基于科学思维培养的初中生物实验教学

发布时间:2018/11/28 20:03:00 编辑:goodook 手机版
  《义务教育生物学课程标准》的基本理念是“面向全体学生、提高生物科学素养和倡导探究性学习”。生物学是一门以实验为基础的自然科学,科学探究是生物教学中必不可少的部分,而“提高生物科学素养”作为重要的课程理念,期望学生体验科学探究过程,学习科学研究的基本方法,养成良好的科学思维习惯,并能运用相关的科学知识和科学研究方法解决生活实际问题。科学思维始终贯穿于科学探究的各个环节,如果没有科学思维的支撑,科学探究将失去方向,而没有科学探究的过程,科学思维也将失去根据和实践价值,二者密不可分。“探究唾液对淀粉的消化作用”实验是北师大版初中生物学七年级下册第八章《人体的营养》第二节《食物的消化和营养物质的吸收》的内容,笔者以此实验的教学为例,浅论初中生物实验教学中学生科学思维的培养。
  一、学生现状分析与教学策略
  初中阶段是学生思维发展的黄金时期,也是学生能力培养的关键期。初中阶段,学生的思维由具体的形象思维逐渐向抽象的逻辑思维过渡,思维发展水平达到一个新的高度,这就要求教师要立足学生思维发展的规律,组织学生进行适当的思维训练,使他们的思维能力得到更好的提升。
  教材在设计“探究唾液对淀粉的消化作用”这个探究实验时,没有如传统实验教学那样设置有实验过程和具体步骤,只给出了提示材料和讨论问题,给学生留下了较大的想象和活动空间,让学生能充分思考怎么做、做什么,而不是接受教师设计好的现成的实验方案。本实验的探究目标比较简单,而真正的重点是培养学生实验探究设计的能力及观察、思考、动手、合作的能力,训练学生的科学思维。本节实验课的教学设计以“科学探究的一般过程”为依据,遵循引导、合作、自主、创新的原则,运用启发式教学模式,引导学生通过学习“实验指导”、思考导学问题、上网查阅资料、小组合作等途径自主设计探究实验,全程参与完成实验探究过程。教师只是注重探究方法的指导,充分发挥学生的主体作用。
  二、于实验探究中培养学生的科学思维
  科学探究能力的目标部分,强调学生要能够提出问题,做出假设,设计可行的实验方案并予以实施,收集证据,利用恰当的方法解释数据,并根据证据做出合理的判断,等等。这些能力都是科学思维的重要组成部分。
  1.提出问题。教材提示:米饭在口腔内的消化过程,既包含牙齿和舌的作用,又包含唾液的作用。学生通过阅读、学习教材,亲身体验生活(细细咀嚼米饭,口腔有甜昧)、演示“检验淀粉”实验(将碘液滴入面粉、馒头块中)等过程,提出问题:米饭在口腔中发生了什么变化?为什么会变甜?米饭中的主要营养成分是什么?米饭变甜是因为唾液中的某种物质吗?
  2.做出假设。学生通过上网查阅资料后做出假设:米饭变甜可能是唾液中的淀粉酶将淀粉水解成麦芽糖。而牙齿的咀嚼和舌的搅拌对米饭只起到了物理性辅助消化的作用。
  3.設计实验方案。学生学习思考“实验指导”中导学问题:①如何获取淀粉溶液?②如何获取唾液?(是否有既简单又快捷的办法?)③如何模拟控制口腔的温度?④实验的变量是什么?如何控制实验的单一变量?⑤怎样检验淀粉是否被消化?导学问题是指导学生设计出合理实验方案的关键,学生只要弄清楚这些问题,就能明白该实验中单一变量的控制、淀粉溶液与唾液的获取以及整个实验要保持在37℃温度下进行、滴加碘液等具体操作是实验的关键。学生只要清楚了这些关键问题,设计出合理的探究实验方案是完全没有问题的。
  4.实施实验方案。在充分的课前探究前提下,全班8个小组的实验设计思路是清晰的,但是学生探究实验的总体能力还较弱,在具体实验操作的细节上,如不同的试管要标注、淀粉溶液和唾液均要用滴管提取且要注意等量、滴加等还比较欠缺、不够规范。
  5.实验分析、讨论交流。全班8个小组,实验结果与预测完全相同的有5组,实验结果与预测不同的有3组。学生经过小组讨论与交流、重新实验与论证,分析出实验误差的原因可能是淀粉溶液浓度偏高;滴加的唾液量不够;实验操作不规范,唾液滴至试管壁上或没有摇匀使之与淀粉液充分混合,等等。
  通过精心设计问题串,引导学生带着问题观察、实验、讨论、查阅资料等,通过多种手段获取信息,并运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工,很好地培养了学生的科学思维。
  三、设置新的问题情境训练学生的科学思维
  通过创新新的问题情境,引导学生进行新的、更深入的思考,以培养学生的科学思维。例如:
  ①37℃是唾液淀粉酶催化淀粉的最佳温度吗?
  ②将唾液煮沸后再进行实验,情况会如何?
  ③将碘液改在恒温加热之前滴加,实验现象会有什么样的变化?
  ④假设你是电视剧中的地下党情报员,如何安全地传递一份重要情报?
  对于问题①,在教师的指导下学生通过关键词在百度、知网中搜索到《再探唾液淀粉酶的最适温度》《唾液淀粉酶最适温度的质疑》《有关唾液淀粉酶最适温度质疑的依据值得商榷》等文献。通过查阅文献资料,学生发现原来传统认可的一些观念,特别是一些专业教科书提出的看法,都有值得商榷的地方,我们应学会质疑。“原来唾液淀粉酶催化淀粉的最佳温度不一定是37℃”。很多学生对此有很大的感触,体会到生活、学习中要多问一些为什么,也极大地激发了他们的探究兴趣。
  四、引导构建思维导图提升学生的科学思维能力
  引导学生构建“探究唾液对淀粉的消化作用”实验的思维导图,可有效提升学生的科学思维能力(如下图)。
  思维导图是一种有效使用大脑的思维方法,能有效地提升学生的创新思维品质,使学生能更好地对所学知识进行归纳、记忆、理解和运用。
  总之,培养学生的科学思维是科学教育的重要目标,运用科学思维的方式思考和解决问题也是对具有科学素养的人的基本要求。新课标提出“提高生物科学素养”的要求,科学探究作为发现科学事实、揭示科学规律的过程及方法,在生物学科教育中有重要意义。实验教学中,教师要引导学生通过阅读教材、查阅资料、提出问题、设计实验方案、操作实验、分析实验误差等形式,较好地开展探究性学习,让学生在自主探究、亲身实践、批判质疑的过程中培养科学思维。
  [ 参 考 文 献 ]
  [1] 中华人民共和国教育部.义务教育生物学课程标准(2011年版)[S].北京:北京师范大学出版社,2012.
  [2] 高继生.浅析中学生物探究实验中的“改进”误区:以《观察唾液淀粉酶对淀粉的消化作用》实验为例[J].教学与管理,2013(34):63-65.
  [3] 王健.考查科学思维的理科考试命题策略探讨[J].中国考试,2016(10):44-50.