高中生物教學學生實驗思維培養策略探析

江蕓

【摘要】實驗思維在生物學教學中占有重要地位，教師借助實驗案例展開相關操作，符合學生學習訴求，促進形象思維、歸納思維、演繹思維、聯想思維、抽象思維的建立，贏得學科教學主動權。生物實驗內容眾多，教師充分考慮實驗操作條件，為學生準備適合的實驗內容，其實踐應用價值更高。

【關鍵詞】高中生物；實驗思維；培養策略

所謂實驗思維，是指實驗研究需要具備的思維方法和思維路徑，是在實驗研究基礎上成長起來的思維方法和思維能力。在高中生物教學中，教師圍繞培養學生實驗思維展開教學設計和探索，充分利用實驗案例展開實踐研究，促進學生實驗思維的順利成長。形象思維、歸納思維、演繹思維、聯想思維、抽象思維等，都屬于實驗思維范疇，教師在實驗內容整合、實驗教學設計、實驗活動組織、實驗驗證探索等環節展開設計，能夠為學科教學注入豐富動力，促進學生學科核心素養的培養。

一、整合實驗內容，培養學生形象思維

生物學科教學有比較固定的教材內容，特別是實驗教學，教材設計都比較全面，演示實驗、探索實驗、觀察實驗、驗證實驗、模擬實驗等，教師在實驗教學組織時，需要深入教材之中，對實驗內容做分析和篩選，推出適合的實驗內容，為學生提供更多參與研究學習的機會，這樣可以獲得豐富學習體驗，促進其實驗思維的成長。演示實驗、模擬實驗、觀察實驗等，都能夠為學生帶來觀摩學習的機會，如果能夠讓學生近距離接觸甚至是參與到實驗操作環節，對促進學生實驗思維成長有更多助力支持。

教材中有豐富實驗內容，教師要做好整合篩選，為學生準備適合的實驗任務，讓學生自然進入到實驗環節，在主動觀察和操作過程中形成實驗思維。如教學人教版高中生物必修三“內環境穩態的重要性”，教師對教材內容做深度分析，設計實驗任務：比較自來水、緩沖液的溶液在加入酸或堿時pH酸堿度發生的變化，以及生物材料在加入酸或堿時pH酸堿度的變化，推測生物體是如何維持pH值穩定的。教師先準備好實驗材料，并將學生分成4人小組，要求學生參與實驗方案設計，并做好實驗分工，還要做好實驗記錄，對實驗結論做具體分析。小組實驗開始，學生先將25mL自來水倒入50mL燒杯中，利用試紙測試其起始的pH值，做好記錄，然后一次加一滴再驗算，輕輕搖動燒杯，再加入5滴后，利用試紙做測試，反復多次操作，最終加入鹽酸30滴后，將pH值測定結果記入表中。沖洗燒杯后，用緩沖液替代自來水，反復多重加入鹽酸，測量其pH值，做好記錄……教師指導學生做實驗數據分析，歸結出實驗結論。

教師推出分組探索實驗，指導學生做好實驗方案設計，組織學生展開有序操作，記錄實驗數據，并對這些數據做深入研究，其實驗思維得到有效開發。學生對探索性實驗有濃厚參與熱情，教師從實驗內容篩選、實驗方案設計、實驗操作分析等角度展開組織，為學生提供更多學習探索的機會，學生都能夠主動參與其中，形成豐富實驗體驗認知。

二、重視實驗設計，培養學生歸納思維

實驗教學需要方案設計，教師要學會放手，讓學生有更多參與機會，這對培養學生實驗思維有重要現實幫助。學生參與實驗方案設計時，教師要給學生更多設計提示，精心選擇實驗學習目標、設計實驗要求、明確實驗原理、選擇實驗器材、設定操作路線、安排實施步驟、評價實驗結果等，每一個環節都需要有科學安排，確保實驗的順利展開，促進學生實驗思維的成長。

學生設計實驗方案經驗不足，很容易出現一些缺陷，教師要注意發動學生展開集體行動，借助團隊力量展開實驗方案研究，可以大大減少問題的發生。高中學生有一定實驗體驗經歷，教師引導學生借助實驗舊知展開行動，能夠提升實驗設計品質。如教學“通過激素的調節”，教師引導學生做教材分析，要求學生對“沃泰默實驗”和“斯他林和貝里斯實驗”展開對應研究，并讓學生自由選擇，參與兩個實驗方案設計行動。教師將學生分成兩個大組，然后細分成若干小組，要求學生研究選定的實驗，圍繞“實驗假設”“實驗方法”“實驗步驟”“實驗現象”“實驗分析”等環節開展具體思考和設計，推出小組實驗設計方案，準備參與班級展示評選活動。學生領受任務后，展開集體討論，形成實驗最終方案。教師在學生具體研究過程中深入到學習小組，觀察學生設計表現，對實驗設計存在問題做進一步干預，為學生提供更多技術支持，確保實驗設計順利展開。經過一番操作，各個小組都能夠推出自己的設計方案。教材中有相關實驗內容可以參考，教師在具體指導時，主要關注實驗的準備、實驗結論分析等內容，要求學生展開深度思考，以培養學生實驗操作能力。在實驗方案評選環節，教師讓學習小組代表做展示介紹，其他學生做評價，給出推薦意見。經過多輪次的評選，最終推出最佳設計方案，教師圍繞方案做專業分析，為學生提供更多思考啟迪。

