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1、1实验教学是培养学生生物科学素养的源头活水珠海二中 高小汉摘要：普通高中生物课程标准把培养学生的生物科学素养放在四大教育理念的第一位。依据生物科学素养的内涵，笔者指出实验教学是培养学生探索能力的源头活水，然后从理论和实践的结合上提出在实验教学中发展学生的思维能力，提升思维品质的可行性，并论及在实验教学中发展学生的情感态度价值观的必要性和重要性。关键词：课程标准 实验教学 生物科学素养 思维能力 情感态度价值观教育部制订的普通高中生物课程标准 ，提出了生物新课程的四个基本理念，并把提高学生的生物科学素养放在第一位。其中指出：“生物科学素养是指公民参加社会活动、经济活动、生产实践和个人决策所需的生
2、物科学知识、探究能力以及相关的情感、态度与价值观。 ”（注：着重号是笔者所加）生物科学知识，主要依赖于根据教科书所进行的课堂教学，而探究能力的活水源头则是实验教学及其延伸课外自主实验和研究性学习，至于情感、态度与价值观的培养则贯穿于所有的教学活动中，根据当前高中生物教学的现状，我认为，加强和改革实验教学，在实验教学中培养学生的生物科学素养，尤其是培养学生的实验探究能力和正面的情感、态度与价值观，对于实施新课标来说，具有突出的重要性。1在生物实验教学中发展学生的思维能力，提升学生的思维品质实验探究是建构生物科学理论的活水源头。而思维能力则是实验探究能力的核心。在生物实验中，操作和观察有序和有效地
3、进行，离不开思维的前导；而实验目标的最终实现，实验结论的最终得出，更需要思维的推动。这是因为，通过操作和观察，所获得的仅仅是一些感性的材料和无序的信息，这并非实验的最终目的。只有借助于思维对实验操作和观察过程实施反馈调控，并对获得的各种信息进行“加工” ，去除无效信息，提取有效信息，使之“有序化” ，才能获得对事物本质的理性认识。因此，思维能力的培养是提高实验教学效果、提升学生生物科学素质的一个重要任务；另一个方面，生物实验教学又为发展学生思维能力搭建了一个“英雄用武”的平台。11引导学生对各种实验现象进行比较分析和正确判断、归纳和演绎，发展思维逻辑的严密性。有比较才能鉴别和作出准确的判断，有
4、了准确的判断，才能在此基础上进一步归纳和演绎出正确结论。与实验过程的分析和实验设计有关的比较思维方法在教材中是隐含的，并没有系统地讲授，常常被忽略，但它们在矫正实验误差、修正概念内涵、对实验结论作出正确表述和建构严密科学理论的过程却起着关键性的作用。因此，在新课标的研究和实施过程中，注重对学生进行实验分析和实验设计中的比较思维训练，具有极其重要的现实价值。例如，在指导学生做“观察植物细胞质壁分离及其复原”实验中，有的学生选取的材料为洋葱鳞茎枯干的外表皮，虽然其他步骤的操作都正确，结果仍然观察不到质壁分离现象。学生请教原因，教师没有直接解答，而是让他们再撕取次外层表皮做观察材料，终于清楚地观察到
5、了理想的结果。然后再引导他们回顾两次实验的各个环节，通过细致的对比分析，他们终于找到了第一次失败的关键原因选材不当。在教师的进一步引导下，2有的学生继而分析说：干枯的洋葱鳞茎表皮细胞膜已经失去了选择透过性，因此不能发生渗透作用，也就不能出现质壁分离现象了。在这样的基础上，教师再让学生把蔗糖溶液的质量浓度从0.3g/mL提高至0.5g/mL，重复上述实验，结果虽然看到了质壁分离，却看不到质壁分离复原。通过与用适宜浓度（0.3g/mL）蔗糖溶液所做的实验做比较分析，学生又总结出了“外界溶液过高，会使洋葱表皮细胞最终因失水过多而死亡，原生质层失去选择透过性”的正确结论。在上述的实验过程中，学生虽然不
