高中生物學實驗教學中學生科學思維培養的實踐研究

許凱亮

摘要：隨著教育改革和素質教育的不斷深入，越來越多的教師意識到培養學生核心素養和綜合能力的重要性，這也對教師的專業水平和教學本領提出了更高的要求。高中階段的學生已經具備了一定的學習能力、思考能力和認知能力，是培養學生的科學思維的關鍵時期。而實驗是高中生物教學的重要載體和基礎，可以有效培養學生科學思維和實踐能力。本文將圍繞如何在高中生物學實驗中培養學生的科學思維這一論題進行淺析。

關鍵詞：高中生物;實驗教學;科學思維;培養策略

引言：

核心素養一經提出就得到廣大教師的廣泛關注，其中科學思維能力是核心素養的重要組成部分，對學生的生存和發展都發揮著不可替代的作用。高中生經過九年義務教育的學習，已經具備了一定的學習能力、判斷能力、認知能力，但在科學思維和創造性思維上表現較弱。生物是應用性和實踐性較強的學科，生物學實驗可以有效培養學生的科學思維和創造性思維，所以高中生物教師應該巧妙運用實驗開展教學，給予學生充分的思考和探究的時間，從而促進科學思維的發展。

一、鼓勵學生自主開展實驗

實驗是高中生物學科教學的重要組成部分，生物是注重實踐的學科，通過開展生物實驗活動，學生的自主思考和探究能力可以得到有效提升。在新課改的背景之下，高中生物教師應該立足于教材，帶領學生共同設計好實驗目的、實驗步驟、實驗原理、實驗結果判斷方式，在開展實驗過程的過程中，教師盡可能地減少介入，將實驗活動的時間和機會完全交給學生，由學生自主選擇實驗主題、實驗器材和實驗方法，鼓勵學生多觀察，多聯想，多思考，多提問，通過自主探究的方式探究出問題解決方法，從而達到培養自主探究能力和科學思維的教學目標[1]。

例如，高中生物教師在進行浙科版高二必修三《神經系統的結構和功能》一課的教學時，可以運用實驗培養學生的科學思維和探究能力。在講解反射的時候，可以組織學生進行膝跳反射的實驗，逐步完成設計實驗目的、設計實驗步驟、進行實驗、總結結論的實驗過程。教師應該將學生分為兩人一個小組，一位學生坐在椅子上，一條腿著地，另一條腿放在這條腿上。另一位學生用手掌內側邊緣，快速敲擊受試學生的上面一條腿膝蓋下的韌帶。通過觀察，學生會發現被敲擊的這條腿會突然向前伸出。出現這個反應的原因是膝蓋下的韌帶存在感受器，感受器受到刺激，產生神經傳導，神經傳導到脊髓中，產生肌肉收縮。學生通過自主完成實驗全過程，會對反射和神經的概念理解的更加透徹，也會可以培養科學思維和創新性思維。

二、開展合作學習

大部分的生物實驗都不是一個能完成的，需要多人合作。在開始實驗前，應該根據學生的學習能力、實踐能力、邏輯思維方式、行為習慣、性格特點等，將學生合理分為幾個4人小組，落實“同組異質，異組同質”的分組觀念，這樣可以達到互幫互助、知識互補的效果，也可以使實驗更科學、更嚴謹。教師也應該根據學生的實際情況在每組選出一名組長，在實驗過程中，起到領導和督促組員進行生物實驗的作用。將小組合作學習法與生物實驗相結合不僅可以使生物實驗進行地更順暢、更安全、更科學，更可以培養學生的團隊協作能力和動手實踐能力和科學思維能力。

例如，高中生物教師在進行浙科版高二必修三《高等動物的內分泌系統與體液調節》一課的教學時，可以組織學生小組合作的形式進行“甲狀腺素促進蝌蚪變態”的實驗。將學生分為幾個4人小組，每一小組分配四個魚缸、培養皿、燒杯、量筒以及一定量的甲狀腺激素的藥，組員也可以自行準備吸水管、漁網、坐標紙和蝌蚪。將四個魚缸標上1234的序號，并且注入兩千毫升的自來水和少量水草，再分別放入蝌蚪。1號魚缸不放入藥物，二號魚缸放入5mg的甲狀腺藥物，三號魚缸放入20mg的甲狀腺藥物，四號魚缸放入40mg的甲狀腺藥物，并且每天進行換水和投藥，連續進行兩周觀察蝌蚪形態。學生會發現在有藥物魚缸中的蝌蚪出現變態發育，尾部縮短，相繼長出四肢，且藥量越大，效果越明顯。學生通過小組合作實驗會使實驗步驟更加嚴謹，邊實驗邊觀察邊思考，從而可以有效培養科學思維[2]。

三、注重問題的引導性作用

高中階段的生物實驗多為驗證性質的，在學生進行推理和驗證的過程中，探究性實驗成為關鍵詞，而探究性實驗是以問題為基礎的。所以高中生物教師應該引導學生注重問題的引導性作用，通過實驗對問題進行分析、推理，對實驗結果進行歸納、比較和分析，從而對問題做出一定的闡釋。最后，也可以組織學生進行小組談論，以發展對問題的認識，促進科學思維的發展。

例如，高中生物教師在進行浙科版高二必修三《生物圈》一課的教學時，需要組織學生進行“設計并制作生態瓶”的實驗。在實驗前，教師可以向學生拋出問題，生態系統的種類有哪些？目標生態系統的主要生物群落和無機環境是怎樣的？引導學生先探究問題，總結出實驗預測結果，再進行實驗驗證自己的猜想是否正確。這樣可以有效拓展學生的科學思維[3]。

結束語：

綜上所述，高中階段是培養學生的綜合能力和核心素養的關鍵時期，生物作為理論性和邏輯性較強的學科，起到培養學生的科學思維和創造型思維的作用。所以高中生物教師應該創新教學理念和授課方法，開展實驗教學，將學習的主動權交給學生，鼓勵學生自主參與和完成實驗活動，通過多種方法培養學生的科學思維和創新思維能力，也可以有效提升核心素養。

參考文獻：

[1]顏曉琪. 基于科學思維素養的高中生物學實驗教學優化[D].山東師范大學，2020.

[2]王麗.從科學思維品質的視角談高中生物學實驗教學的策略[J].生物學教學，2019，44（07）：37-38.

[3]陳薇. 高中生物學實驗教學培養學生科學探究能力的研究[D].華中師范大學，2019.