初中生物實驗課中的思維訓練

    生物科學實驗是以認識生命運動的本質和規(guī)律為目標的實踐。它不是盲目的行為，而是在理性指導下的變 革現(xiàn)實的實踐活動。在每一個實驗的過程中，從實驗意念的產生到實驗方案的設計，從實驗結果的分析到實驗 報告的完成，每一步都有思維活動，每一步都是思維的結果。所以，生物科學實驗有利于把學生帶入發(fā)現(xiàn)問題 的情境，使學生在分析實驗問題之中和在解決實驗問題中鍛煉思維能力。
    科學的思維能力是科學素質的重要方面，而科學素質的培養(yǎng)又是全面實現(xiàn)素質教育的重要內容。本文結合 初中生物實驗關于培養(yǎng)學生的思維能力問題談幾點看法。
    一、啟發(fā)學生的思維積極性
    興趣是思維活性的觸發(fā)劑，求知的需要是學習動機的基礎。當學生對某個問題發(fā)生興趣時，就會圍繞著這 個問題積極地思考起來。但是，單純由“實驗”表面的“魅力”所引起的，只是直接的興趣，如果沒有更深層 次內涵的吸引，維持不了多久。要想保持學生持久的興趣，就要善于“創(chuàng)造”種種誘因。比如，從生產實際和 學生生活實際引出實驗課題，不斷明確實驗目的意義，不斷提出有趣而又有思考性的問題引起學生思考，等等 。通過這些手段，及時地把學生的直接興趣發(fā)展為間接興趣。
    思維總是在觀察和解決問題的過程中進行的。當一個人產生必須排除困難的需要，或要了解某一問題時， 思維就活躍起來。實踐證明，有意識地創(chuàng)設發(fā)現(xiàn)問題的情境是引導學生積極思維的好方法。我們要善于利用實 驗中的［觀察與思考］、［討論］等欄目中的問題，以及在輔導實驗的教學中用有啟發(fā)性的問題巧妙地引導和 調動學生思維的積極性。
    二、幫助學生掌握科學研究的基本過程
    科學思維方法的首要問題是明確科學研究的基本過程，即解決問題的程序。
    例如，〈觀察鼠婦活動〉的實驗設計思路。
    首先，通過觀察發(fā)現(xiàn)問題。為什么在花盆下、石塊下等處容易找到鼠婦？這些地方有什么特點？
    其次，提出假設（對發(fā)現(xiàn)的問題大膽提出猜測和解釋）。
    1.鼠婦的活動可能與光照條件有關。
    2.鼠婦的活動還可能和水分，以及其它外界因素有關，等等。
    第三步，設計實驗，驗證假說。在這個階段，實驗的目的任務、方法、材料、裝置等等都是根據(jù)假設來確 定的。所以，實驗的理論依據(jù)主要是假設（當然還有賴于學生對有關科學知識的掌握情況）。
    1.先檢驗“光照”對鼠婦活動有無影響。
    2.為了消除無關變量的干擾，突出自變量，找出自變量和因變量的因果聯(lián)系，必須創(chuàng)造一個除“光照”以 外其它條件均相同的、只有明暗兩處相通的場所。把一定數(shù)量的鼠婦放在其中，觀察鼠婦在明暗兩處的數(shù)量分 布情況。
    第四步，分析、討論實驗結果，推導結論驗證假設的真?zhèn)巍?
    通過“鼠婦實驗”，要幫助學生感受和理解科學研究的基本過程：問題→假設→實驗→結論。初中所有的 生物實驗幾乎都體現(xiàn)了這條思路，這里不再重復。
    需要說明一點，科學的“假設”絕不是無根據(jù)的憑空捏造，而是要有科學根據(jù)的。這種根據(jù)來源于頭腦中 已有的知識，或者來源于別人的研究成果，或者來源于對客觀實際的觀察。例如，在研究“消化”的實驗里所 提出的假設：“細胞膜只能透過小分子物質，食物中的大分子物質必須先變成小分子物質才能透過細胞膜。” 這個假設的理論根據(jù)是：①人和動物都是由細胞構成的；②生活的細胞需要從外界吸收營養(yǎng)物質；③營養(yǎng)物質 是通過細胞膜進入細胞里的；④人和動物的營養(yǎng)物質來源于食物；⑤食物營養(yǎng)成分中有大分子物質。通過生物 實驗使學生理解科學研究的基本過程，經(jīng)過反復訓練，完全可以把這種思考問題的程序內化為學生的思維習慣 。
    三、訓練學生的思維操作技能
    思維操作技能包括分析、綜合、比較、抽象和概括等幾個步驟。在生物實驗中要實現(xiàn)對某生命現(xiàn)象的本質 和規(guī)律的認識，就要對實驗中的感性材料進行一系列的思維操作才能實現(xiàn)。
    首先，是對要研究的事物進行分析。根據(jù)系統(tǒng)論的觀點，任何一個生命體或一種生命現(xiàn)象都是由部分、層 次、要素組成的開放的有序整體。對于這樣一個整體如果囫圇吞棗地研究是無法進行的。只有將其分解，才能 一部分一部分地研究，深入其內部，發(fā)現(xiàn)其本質。在頭腦中把整體分解為部分而進行逐個研究的過程就是分析 。比如，在研究“影響鼠婦活動的外部條件”時，必須先把“外部條件”分析成光、水、化學物等單個因子， 然后逐一考查和鼠婦活動的關系；在研究“光合作用”時，也是將其分解為原料、條件、產物幾部分，而這每 一部分又是由次一級的成分組成。為了便于研究還須進行更深層次的分解。所有的科學實驗都離不開分析。
