談課堂教學中生物學實驗思想的建立

李紅宇

摘 要：從認知規律入手利用經典實驗中的思路，增強學生對實驗的分析能力，學會從結果中找出結論，最終找到實驗的一般

思路。

關鍵詞：經典實驗；認知規律；有效性

生物學是一門實驗的科學，它在實驗中建立，在實驗中發展，也將在實驗中不斷完善。生物教師作為學生對于生物知識獲取的啟蒙者，應該不斷滲透、強化學生的生物學實驗思想，讓學生真正意義上把握生物這一門學科。這就必須在符合學生的認知規律的前提下才有可能實現，認知規律告訴我們：學生在掌握知識的過程中包括了同化—順化—平衡的一般模式。人的認知發展不是一種數量上簡單累積的過程，而是一個能動的、連續的、不斷建構的過程，同時這種建構是開放的，每一階段都是前一階段的延伸，而前一階段的認知是后一階段認知構建的先決條件。它的基本內容如下：

植物生長素的發現這一節內容介紹的生長素的發現歷史中，有層層相扣的經典實驗，有嚴密的邏輯關系，蘊含了深刻的科學道理，是運用認知規律來培養學生建立科學實驗思路的好材料。在這一節課中我嘗試了這樣的教學思路，以引導學生去建立科學的實驗思想。

一、從科學原則出發，增強學生的實驗分析能力

當個體在感受到外部信息時，會對信息輸入進行改變、過濾，按照自己的認知把它們納入頭腦中原有的認知結構之中，使之成為自身的一部分；同時，原有的認知結構內含得到了擴大。在這個實驗過程的教學中，對于每一個科學家實驗的設置和結果，書本無疑是講的非常明確的，那么，教師的任務就絕不應該是照本宣讀，把結論強灌給學生，這樣的結果就像讓他們喝了一杯淡而無味的白開水，你講得東西一會兒就消散于他們的汗液中不見蹤影。所以，我思考用他們已知的實驗科學原理來引導他們來分析這些實驗，從而加深對生物實驗原則的把握。課堂的一開始我就設計回憶生物學實驗的兩大原則：對照原則和單因子變量原則，然后，讓學生分析每一個實驗是如何體現這些原則的？例如：

在實踐這個想法后，我發現雖然每一個實驗學生都能比較正確地分析變量，找出對照的思路，但是對于結論的描述沒有頭緒，不能很好地表達出來。而且學生對這些實驗只停留在單純地認識每一個獨立實驗的階段，沒有從整體上把握它們的聯系，所以給出的結論有本末倒置的現象。例如，有的同學對達爾文實驗一開始就得出結論，生長素能促進胚芽鞘尖端的生長。這促使我又開始了下一步的思考，怎樣才能讓學生邏輯地掌握這些實驗連貫的本質呢？如何讓學生正確地得出實驗結論？

二、找出聯系，從結果到結論

當個體遇到有些新的信息無法用原有的認知結構來同化時，就會對原有的認知結構加以修改，或者重建以適應環境，這就是順化的過程。從學習的角度看，順化也就是修改原來不完整、不全面，甚至是錯誤的概念、觀點、方法，從而得到新的認識、解決新問題的過程。

1.找出“沖突點”

在設計前首先要弄清楚學生原有的認知結構是怎樣的？這種認知與新知識和新問題發生沖突的地方可能會在哪里？幫助、引導學生找到這些“沖突點”，加以分析、解決，調整原來的認知結構。例如，在教學達爾文的實驗后，教師可以設計提問“生長素有沒有被發現”的問題來糾正學生所下的結論中出現生長素的錯誤。

2.創設新情境

在教學中創設出能夠與學生原有的認知發生沖突的、新的問題情境，通過這種沖突，使學生發現自己的認知缺陷，加以分析和解決，從而使認知結構得到發展。例如，在拜爾實驗前提問如果沒有單側光會不會出現彎曲生長的現象呢？引起大家對于向光性本質的思考，而不是僅僅停留在表層。

