基于核心素养下生物实验思维的培养策略分析

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  摘 要:生物学是一门实验性非常强的学科,科学实验的核心就是科学的思维,科学思维是生命观念的探索途径,是生物学科素养的重要内容。由于生物学科研究对象的特殊性,运用的科学思维也更加的复杂和灵活。因此实验思维的培养利于学生更好地去探索生命的本质、领悟生命的真谛。
  关键词:核心素养;生物实验;科学思维;探究能力
  一、 生物学科素养的理解
  生物学科核心素养包括生命观念、理性思维、科学探究和社会责任。生命观念是指認识和研究生命现象的一种理念和方法。包括结构和功能的关系、进化和适应关系和稳态和平衡关系等。理性思维是指尊重事实、理性思考,培养学生学会用逻辑推理的方式解决问题。科学探究是指善于观察生活中的现象并提出问题,采用合适的方案探究问题的能力。社会责任是指灵活运用所学的生物学知识参与个人或社会事物谈论。能够揭示生活中的伪科学,传播健康的生活理念、宣扬环境保护、关爱生命的理念。培养学生具有一定的生物学核心素养是生物课程的价值观追求,也是生物教学目标之一。目标的达成需要具有连续性和递进性,因此教师在制订每一章、每一节课甚至每个教学活动时,都要全面考虑到素养目标时候能够有效落实。科学技术迅猛发展,提升学生核心素养和创造能力至关重要。
  二、 生物实验思维的重要性
  “实验教学”是指教师组织学生在实验室或校园内外开展的教学活动,实验教学是生物学课程的特点,也是生物学教学的基本形式之一。生物学中的概念、原理和规律大多是由实验推导和论证出来的,从全国卷近几年的高考试题来看,实验题一直占有较大的比重,而且是考生较难拿分的难点。如何培养学生科学的实验思维去完成考题,去发现并解决生活生产中的问题,去探索并揭示自然中的奥秘对于学生尤为重要,这也是促成学生达成生物学核心素养的重要内容。
  生物是一门实验性非常强的学科,生命科学的发展归功于科学家千万次实验的探索和不断的突破,而目前所学的生物学概念、理论是都是众多科学家实验结晶。培养学生科学的思维和探究能力甚至比单纯的学习知识更重要。生物实验从实验目的、实验步骤、结果分析、实验结论的总结,都依赖于科学的思维方法,思维方法指导着问题的思考和解决。只有具备科学的思维方法才有利于生物现象和生命规律的揭示,才能发现生命的本质与内在联系,才能具备生物学科的核心素养。如何在日常一点一滴的教学中逐渐渗透和培养学生的实验思维呢?
  三、 生物实验教学中的问题
  在生物实验教学过程中,教学目标不再是学生理解和掌握实验的原理、步骤和记忆实验结论。生物核心素养下,教学目标更倾向于掌握生物实验的理性思维,提高探究意识、探究精神和探究能力。对于当代学生要全面发展,科学思维方法比实验本身的结果更为重要。思维的方法是灵活的、是有创造性的、是可迁移的。它将化身为学生学习其他领域的技能、手段和工具。目前的中学生生物实验的教学中存在一些问题。
  目前生物实验教学中,部分教师依然侧重实验的理论讲解,突出实验细节中的考点,忽略对学生实验思维和探究能力的培养。实验过程中,教师给予学生过多过细的指导,从实验设计到实验步骤逐步地详细地讲解促使学生可以最快得出实验结果。这导致学生缺少遇到问题和主动解决问题的情景,缺少探索和自由发展的环境。这样的情境中,自然解决实际问题的思维方法就无法得到锻炼,这不利于学生核心素养的培养,更加不利于当今的高考模式。在实验教学中,教师常常将实验部分与理论知识分离开来,逐一攻克,使得学生更好地明确本节课的学习内容方便记忆,使得学生无法将实验和理论很好地统一起来形成有机的整体,不能将其形成一种动态的知识体系。综合以上问题,每一位生物教师都应该转变和更新教学思路,重视高中教材中的实验部分,重视学生科学的实验思维的培养,有效地提高学生实验思维能力和学习探究意识。
  四、 学生实验思维的培养策略
  (一)重视课本中经典实验的教学