    綜合，在頭腦中把生命體的各部分，把生命現(xiàn)象的各個方面和屬性聯(lián)合起來，形成對生命體和生命現(xiàn)象整 體的認識，這就是綜合。比如在了解了細胞膜、細胞質、細胞器、細胞核等構造之后，再把它們聯(lián)合起來就形 成了一個完整的生活的細胞的概念。分析和綜合是相反相成、緊密聯(lián)系的對立統(tǒng)一的關系。它們是思維活動的 基礎。
    比較，是把生物各部分構造、功能和某些屬性加以對比，并確定它們之間的異同點。這就為進一步認識生 命的本質和規(guī)律、進行抽象和概括打下基礎。例如，比較各種細胞在形態(tài)構造、功能等方面的相同點和不同點 ，比較各種種子的構造，比較淀粉酶在不同條件下對淀粉的作用情況，等等，這些都是比較的過程。
    抽象和概括，是找出各種生物體或各種生命現(xiàn)象中共同的本質的屬性，或找出各部分構造之間，功能與構 造之間，生物與環(huán)境條件之間的因果關系，而拋開次要的、非本質屬性和非因果的偶然聯(lián)系。并且，把抽象出 來的本質屬性，必然聯(lián)系加以綜合形成概念和判斷，達到對生物現(xiàn)象的本質和規(guī)律的認識。比如，在研究了植 物的各種花之后，舍去顏色，形狀等次要屬性而抽取出都有“花蕊”及擔負“有性繁殖”功能這兩個最本質的 特征，形成花的一般概念，這就是對花的抽象和概括。
    分析、綜合、比較、抽象和概括等在同一次思維活動中都是共同參與，緊密結合。一般說來，分析、比較 、綜合是抽象和概括的基礎，而抽象和概括是思維的核心。只有通過抽象和概括才能認識事物的本質和發(fā)展規(guī) 律，形成概念和原理，從而達到對事物理性的認識。
    四、培養(yǎng)學生思維的邏輯性
    思維的邏輯性主要指能正確運用概念、判斷、推理的形式進行思維和表達思維的結果。在實驗過程中，學 生通過觀察獲得大量具體的、形象直觀的感性材料，對這些材料經(jīng)過思維，抽象和概括出各種生命現(xiàn)象的本質 屬性和必然聯(lián)系，再以概念、判斷、推理的形式表達出來或貯存起來。生物學中的各種基本概念、規(guī)律、原理 等都是概念、判斷、推理的具體體現(xiàn)。這些就構成了生物學的知識體系。
    生物學的基本概念和概念體系是生物科學知識的基礎，所以，我們必須重視基本概念的教學。但是，應該 讓學生自己通過“勞動”取得這些概念，讓學生通過實驗、觀察、思考形成這些概念，并且能夠用科學的語言 把它們表達出來。堅持讓學生給概念下定義，讓學生推導實驗的結論，實際上是訓練了學生思維的邏輯能力。
    生物實驗中經(jīng)常用到的推理方法主要有歸納推理和演繹推理。這就為培養(yǎng)學生的推理能力創(chuàng)造了有利條件 。
    歸納法是從個別事例概括出一般原理的思維形式。它一般又分為完全歸納、簡單枚舉法和因果歸納。簡單 枚舉法在中學生物實驗中是普遍存在的。比如，一個鼠婦喜暗怕光，二個鼠婦喜暗怕光，……，從多數(shù)的鼠婦 喜暗怕光，歸納出所有的鼠婦都喜暗怕光。再比如，花、種子等許多生物學概念均是簡單枚舉歸納推理的結果 。
    因果歸納可有求同法、求異法和剩余法等多種形式。這些方法在設計生物實驗時都有所應用。例如在光合 作用實驗中就應用了求異法。求異法是研究現(xiàn)象（a）和條件（A）的因果聯(lián)系。如果當A存在的場合a現(xiàn)象也出 現(xiàn)，當A不存在時a也不出現(xiàn)，則可歸納出a與A有因果聯(lián)系。光合作用和“光照”條件的關系推理如下表： 處理 光(A) 其它條件(B) 光合作用(a) ①光照 √ √ √ ②遮光 × √ × 結論 光合作用與光照條件有關
    演繹推理，是從一般原理到特殊事例的推理。它有三種類型，其中以“三段論”應用最為廣泛。比如，檢 驗光合作用產物之一——淀粉就應用了“三段論”的思維形式。
    大前提 所有遇碘變藍的物質都是淀粉，
    小前提 如果光合作用產物之一遇碘變藍，
    結論 那末，光合作用產物之一就是淀粉。
    演繹和歸納是科學研究的兩種基本方法。在同一次科學探索中，二者是相輔相成地緊密聯(lián)系著的。但是， 二者又有區(qū)別：①歸納是始于觀察提出假設，演繹是始于假設提出推斷；②歸納是從特殊到一般，演繹是從一 般到特殊；③歸納是發(fā)現(xiàn)，演繹是證實。
    培養(yǎng)學生的思維能力，要充分開發(fā)生物實驗中的有利因素，明確目標，堅持訓練，訓練要得法，教會思維 方法，化成能力，注重實效。

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