教師推出實驗方案設計任務，讓學生以團隊為單位展開研究和設計，為學生帶來更多學習啟示。教師針對學生思維認知特點做具體指導，成功激發學生參與熱情。從學生學習表現可以看出，教師教學設計是比較成功的。學生都能夠主動進入到學習小組，參與集體討論和探索行動，逐漸達成學習共識。教師組織學生做互動評選活動，為學生帶來更多理性研究的機會。學生對實驗方案設計科學性研究，這本身就是一種理性學習，教師做出具體的指導和組織，確保實驗方案設計評選順利展開。

三、創新實驗組織，培養學生演繹思維

實驗方案執行過程中，教師需要有科學組織的意識，確保實驗的平穩推進，順利落實實驗目標。高中學生有比較獨立的思想，對實驗有自己的個性認識，教師在具體指導時，要做好程序的梳理，近距離指導學生展開實驗操作，讓學生在親身實踐中建立實驗認知。生物實驗對實驗條件有不同要求，教師在組織學生參與實驗時，鼓勵學生做創新探索，推出更多替代性實驗，借助生活條件展開生物實驗，不僅能夠確保實驗的自然展開，還能夠培養學生良好學習習慣。

學生進入實驗環節，需要處理眾多實驗問題，教師在具體輔助時需要有選擇意識，選擇合適的出手時機，有些問題需要學生獨立面對，有些問題需要教師提前提示，有些問題則需要教師親自干預，確保實驗順利展開。如教學“植物生長素的發現”，教師綜合分析實驗內容，推出具體的實驗任務：這里有完整胚芽鞘和剝除尖端的胚芽鞘，先做觀察，了解胚芽鞘的結構和特點，設計光照實驗，做出實驗預測，對胚芽向光性做判斷，然后將這些胚芽放入到紙箱子之中，利用單側光刺激的方式展開實驗程序。學生根據教師引導進入到實驗設計和操作環節，制作適合的實驗箱子，在箱子側面留出光照口，將胚芽放入其中，將紙箱放到陽光下曬，通過觀察和操作，建立實驗數據。因為實驗需要較長時間，教師要求學生做跟蹤觀察，記錄相關數據信息，展開實驗分析，對實驗猜想做驗證。在實驗觀察期間，學生及時反饋實驗觀察情況，教師針對學生反映問題做具體分析，為學生做出更多專業解釋，確保實驗程序順利推進。

教師推出實驗任務后，鼓勵學生做實驗方案設計，利用多媒體幫助學生做實驗程序梳理，為學生提供更多實驗操作服務。學生順利進入到實驗設計、實驗猜想、實驗操作、實驗總結環節，對實驗數據做分析和歸結，自然形成實驗認知積累。生物實驗有學科特點，對實驗條件要求都比較嚴格，教師指導學生做實驗操作，讓學生合理利用生活材料助力實驗，獲得不錯輔助效果。創新實驗組織，教師需要掌握學生學情，對學生操控能力有準確判斷，這樣才能做出準確設計和指導，讓更多學生都能夠自然進入到實驗環節，在深入探索中建立實驗認知基礎。

四、強化實驗探索，培養學生聯想思維

學生進入實驗環節后，教師要跟進指導，對實驗環節做梳理，對實驗結論做預測，讓學生參與實驗中每一個環節的實踐，引導學生進入到實驗核心，在反復論證基礎上建立實驗認知。探索實驗、驗證實驗、觀察實驗等，都具有探索實踐的意味，教師組織學生主動操作和思考，對實驗結論做深度分析，促進學生學科知識的順利內化。學生大多有主動探索的意愿，對實踐性實驗有更強認同感，教師要抓住學生思維走向，做出針對性指導，讓學生在主動參與過程中建立實驗思維基礎。