3.挖掘內在聯系

在研究了實驗解決的問題后不難發現，整組實驗都是為了找到向光性的本質，都是在原有實驗的基礎上作的進一步的探究，所以，我用問題把每個實驗沒有探究的問題加以梳理，引導學生去設計下一環節和書本的經典實驗進行比較。我設計的串聯方法使學生把這組實驗看成一個整體，而不再脫離開來，使這些實驗的結果也呈現一定的推進關系，深化了學生的記憶。

4.從結果到結論

學生對于結論的描述總會出現一定的偏差，我將結果與單因子變量緊密聯系，啟發學生從中得出有邏輯的聯系，那就是最簡單的結論表達的方式。例如達爾文實驗，學生總結單因子變量有單側光，尖端的有無，感光部位（尖端）和彎曲部位（尖端以下伸長區），結果是向光彎曲生長（背光側比向光側生長快）。那么結論的構建就是單側光刺激了（感光部位）尖端，使（彎曲部位）尖端以下伸長區（背光側比向光側生長快）出現了向光彎曲生長。由此讓學生學會簡單的串聯的方法，幫助他們寫出符合實際的結論。

了解這些東西之后，學生能不能應用其中的思路來解決實際的問題呢？我通過一些習題發現學生對于實驗的結論印象深刻，但是用到具體題目中還沒有想到這些實驗中的具體方法。我想教師這時候的任務就很明確，幫助他們舉一反三，找到實驗的思想精髓。

三、借助經典題，強化思路

同化是認知結構數量的擴充，而順化則是認知結構性質的改變。個體就是通過同化與順化這兩種形式來達到與周圍環境的平衡：當個體能用現有認知結構去同化新信息時，他就處于一種平衡的認知狀態。而如果現有的認知結構無法同化新信息時，平衡即被破壞，個體就會作出順化，來修改原有的認知結構或創建新的認知結構，順化的過程就是尋找新的平衡的過程。個體的認知結構就是通過同化與順化過程逐步建構起來，并在“平衡—不平衡—新的平衡”的循環中得到不斷的豐富、提高和發展。所以我把本節課最后部分的重點放在經典實驗思路的應用，通過一些實驗中體現出的上述思路，把經典思想以題目呈現出來，讓學生把前面把握的科學實驗原則，經典實驗方法進行應用，從而掌握實驗設計的一般方法，達到新的平衡的狀態。這一節課我重點發掘出幾個要點：①拜爾實驗，荷蘭學者Frits.Went的實驗條件都在黑暗中，可排除單側光對實驗結果的影響。②當研究某種激素的作用時，要考慮是否需要排除已有激素的影響。如：胚芽鞘尖端該如何處理？③怎樣處理相關數據使實驗更準確？

上完這一節課以后，我覺得自己對于經典實驗的教授課又有了新的認識，我們不能僅僅看到這些實驗的表象，還要透過現象找到其本質：一種實驗思想精華。從認知心理發展的角度來看，幫助學生通過同化和順化來完成好自我調節使認知結構得到發展，是一切教學活動的中心任務。這個任務完成得好的教學應該就是有效教學，這個任務完成得不好的教學應該就是無效教學。學生的認知結構能得到有效的發展，學生必然會找到解決問題的正確方法，體驗到學習的快樂。

同時我感覺到課堂上的不足是提問涉及的面較小，要把全體同學的積極性都調動起來，我的設想是利用分組進行具體實驗的操作，然后從各組經典實驗中再現結果，讓同學們都參與其中，并結合同學的講解來進行，這是我在以后課堂教學中具體要努力的方向。

實驗思想是智慧的閃光，是經驗的積累，是學生寶貴的財富。教師應該不遺余力地在日常課程中滲透這一思想，讓它成為學生解決問題的一部分，這才是一個生物教師的重要職責。

參考文獻：

皮亞杰.皮亞杰教育論著選.北京：人民教育出版社，1990.

（作者單位 江蘇省常熟市中學）