6、断地经历失败，但却在咀嚼失败中有所发现从更深层次获得了成功。12引导学生对实验现象进行综合分析，通过归纳思维得出结论，再进一步拓展思路，通过演绎思维延伸结论，发展思维的会聚性和开放性。探究的目的在于有所发现，发现需要以结论的形式来表达和体现，而结论的得出又必须通过实验操作，以实验过程中的实验现象为依据，经过归纳思维的概括才能完成；如果要通过探索实验而有所创造，那除了要运用归纳思维之外，还必须借助于演绎思维去延伸结论，拓展思路，需要在实验材料的选择、实验方法的应用、实验场所和时间的变更等方面体现出思维的开放性。仍以上述的实验为例，教师把各个实验小组学生的实验过程和结果进行简单的归类后再呈现给全体
7、学生（资源共享） ，进一步引导学生讨论，作出综合性小结，使学生的思维从现象深入到本质，思路进一步得到延伸和拓宽。例如，有的学生总结出：做这个实验时，选材必须符合三个条件1必须是植物细胞；2此植物细胞必须有液泡；3此植物细胞必须始终保持生活状态。然后再引导学生以此结论为前提，从应用的角度进行演绎，又得出了这样的结论：通过此实验，可以判断植物细胞的死活，还可以估测出植物细胞的细胞液与外界溶液的浓度差。最后，留给学生一个课外自主探索性的作业依据渗透作用原理，设计一个实验方案，测定某一植物材料细胞液的大致浓度。在整个实验教学过程中，学生的思维活动始终处于一种高度的开放状态，实验过程成了高运动量的“思维
8、体操” ，而且，还使学生的思维延伸到了课堂外的时间和空间，形成了一种全方位的开放状态。13引导学生抓住实验现象与预期结果的矛盾进行质疑，提出新的假设、推论和结论，培养对实验的评价能力，发展思维的批判性。爱因斯坦曾说过：提出一个问题有时比解决一个问题更重要。实验的过程是一个动态系统，实验的主体（学生）与客体（实验对象）之间自始至终都处于一种互动的变化过程中，这自然而然地会形成各种问题“情境” ，正是这种“源头活水” ，有可能使学生的思维受到持续的激活而萌生各种“疑窦” ，教师要积极地引导学生去“质疑” 。当问题被明确提出来之时，其答案往往就在不远处向学生招手了。例如，在做性状分离的模拟实验前，先
9、出示一位同学的该实验过程及其结果的记录： 用黄、白色的乒乓球个 20 个做性状分离比的模拟实验，将红色的D、d 分别贴在黄、白球上表示雌配子，黑色的 D、d 分别贴在黄、白球上表示雄配子。实验中他左手伸入桶中搅拌一下抓取一球，再将抓有一球的左手伸入另一桶中搅拌一下又抓取一球，右手记录抓取两球的组合，再放回原桶中，如此反复 40 次（实验结果如下表所示）基因型 数目 实际百分比 理论百分比DD 10 40% 25%Dd 22 44% 50%dd 8 16% 25%3然后引导学生根据统计学的原理分析这个案例，对此实验设计和操作作出相应的评价：此实验所选的材料必须符合机会的随机性和均等性，必须排除操
10、作中人为选择对实验结果的干扰，必须有足够大的统计数据，足够多的重复次数等等。根据这些原则，同学们作出的评价是该同学的实验结果误差较大的原因主要有三：一是代表雌雄配子的小球未混合均匀，影响了机会的均等性原则；二是抓取小球时没有两手同时抓，影响了机会的随机性，增加了人为选择对实验结果的干扰；三是实验重复的次数太少，影响了实验统计数据的准确性。在进行实验评价的过程中，学生树立了批判意识，懂得不能绝对相信书本、老师和他人得出的现成结论，必须用审视的眼光和分析的方法去分辨是非、纠正谬误，向真理靠拢；不但使他们提升了自信心，而且使其思维的批判性得到了发展，潜移默化地孕育了其思维的创造性。二在生物实验教学中
11、发展学生的情感、态度与价值观高中生物新课标在表述生物科学素养的概念时，把培养情感、态度和价值观与掌握生物科学知识、培养探究能力并驾齐驱，这是培养具有健全人格的公民所必不可少的。因此，我们必须克服以往重知识，轻能力，轻情感态度价值观的倾向，必须把发展学生的情感、态度与价值观定位为实验教学的一个重要目标。1在实验教学中培养学生严谨的科学态度和求实的科学精神。科学是实实在在的学问，来不得半点的马虎和虚假。一些学生存在片面的功利观，以为高考不考实验操作，因此在实验过程中马虎应付，影响了实验效果。鉴于此，在实验课的实验目标制定、实验过程调控以及实验结果的验收中，我们都把对学生的情感、态度、价值观的教育渗
