基于科學思維培養的初中生物實驗教學

發布時間:2018/11/28 20:03:00 編輯:goodook 手機版
  《義務教育生物學課程標準》的基本理念是“面向全體學生、提高生物科學素養和倡導探究性學習”。生物學是一門以實驗為基礎的自然科學,科學探究是生物教學中必不可少的部分,而“提高生物科學素養”作為重要的課程理念,期望學生體驗科學探究過程,學習科學研究的基本方法,養成良好的科學思維習慣,并能運用相關的科學知識和科學研究方法解決生活實際問題。科學思維始終貫穿于科學探究的各個環節,如果沒有科學思維的支撐,科學探究將失去方向,而沒有科學探究的過程,科學思維也將失去根據和實踐價值,二者密不可分。“探究唾液對淀粉的消化作用”實驗是北師大版初中生物學七年級下冊第八章《人體的營養》第二節《食物的消化和營養物質的吸收》的內容,筆者以此實驗的教學為例,淺論初中生物實驗教學中學生科學思維的培養。
  一、學生現狀分析與教學策略
  初中階段是學生思維發展的黃金時期,也是學生能力培養的關鍵期。初中階段,學生的思維由具體的形象思維逐漸向抽象的邏輯思維過渡,思維發展水平達到一個新的高度,這就要求教師要立足學生思維發展的規律,組織學生進行適當的思維訓練,使他們的思維能力得到更好的提升。
  教材在設計“探究唾液對淀粉的消化作用”這個探究實驗時,沒有如傳統實驗教學那樣設置有實驗過程和具體步驟,只給出了提示材料和討論問題,給學生留下了較大的想象和活動空間,讓學生能充分思考怎么做、做什么,而不是接受教師設計好的現成的實驗方案。本實驗的探究目標比較簡單,而真正的重點是培養學生實驗探究設計的能力及觀察、思考、動手、合作的能力,訓練學生的科學思維。本節實驗課的教學設計以“科學探究的一般過程”為依據,遵循引導、合作、自主、創新的原則,運用啟發式教學模式,引導學生通過學習“實驗指導”、思考導學問題、上網查閱資料、小組合作等途徑自主設計探究實驗,全程參與完成實驗探究過程。教師只是注重探究方法的指導,充分發揮學生的主體作用。
  二、于實驗探究中培養學生的科學思維
  科學探究能力的目標部分,強調學生要能夠提出問題,做出假設,設計可行的實驗方案并予以實施,收集證據,利用恰當的方法解釋數據,并根據證據做出合理的判斷,等等。這些能力都是科學思維的重要組成部分。
  1.提出問題。教材提示:米飯在口腔內的消化過程,既包含牙齒和舌的作用,又包含唾液的作用。學生通過閱讀、學習教材,親身體驗生活(細細咀嚼米飯,口腔有甜昧)、演示“檢驗淀粉”實驗(將碘液滴入面粉、饅頭塊中)等過程,提出問題:米飯在口腔中發生了什么變化?為什么會變甜?米飯中的主要營養成分是什么?米飯變甜是因為唾液中的某種物質嗎?
  2.做出假設。學生通過上網查閱資料后做出假設:米飯變甜可能是唾液中的淀粉酶將淀粉水解成麥芽糖。而牙齒的咀嚼和舌的攪拌對米飯只起到了物理性輔助消化的作用。
  3.設計實驗方案。學生學習思考“實驗指導”中導學問題:①如何獲取淀粉溶液?②如何獲取唾液?(是否有既簡單又快捷的辦法?)③如何模擬控制口腔的溫度?④實驗的變量是什么?如何控制實驗的單一變量?⑤怎樣檢驗淀粉是否被消化?導學問題是指導學生設計出合理實驗方案的關鍵,學生只要弄清楚這些問題,就能明白該實驗中單一變量的控制、淀粉溶液與唾液的獲取以及整個實驗要保持在37℃溫度下進行、滴加碘液等具體操作是實驗的關鍵。學生只要清楚了這些關鍵問題,設計出合理的探究實驗方案是完全沒有問題的。
  4.實施實驗方案。在充分的課前探究前提下,全班8個小組的實驗設計思路是清晰的,但是學生探究實驗的總體能力還較弱,在具體實驗操作的細節上,如不同的試管要標注、淀粉溶液和唾液均要用滴管提取且要注意等量、滴加等還比較欠缺、不夠規范。
  5.實驗分析、討論交流。全班8個小組,實驗結果與預測完全相同的有5組,實驗結果與預測不同的有3組。學生經過小組討論與交流、重新實驗與論證,分析出實驗誤差的原因可能是淀粉溶液濃度偏高;滴加的唾液量不夠;實驗操作不規范,唾液滴至試管壁上或沒有搖勻使之與淀粉液充分混合,等等。
  通過精心設計問題串,引導學生帶著問題觀察、實驗、討論、查閱資料等,通過多種手段獲取信息,并運用比較、分類、歸納、概括等方法對信息進行加工,很好地培養了學生的科學思維。
  三、設置新的問題情境訓練學生的科學思維
  通過創新新的問題情境,引導學生進行新的、更深入的思考,以培養學生的科學思維。例如:
  ①37℃是唾液淀粉酶催化淀粉的最佳溫度嗎?
  ②將唾液煮沸后再進行實驗,情況會如何?
  ③將碘液改在恒溫加熱之前滴加,實驗現象會有什么樣的變化?
  ④假設你是電視劇中的地下黨情報員,如何安全地傳遞一份重要情報?
  對于問題①,在教師的指導下學生通過關鍵詞在百度、知網中搜索到《再探唾液淀粉酶的最適溫度》《唾液淀粉酶最適溫度的質疑》《有關唾液淀粉酶最適溫度質疑的依據值得商榷》等文獻。通過查閱文獻資料,學生發現原來傳統認可的一些觀念,特別是一些專業教科書提出的看法,都有值得商榷的地方,我們應學會質疑。“原來唾液淀粉酶催化淀粉的最佳溫度不一定是37℃”。很多學生對此有很大的感觸,體會到生活、學習中要多問一些為什么,也極大地激發了他們的探究興趣。
  四、引導構建思維導圖提升學生的科學思維能力
  引導學生構建“探究唾液對淀粉的消化作用”實驗的思維導圖,可有效提升學生的科學思維能力(如下圖)。
  思維導圖是一種有效使用大腦的思維方法,能有效地提升學生的創新思維品質,使學生能更好地對所學知識進行歸納、記憶、理解和運用。
  總之,培養學生的科學思維是科學教育的重要目標,運用科學思維的方式思考和解決問題也是對具有科學素養的人的基本要求。新課標提出“提高生物科學素養”的要求,科學探究作為發現科學事實、揭示科學規律的過程及方法,在生物學科教育中有重要意義。實驗教學中,教師要引導學生通過閱讀教材、查閱資料、提出問題、設計實驗方案、操作實驗、分析實驗誤差等形式,較好地開展探究性學習,讓學生在自主探究、親身實踐、批判質疑的過程中培養科學思維。
  [ 參 考 文 獻 ]
  [1] 中華人民共和國教育部.義務教育生物學課程標準(2011年版)[S].北京:北京師范大學出版社,2012.
  [2] 高繼生.淺析中學生物探究實驗中的“改進”誤區:以《觀察唾液淀粉酶對淀粉的消化作用》實驗為例[J].教學與管理,2013(34):63-65.
  [3] 王健.考查科學思維的理科考試命題策略探討[J].中國考試,2016(10):44-50.
 
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