浅谈中学生物实验教学中学生猜想能力的培养

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  猜想是根据已有知识和经验,对问题的发展趋势或本质规律进行归纳、判断的超前思维过程,是人类智慧中最活跃的成分,既具有科学性的特点,又具有一定的猜测性,它的结论是否正确需要通过实践检验。猜想也是一种跳跃式创新思维过程,往往能透过纷繁复杂的现象直接深入事物的本质,创造出新形象,提出新见解。牛顿曾经说过:没有大胆的猜想,就做不出伟大的发现。培养学生猜想能力,是探究性教学的核心环节,是生物实验教学的重要任务。本文结合中学生物实验教学实际,就如何挖掘、培养和发展学生的猜想能力提出管见,以图引玉。
  1 改变教学方法,“逼”出猜想
  传统生物实验教学多是验证式的,要求学生课前预习,课堂验证,课后练习巩固。学生在预习时已知相关结论,实验过程仅仅是为了验证结论的正确,增强对知识的记忆,很难产生有创新的猜想。笔者曾经听过一节实验教学公开课,教学内容是“绿叶在光下制造有机物”,老师试图采用探究式教学,通过猜想、实验验证的方法得出绿叶在光下制造什么有机物的结论。当教师要求学生猜想一下绿叶在光下制造哪种有机物时,学生众口一词地答道:淀粉,没有任何怀疑和其它回答,弄得老师十分尴尬、被动。事实证明,学生在已知结论的情況下不可能真正进行猜想,一切猜想与假设在已知结论面前都显得那么多余和苍白无力。要改变这种状况,必须改验证式实验教学为探究式,不用学生课前预习,把学生置于一种未知结论的情景下,通过猜想、探究、验证得出结论,并形成敢于猜想、科学猜想的好习惯。
  2 转变教学观念,“诱”出猜想
  以往的验证式实验教学,学生的猜想积极性往往受到压抑,既怕自己说错了,受到老师指责,更怕猜错了,受到同学嘲笑。要解放学生的猜想欲望,作为教学活动组织者和引导者的教师,必须摒弃师道尊严的旧观念,多用商量口吻,多用激励性语言,构建和谐、民主、平等的新型师生关系。在教学过程中,要鼓励学生积极思考、大胆猜想,敢于提出问题,敢于发表不同见解,敢于大胆质疑,敢于向权威挑战。当学生的猜想科学、合理,教师要及时进行表扬、鼓励,当学生猜想出现错误或偏差时,教师要不失时机的进行引导和纠偏。笔者听过许多中学生物实验课,不管是植物学、动物学,还是人体生理方面的实验课,只有在民主、轻松、和谐的氛围中,才能改变学生不想猜,不敢猜的状况,才能最大限度地发挥和发展其创造潜能,真正成为学习的主人。
  3 精心设置疑难,“引”出猜想
  古人云:学起于思,思源于疑。疑是学习的起点,有疑才有问、有思,思维活动永远都是从疑开始的。针对教材的关键点、重难点和新旧知识之间的内在联系,从新的角度巧妙设疑,提出带有悬念的问题,以疑触发灵感,可有效启动学生的猜想思维。如:讲鱼类运动的时候,让学生反复观察鱼缸中游动的鱼,然后提问:鱼靠什么在水中运动?靠什么控制运动的方向?引出学生很多猜想,并设计出证明自己猜想的实验方法。再如:讲遗传的物质基础时,设疑:为什么父母和子女有相似之处?父母传给子女的是什么物质?这种物质有什么特点?三个问题层层递进,使学生的猜想空间洞开,很自然的进入到“遗传物质—DNA”的探究中。设疑时,要特别注意设问难度和梯度的把握,要有较强的针对性,要符合学生的认知习惯,超出学生认知范围的设问,会降低学生猜想的积极性。
  4 巧用直观情境,“激”出猜想
  利用直观的情境,如:实物、模型、声音、图像等,刺激学生的多种感官,能激活思维,打开直觉猜想之门。这是培养学生猜想能力的最简便方法。如:讲种子萌发的环境条件时,首先向学生展示一些干种子,再展示一些已发芽的种子,然后提问:如何把干种子变成发芽的种子?让学生猜想、交流、设计、验证……,不仅体验了科学探究的乐趣,还真正做到了以学生为主体。又如:播放多种鸟类飞翔的视频,配以动感的音乐,让学生观看,然后提问:鸟为什么能在空中自由翱翔?让学生猜想、验证……“探究鸟类适应飞行的特点”很顺利就完成了。
  5 制造认知冲突,“挤”出猜想
  认知冲突往往是由学生的思维定势造成的,利用学生错误的认知使其遇挫,由此引发猜想,不仅能纠正学生的认识偏差,还能让学生留下深刻的记忆。如:在讲减数分裂中染色体的行为时,教师讲:我们都知道人体细胞有23对染色体,在生殖过程中,精子和卵细胞结合形成受精卵,发育成子代个体。如果精子和卵细胞染色体不变的话,子代个体细胞的染色体数就是46对,这与“每种生物细胞中的染色体数目是恒定的”相矛盾。但这种现象并没有发生,正常的人体细胞不管那一代都是23对染色体,这是为什么?让学生猜想,使其带着解决这个问题的强烈愿望,进入到“建立细胞减数分裂中染色体变化”的实验中。