探索實驗過程中可能遇到多種問題和困難，教師在學生主導實驗操作時，需要隨時出手相助，為學生順利展開實驗環節提供必要服務。學生操作實驗的能力參差不齊，出現操作問題是常事，教師跟進觀察非常有必要，確保實驗順利推進。如教學“種群數量的變化”，教師對教材內容做深度發掘，篩選出實驗任務：探究培養液中酵母種群數量的動態變化。在實驗設計環節，教師要求學生積極參與設計工作，經過師生互動，最終歸結出實驗關鍵點：利用血球計數板在顯微鏡下直接計數，其優點是直觀快速，適用于稀釋的菌懸液培養基中菌體的計數，利用計算公式展開計數總結……學生進入實驗操作階段，教師跟進觀察和指導，利用多媒體放大展示，指導學生做觀察和計算。為追求實驗精確性，教師在實驗操作過程中，組織學生開展實驗觀察經驗交流活動，鼓勵學生做方法介紹，適時傳授經驗方法，讓學生在操作中建立方法體系。教師鼓勵學生做創新嘗試，以提升觀察計算準確性。觀察實驗與計算相結合，增加了實驗難度，學生主動展開操作，教師及時提供輔助，實驗按部就班展開，實驗效果顯著呈現出來。

學生對實驗有不同體驗，教師全程監督學生實驗操作，發現問題及時解決，與學生展開多重交流和互動，為學生提供最到位的服務，確保實驗順利展開。生物實驗需要專業器材支持，如顯微鏡的應用，需要操控者掌握更多技巧和方法，教師從不同角度做引導和輔助，為學生展開主動性操作創造條件。特別是讓學生展開互動交流，對操作經驗做歸結，為學生展開實驗操作創造良好環境。學生進入實驗后，其學習體驗呈現差異性，教師組織學生做實驗交流活動，為學生內化實驗認知創造機會。

五、關注實驗總結，培養學生抽象思維

實驗過程、實驗結論、實驗效果等因素，都是需要科學評價和分析的，教師要為學生做實驗總結提供更多幫助，通過理性分析和探索，建立實驗認知基礎。學生對實驗的感知成長需要一個漸進過程，從感性走向理性、從表象走向深刻，教師要及時做出輔助，對實驗現象做整合處理，讓學生在實驗探索過程中建立實驗思維。實驗總結需要學科知識的支持，教師引導學生做實驗分析時，要給學生提供更多實驗數據，教師和學生一起參與實踐操作，這樣可以獲得最佳探索效果。

關注實驗總結，教師要對學生參與實驗情況有清晰了解，以便做出科學引導，為學生展開實驗總結提供必要幫助。學生面對實驗數據時，往往找不到整合處理的方向，教師有豐富實驗經驗，要做好教學觀察，根據學生需要做出具體判斷，為學生提供必要的路線規劃建議，確保實驗分析總結學習順利推進。如教學“人口增長對生態環境的影響”，教師為學生準備的實驗任務是：成立調查小組，深入到社會生活，對人口增長過快給當地的生態帶來的影響進行調研，寫出調查報告，需要有調查設計、調查過程、調查數據分析、調查結論。這是一項調查性實驗任務，雖然沒有學科實驗器材的支持，但調查任務并不輕松，調查分析同樣需要具備嚴謹的實驗思維。學生開始組建學習小組，教師指導各個小組做調查方案規劃。在調查內容選擇時，教師給學生以具體的指導：人口增長對生態的影響主要體現在土地資源的壓力、水資源的壓力、森林資源的壓力、能源礦產資源的壓力、生活環境和生態環境的壓力。學習小組集體研究調查方案，并做好成員分工，利用多種信息渠道搜集相關信息，對諸多信息數據做綜合分析，得出調查結論。在調查成果匯報階段，教師要求調查小組對調查過程和數據可靠性做具體介紹，對調查結論做闡釋，要求其他學習小組做出評價意見，課堂研究氣氛逐漸形成。經過集體評選，一批調查成果被確認，教師對學生創造性學習給予更多正面點評，為學生對接生活展開實驗操作提供豐富借鑒。

教師設計社會生活調查任務，這不是標準的實驗學習任務，但帶有探索意味，與探索實驗有更多契合點，其訓練價值很高。學生對社會調查類學習活動有不同訴求，教師針對性做出設計和指導，為學生規劃清晰操作路線。學生對調查數據做科學分析，作出調查結論，為調查行動畫上圓滿句號。

生物學科有豐富實驗內容，教師圍繞學生實驗思維培養展開教程設計，能夠為學生帶來更多深度學習的機會。實驗教學實踐探索過程中，教師校準教學方向，針對學生實驗思維培養展開教學實踐和探索，能夠生發更豐富教學啟動力。學生有實驗探索的主動意愿，教師抓住學生學習心理展開設計，為學生順利進入實驗創造良好條件，其歷練效果更為顯著。

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