn)生直覺思維的依據(jù)

教師要求學生掌握一定的生物學知識，鼓勵學生多留心重視生物學知識積累，平時應(yīng)讓學生關(guān)注了解生物學科的最新成果、進展和信息，還要利用各種生物課程資源，使他們對本地區(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，有利于學生形成良好的直覺思維。

2.2注重觀察，培養(yǎng)學生的直覺思維

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，它依賴于對事物全面和本質(zhì)的理解，側(cè)重于整體上把握對象而不拘泥于細節(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。高中生物探究性實驗教學離不開觀察。通過觀察，能獲取和積累一些表象，獲取的大量感性材料，然后再進行科學的分析、比較、綜合、概括等抽象活動。在觀察之前，教師要給學生提出明確而又具體的目的、任務(wù)，指導學生從整體上觀察研究對象的特征。例如探究綠葉中有幾種色素時，不同的學生做出的色帶效果可能有差異，學生相互交流討論，努力培養(yǎng)學生濃厚的觀察興趣，同時使他們能逐步形成一定的直覺思維，更好的進行各種探究實驗。

2.3鼓勵學生主動參與探究實驗的準備工作，是學生形成直覺思維的源泉

許多生物探究實驗的內(nèi)容不是一節(jié)課就可以完成的，教師必須在實驗前做好大量的準備工作和預備實驗，以保證學生順利完成。教師可以在進行實驗準備和預備實驗時，有計劃地安排學生參與實驗準備工作，讓學生親身實踐，體驗具體事物，來激發(fā)學生的興趣和感性認識，促進他們對實驗的整體、深刻認識，開啟其直覺思維，提高其動手能力和創(chuàng)新意識。例如：探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化的實驗中，首先要配置培養(yǎng)液，培養(yǎng)酵母菌菌種。在此過程中學生互相探討，應(yīng)該進行不同組別的分裝，酵母菌的量應(yīng)一致，營養(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，學生每天觀察記錄，對數(shù)據(jù)進行處理，完成表格和數(shù)學圖形的繪制。最后學生思考討論，提出種群增長方式和條件，得出結(jié)論。

2.4啟發(fā)和鼓勵學生大膽操作、設(shè)計、想象，有計劃地培養(yǎng)學生運用直覺思維解決問題的能力

課余時，教師多給學生一些時間和空間，并且定時開放實驗室，讓學生選擇時間，自主地對實驗進行設(shè)計、選擇儀器設(shè)備、操作實驗過程，總結(jié)寫出報告。學生會遇到問題、產(chǎn)生各種好奇和幻想，教師要及時啟發(fā)、鼓勵，讓學生自己動腦動手，去探索完成。學生之間可隨機合作，相互交流討論。在這些活動中，通過教師不斷的啟發(fā)鼓勵，學生運用大膽的想象、嚴謹細致的態(tài)度，合理解決各種問題，這樣有利于考察和培養(yǎng)學生的魚覺思維。在生物探究實驗時，教師常常要引導學生運用想象作為基礎(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)學生進行豐富、奇特的想象。

3教師的指導作用在生物探究實驗中培養(yǎng)學生的直覺思維起著主導作用

在生物探究性實驗教學中，教師要積極的創(chuàng)造條件，按照課程標準，讓學生有效、安全地參與探究實驗活動，掌握基本技能，培養(yǎng)學生敏銳的洞察力，直覺思維能力、逐步培養(yǎng)成能應(yīng)用生物知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新能力。

教師在指導學生參與探究實驗過程中，要努力使學生初步學會生物科學探究的一般方法，包括提出問題、作出假設(shè)和實驗驗證等，注意學生直覺思維的培養(yǎng)，使學生逐步養(yǎng)成勤思細心的習慣。教師注意學生的一些合理的突想好奇，進行評價反思，有利于學生學習能力提高和思維能力的培養(yǎng)。實驗中可能出現(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)學生直覺思維，直接感受活動的樂趣。

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