12、透其中。例如，针对一些学生由于实验态度不认真而导致实验失败的结果，我们要求学生自己寻根溯源，在学生认识到失败的主要原因是缺乏严谨科学态度时，教师予以肯定，然后要求学生重做实验，一旦这些学生用认真取代了马虎，实验一般都能取得满意的结果；而且，他们在获得成功快感的同时，严谨的科学态度方面也获得了自我肯定和强化。还有一些学生为了追求实验结果的完美，往往自觉不自觉地对实验报告进行各种人为的矫饰。例如绘细胞图时喜欢将其模式化，记录实验数据时喜欢将其标准化，记录实验现象时喜欢将其显著化等等，对此，我们严肃指出这些虚假做法违反求实的科学原则，要求他们加以纠正，并在如实反映实验结果的同时，严格检查实验过程的每
13、一个环节，分析各种无关变量对因变量的影响，通过设计对照实验来验证自己的推测，从而纠正实验误差，使实验结论无懈可击。2在实验教学中培养学生的学科兴趣和热爱生物科学的情感，磨练执着的意志和坚韧的毅力。兴趣和热爱是学生获取知识的一种原动力。而学习兴趣是在学习活动中发源的，并在学习活动中得到了强化和升华。实践证明，生物实验教学是培养学生学科兴趣的有效途径。这是因为，生物实验教学为学生提供了活生生的材料和自主探索的机会，这比单从书本上通过阅图读文获得的信息要生动有趣得多，学生在充分投入生物实验的过程中，容易使自己的好奇心和求知欲得到满足，从而产生愉悦的情绪体验，激发进一步探索未知的浓厚兴趣，由此再升华为
14、对生物科学的热爱。由于学习动机的导引，兴趣可以内化为意志和毅力，再外化为一种在实验探索中的执着行为。实验探索中往往需要经历繁杂琐碎的操作和准备随时咀嚼失败的苦果，这就需要保持一种平和的心态去面对烦琐和失败，这是对学生意志和毅力的极好考验和磨练，同时也使学生亲身体验到：只有不怕困难，不厌其烦，孜孜以求，最终才能品尝到成功。43在实验中培养学生敬畏自然、尊重生命的人文精神，学会与自然和谐相处，建立正确的生命价值观。价值取向决定了人们的行为指向。在生物实验中，各种实验材料必须取自于各种生物体，除了人以外的各种生物顺理成章地成为人们随意采集或捕杀的对象，如果不加以引导，学生很可能会对这些作为实验材料的
15、生命采取冷漠相对的态度，甚至以残杀这些生物、观看它们在痛苦中挣扎的情景为乐事，进而形成了这样的生命价值观：人是这个世界的唯一主宰者，掌握着其他生物的生杀大权，可以随意蔑视、践踏、宰杀其他生命，可以在生物圈内惟我独尊，为所欲为。这显然是与新课标的理念相悖的，也是与现代文明精神的发展进化背道而驰的。为了纠正这些错误的观念，我们根据新教材在实验材料上的取舍和实验内容上的增删这样的事实，向学生传递了这样的信息：不用濒危动物做实验材料；不用珍贵动植物做实验材料；尽量不用动物活体做材料；尽量缩短实验中处死动物的时间长度；尽量减少实验动植物的采集量和使用量等等。然后让学生思考：为什么要做这样的规定？通过引导
16、，使学生认识到：人只是宇宙中渺小的一员，只是生物圈这个大的生态系统的一分子，各种生物都是复杂食物网的一个环节，它们共同维持着我们这个地球村（生物圈）的稳态。牵一发而动全身，如果我们人类不懂得爱护这些生物圈的成员，甚至随意杀戮他们，那么，最终可能是自作自受，搬起石头砸了自己的脚。从这一点出发，人类应该在一定的范围内赋予这些生物以生存权，以共同维持生物圈的稳态和地球村的繁荣。通过这样的讨论，使学生逐渐地学会敬畏自然，尊重生命，热爱生命，学会与其他生物和谐相处，最终使我们人类社会能够与自然界协同发展。参考文献：1， 中华人民共和国教育部，普通高中生物课程标准（实验） ，人民教育出版社，2003 年 4 月第一版200514第二稿
