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            初中生物實驗課中的思維訓練

            時間:2023-02-21 19:17:12 生物論文 我要投稿
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            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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)物之一遇碘變藍,
                結論 那末,光合作用產(chǎn)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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