  6 回忆已知情境,“勾”出猜想
  生物学的许多知识都是以已有知识为基础的,利用已识,引发猜想,是常用的教学手法,这看似简单,但效果很好,可使学生比较容易地从已知领域进入到未知区间。在实际教学中,教师要特别重视利用和开发学生心中原生态的生活经验和生活情境,让学生从生活中发现问题,提出猜想。比如:讲“观察鸟卵结构”,教师利用学生的生活经验设疑:大家都知道鸡是由鸡蛋孵化出来的,那鸡蛋为什么能孵出小鸡呢?它内部是什么样子?这个问题引起学生很多猜想,教师可根据猜想情况,一步一步地完成教学任务。又如:做生态系统的实验时,当着学生的面,在一个玻璃鱼缸中放入适量金鱼藻等水生植物,然后放入三条金鱼,再放少量河泥,最后把鱼缸密封,放在阳光充足的窗台上,这时让学生猜想:一个星期以后鱼缸里面的金鱼藻和金鱼的状态……,使同学们对生态系统中生物相互制约、相互影响、相互依存的平衡关系产生深刻认识。
  7 归纳推理总结,“理”出猜想
  让学生观察一些生物现象和过程,对这些经验和事实进行归纳、推理和总结,从而对这一类生命规律提出某种猜想,可有效提高学生分析问题、解决问题的能力。如:用显微镜观察人血永久涂片时,教师启发学生:大家观察到边缘微暗,中间较亮的细胞是红细胞,那么,为什么红细胞中间发亮,边缘微暗呢?等学生通过讨论得出答案后,教师又提问:根据生物体结构与功能相统一的原理,猜想红细胞为什么是双凹圆饼状?大部分学生只能说出红细胞的功能,不能把结构和功能结合起来进行解释。这时教师进一步启发:扁球形表面积比同体积圆球形大,双凹圆饼状的形态结构进一步扩大了体积与表面积之比,红细胞这种特殊的形态结构,使得其有更大的表面积与氧气和二氧化碳接触。据统计,双凹圆饼状体比同体积的圆球体可增加20%~30%的表面积,从而最大限度地适应携带氧气和二氧化碳的需要。就这样,通过设疑、猜想、点拨、猜想,不仅使学生明白了红细胞为什么呈双凹圆饼形,而且加深了对生物体“结构和功能相统一”观点的理解。
  8 类比联想归类,“牵”出猜想
  用已知生命现象和过程同未知生物相比较,找出它们的共同点、相似点或相联系的地方,然后推测新生物的某些特性和规律,这种类比猜想法,可有效拓展学生的想象空间,提高联想能力。如:做高等绿色植物识别的实验时,教师把学生带到植被丰富的山下,先让学生观察一些已知低等植物藻类和苔藓的标本,总结归纳出它们的共同特征,然后指着山上的绿色高等植物提问:这些低等植物与它们有什么不同?怎样识别?学生带着问题猜想、采集、观察、验证……,既使学生了解了低等和高等植物之间的关系,又掌握了高等绿色植物的识别要点,还认识了不少过去不认识的植物,一举多得。
  9 适时启迪点拨,“挖”出好猜想
  有了初步猜想后,教师要注意判断这种猜想是否合理,适时引导和点拨,必要时要参与到猜想行列中,带领学生猜想,有时甚至可以有意提出错误的假设,被学生所反驳、证伪。这样,既挖掘出更多深层次的猜想,又使学生加深了对知识的理解,感受到科学探究的巨大诱惑。如:做植物蒸腾作用的实验时,教师问:在炎热的夏天,人们坐在大树下与坐在广场中的太阳伞下相比较,哪种感觉好?学生会同声回答:在大树下。教师追问:为什么?这时不少学生不知所措,教师启发说:因为大树具有蒸腾作用,可以提高周围空气湿度,并降低空气的温度,所以在大树下乘凉感觉比太阳伞下乘凉舒服。那么,什么是蒸腾作用?蒸腾作用对植物有什么意义?同学们猜想、验证……,不知不觉中完成了实验教学任务。
  10 评价交流讨论,“争”出好猜想
  生物实验教学中的猜想比较复杂,相互交流过程中有争论是常见现象,在这个过程中教师要特别注意两个问题:①要保护学生争强好胜,喜欢争论,对荣誉有强烈追求的积极性,在评价交流讨论中,不管学生的猜想本身是否正确,教师都应给予鼓励和肯定,满足其心理需求;②要把握猜想的方向,不能胡猜、乱猜,更不能被某些错误的猜想引入歧途,要通过评价交流讨论,争出符合自然规律和课堂教学需要的好猜想。如:生长素促进插条生根的实验,关于最适浓度的猜想和验证,由于其想象范围比较大,漫无边际,不好把握,再者生长素促进插条生根的浓度不是越高越有效,不容易说明白,必须多次说明,反复争论,才能出现比较理想的猜想结果。
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