基于培養學生思維品質的初中生物學實驗教學嘗試

彭汀汀

(江蘇省南京市雨花臺中學 210012)

生物學實驗教學的目的不僅是知識概念的傳遞、操作技能的培養，更重要的是要讓學生在親歷實驗探究過程的同時，鍛煉和發展科學思維。筆者結合多年的教學實踐，對初中生物學實驗教學助力學生思維能力培養做了一些嘗試。

1 增添實驗材料，提高學生思維的批判性

生物學的發展離不開批判性思維。隨著人類對周圍世界的探索不斷深入，會涌現新的問題，面臨新的局面，這就需要研究者與時俱進，大膽否定和改進過去的一些認識和做法。現在的學生是科學研究的繼承者，他們是否具有思維的批判性從某種意義上決定了未來科學發展的態勢。如果實驗教學中，教師只局限于教材中的實驗材料，勢必會禁錮學生的思維。為了培養學生思維的批判性，筆者試著從實驗材料的選擇做起，靈活選用一些生物材料作為補充，引導學生利用不同的實驗材料進行探究，從而在實驗操作的修正過程中，鍛煉學生思維的批判性。

例如，探究“綠葉在光下產生淀粉”時，筆者將班級分組。每組除用天竺葵作實驗材料外，還可從蠶豆、小白菜或錦葵等材料中選取一種進行實驗。在組內、組間實驗對比分析過程中，學生會發現不同實驗材料暗處理、酒精脫色、碘液染色等環節會存在一些差異。教師順勢引導學生得出各處理環節上的不同跟葉片的角質層薄厚、生長狀態以及植物自身淀粉含量有關。啟發學生根據具體情況對實驗進行靈活調整，這種批判性思維的建立是學生今后獨自開展實驗探究所必需的。

2 定性轉定量，加強學生思維的嚴謹性

定性實驗的優勢在于通過實驗現象能快速地驗證某項結論是否正確，但因為欠缺一些實驗數據的支撐，不利于學生縝密思維的建立。而定量實驗一般經過科學地收集數據、理性地分析數據，從而形成概念、建立模型、驗證假設。筆者嘗試將教材中的幾個定性實驗延伸為定量實驗，使學生在有數據支撐的情況下得出實驗結論，幫助學生提高思維的嚴謹性。

例如，“人體呼吸過程中二氧化碳含量的變化”是一個定性實驗，通過直觀觀察，學生可以快速得出“人呼出氣體中二氧化碳含量增加”的結論。筆者將該實驗引申為定量實驗： ①取兩個大小相同的塑料袋，一個裝滿空氣后扎緊，一個用嘴吹滿氣體后扎緊；②用兩個50mL規格的注射器分別從兩個塑料袋中抽出40mL氣體；③分別注入兩個裝有10mL澄清石灰水的小瓶中，觀察石灰水的變化。

再如，探究“外界溶液濃度與細胞失水和吸水的關系”時，如果有具體的數據支持，可讓實驗結果更具有說服力。實驗步驟： ①挑選長短、粗細基本相同的15根新鮮綠豆芽，均分成3組；②分別用直尺測量每組綠豆芽的長度并記錄下來；③將3組綠豆芽分別放在濃鹽水、豆芽研磨汁和清水中；④十分鐘后取出，用吸水紙吸取表面浮液后，用直尺再次測量每組綠豆芽的長度并記錄；⑤繪制表格，比較綠豆芽前后長度的變化。

3 “一物多用”，培養學生思維的系統性

思維的系統性主要體現在全面、整體、有聯系地認識事物。生物與環境之間、不同物種間、不同個體間都是普遍聯系、不斷發展的。因此，生命奧秘的探索者要具備系統思維的能力，不能片面、孤立地看待研究對象。在初中生物學實驗中，會發現一些生物材料“身兼數職”，這些生物不同時期、不同部位被用于不同目的的探究實驗。筆者嘗試將這些相關聯的實驗匯總在一起，旨在培養學生思維的系統性。

例如，①洋蔥的鱗片葉表皮細胞可以用于觀察植物細胞的結構，也可用于探究植物細胞的吸水和失水，根尖可用于解密細胞分裂的具體過程。②土豆切成條，可被用做葉片徒手切片的夾持物；可用來探究外界溶液濃度與植物細胞吸水或失水的關系；制成臨時玻片標本，可用來觀察細胞中的淀粉；研磨成泥制成馬鈴薯提取液，還可用來探究過氧化氫酶對過氧化氫的分解作用。③蠶豆葉的下表皮是觀察氣孔結構的理想材料，蠶豆豆莢是觀察果實和種子結構的理想材料。④水綿在探究植物細胞結構時可用來觀察特殊條帶狀排布的葉綠體，在探究生物多樣性時可作為多細胞藻類的代表，在探究光合作用場所時也是理想材料。

4 實驗串聯，鍛煉學生思維的遷移性

“觸類旁通”“舉一反三”是思維遷移能力的體現。啟發學生思維遷移能力，既是啟發學生利用已有的知識、經驗去思考與之相類似、相關聯的問題。初中生物學實驗中有許多實驗是有共同點的，筆者將這些實驗串聯起來，層層推進，引導學生由已知推未知，激發學生思維的遷移能力。

例如，“淀粉遇碘變藍”因現象明顯、操作方便，在初中教材中常被用來鑒定淀粉，涉及的實驗有“綠葉在光下制造淀粉”“綠色植物光合作用吸收二氧化碳”“鑒定食物的營養成分”和“口腔中的化學性消化”等。其中，“綠葉在光下制造淀粉”是學生首次接觸如何用碘液鑒定淀粉，“綠色植物光合作用吸收二氧化碳”是在此基礎上進一步通過鑒定淀粉來判斷二氧化碳是否是光合作用的原料。“鑒定食物的營養成分”是從營養的角度確定淀粉的營養價值，“口腔中的化學性消化”則將鑒定淀粉的方法應用于驗證唾液淀粉酶對淀粉的消化作用。四個實驗串聯起來，以“淀粉遇碘變藍”為主線，引導學生進行思維的遷移，可從植物遷移到人，從天竺葵葉片遷移到小麥種子，從光合作用遷移到消化作用。

5 宏觀與微觀觀察相結合，啟發學生思維的邏輯性

初中生物學教材中安排了大量的觀察實驗來幫助學生了解生物體的結構。宏觀觀察主要憑借肉眼，剖析生物體的結構組成；微觀觀察則是借助顯微鏡等工具，從細胞、細胞器等微觀層面入手，了解生物體的組成。教學實踐中，筆者將宏觀觀察和微觀觀察有機結合起來，啟發學生邏輯分析觀察對象宏觀結構特點與微觀結構排布之間的必然聯系。

例如，“探究腎的結構”時，先解剖豬腎，認識腎由腎皮質、腎髓質和腎盂三部分構成。然后顯微鏡觀察腎單位玻片標本，認識腎單位由腎小體和腎小管組成。再將宏觀和微觀結構觀察結果聯系起來，幫助學生理解腎皮質因腎小體主要集中在此，所以顏色較深；腎髓質因腎小管主要排布于此，故而顏色較淡。

(基金項目：南京市“十三五”教育科學規劃課題“以探究活動為載體培養學生思維方法的實踐研究”，L/2016/279)