  生物教材中有很多经典的科学实验和实验科学史,如观察植物细胞的吸水和失水、观察叶绿体形态和分布、探究酵母菌细胞呼吸的方式等。面对这些内容教学时,教师不要只是被动讲解,而是要更加积极地调动学生的主观能动性、设计问题、激发学生的兴趣,通过一系列的问题串,引发学生主动深入的思考,逐层抽丝剥茧最终得出属于自己的实验结论。例如:探究温度对酶活性影响实验,教师提问实验中的自变量是什么?因变量是什么?实验中自变量该如何设置?因变量该如何检测?实验结果是什么?如何控制其他因素对实验结果的影响?实验结论是什么?对于以后实验的操作和实施有何启示?在一系列的追问中完成了本节课的内容。植物向光性的探究历程,先让学生阅读达尔文的实验过程,然后思考教师设置的问题。为什么要分别遮盖胚芽鞘尖端和它下面一段呢?胚芽鞘弯曲生长的是哪一部分?感受单侧光刺激的又是哪一部分?这一“影响”可以向下传递,猜猜“影响”应该是什么?这种“影响”可以导致背光面比向光面生长快与它在胚芽鞘的分布有什么关系?在实验的讲解中,不仅要引导学生提出问题,而且还要引导学生通过探究合作尝试去解决问题,在不断的提出和解决问题的过程中,逐步接近实验结果,最终得出实验结论。教师引领学生分析实验的设计理念和巧妙之处,注重引导学生总结各类实验的探究方法和过程。
  (二)借助试题提高实验思维的能力
  在平时的教学中,教师要引导学生对题目进行深刻地详细地分析,排除干扰信息,提炼出实验目的,借助实验思维确定实验方法和步骤,提高实验能力。教学中,教师可以根据需要,按照实验的分类,制订出各类实验的专项练习。提高学生对实验目的的提取能力、提高实验的设计能力、提高归纳和表述能力、提高比较和推理能力。实验思维能力的提升离不开教师的引导,更离不开习题的训练。虽然高考已经适当降低生物实验题的难度,但是实验仍然是高考的重点,同样也是学生的难点。实验题的突破依赖于实验思维的培养,核心素养的提升,依赖于日常的慢慢积累和能力的逐步提高。实验思维的培养是一个缓慢的逐渐的过程,渗透于每一节新课和习题课中。教师只有注重新课和习题课的配合才能逐渐地提高学生的实验思维。   (三)开放实验室,理论与实践有机结合
  知识是能力的载体,实践是能力的检验。学以致用,学习到的课本的基础知识要应用于实际去解决问题,这也是学科素养是学生的要求。近几年的生物高考题中也体现出检验学生理论联系实际、学以致用的能力。因此在平时的学习过程中,教师应当尽量多安排一些实验课,以此增加学生亲自动手实验的机会。现在有些高考题设置的问题,如果学生没有亲自做过实验是很难答对的。例如:2011年江苏高考第10题考查用光合显微镜观察多种多样的细胞、植物细胞的质壁分离和复原以及生物组织中化合物的检测。解题的关键在于光合显微镜下能“直接”哪些细胞结构。在光合显微镜下可以直接看到叶绿体、紫色的液泡、经过染色的染色体和线粒体、脂肪等。花生子叶和线粒体未被染色,紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞也很难观察到细胞核。由此可见,提高学生的动手实践能力有利于学生的全面发展。
  (四)将知识转化成一种思维方法
  掌握了一个领域的核心知识可以解决该领域80%的问题。同样,学生在掌握了一定的生物学知识必然可以解决一定的实际问题。因此,目前高考出题更加倾向于联系生活实际或者联系科学前言。那么如何引导学生将知识转化为一种思维方法或者解決问题的能力呢?一是将知识向问题靠拢,每学习到一个知识就让学生去思考依靠这个知识可以解决什么问题,然后记录下来。二是将问题向知识靠拢,当遇到问题的时候想一想用什么知识或模型去解决这个问题。三是刻意练习,通过系统的强化训练增强知识与问题的关联性和惯性。知识通过学习在大脑中形成了记忆,是记忆就存在遗忘,但是将知识转化成思维和能力后或可伴随人们一生。
  学习贵在培养思维、提高能力。实验中有意识地训练和培养学生的思维方法是生物教学的目标之一,也是学科素养对教师的要求,同时也是发生学生探究和创新能力的关键。帮助学生将生物学知识转化成系统的科学思维方法将使学生受益一生。
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  作者简介:杨冬爽,黑龙江省佳木斯市,佳木斯市第一中学。
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