初中生物實(shí)驗(yàn)課中的思維訓(xùn)練

    生物科學(xué)實(shí)驗(yàn)是以認(rèn)識(shí)生命運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)和規(guī)律為目標(biāo)的實(shí)踐。它不是盲目的行為，而是在理性指導(dǎo)下的變 革現(xiàn)實(shí)的實(shí)踐活動(dòng)。在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，從實(shí)驗(yàn)意念的產(chǎn)生到實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析到實(shí)驗(yàn) 報(bào)告的完成，每一步都有思維活動(dòng)，每一步都是思維的結(jié)果。所以，生物科學(xué)實(shí)驗(yàn)有利于把學(xué)生帶入發(fā)現(xiàn)問(wèn)題 的情境，使學(xué)生在分析實(shí)驗(yàn)問(wèn)題之中和在解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題中鍛煉思維能力。
    科學(xué)的思維能力是科學(xué)素質(zhì)的重要方面，而科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)又是全面實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育的重要內(nèi)容。本文結(jié)合 初中生物實(shí)驗(yàn)關(guān)于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力問(wèn)題談幾點(diǎn)看法。
    一、啟發(fā)學(xué)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(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)。當(dāng)學(xué)生對(duì)某個(gè)問(wèn)題發(fā)生興趣時(shí)，就會(huì)圍繞著這 個(gè)問(wèn)題積極地思考起來(lái)。但是，單純由“實(shí)驗(yàn)”表面的“魅力”所引起的，只是直接的興趣，如果沒(méi)有更深層 次內(nèi)涵的吸引，維持不了多久。要想保持學(xué)生持久的興趣，就要善于“創(chuàng)造”種種誘因。比如，從生產(chǎn)實(shí)際和 學(xué)生生活實(shí)際引出實(shí)驗(yàn)課題，不斷明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊饬x，不斷提出有趣而又有思考性的問(wèn)題引起學(xué)生思考，等等 。通過(guò)這些手段，及時(shí)地把學(xué)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(wèn)題的過(guò)程中進(jìn)行的。當(dāng)一個(gè)人產(chǎn)生必須排除困難的需要，或要了解某一問(wèn)題時(shí)， 思維就活躍起來(lái)。實(shí)踐證明，有意識(shí)地創(chuàng)設(shè)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的情境是引導(dǎo)學(xué)生積極思維的好方法。我們要善于利用實(shí) 驗(yàn)中的［觀察與思考］、［討論］等欄目中的問(wèn)題，以及在輔導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中用有啟發(fā)性的問(wèn)題巧妙地引導(dǎo)和 調(diào)動(dòng)學(xué)生思維的積極性。
    二、幫助學(xué)生掌握科學(xué)研究的基本過(guò)程
    科學(xué)思維方法的首要問(wèn)題是明確科學(xué)研究的基本過(guò)程，即解決問(wèn)題的程序。
    例如，〈觀察鼠婦活動(dòng)〉的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。
    首先，通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)問(wèn)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(diǎn)？
    其次，提出假設(shè)（對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題大膽提出猜測(cè)和解釋）。
    1.鼠婦的活動(dòng)可能與光照條件有關(guān)。
    2.鼠婦的活動(dòng)還可能和水分，以及其它外界因素有關(guān)，等等。
    第三步，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證假說(shuō)。在這個(gè)階段，實(shí)驗(yàn)的目的任務(wù)、方法、材料、裝置等等都是根據(jù)假設(shè)來(lái)確 定的。所以，實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)主要是假設(shè)（當(dāng)然還有賴于學(xué)生對(duì)有關(guān)科學(xué)知識(shí)的掌握情況）。
    1.先檢驗(yàn)“光照”對(duì)鼠婦活動(dòng)有無(wú)影響。
    2.為了消除無(wú)關(guān)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(gè)除“光照”以 外其它條件均相同的、只有明暗兩處相通的場(chǎng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果，推導(dǎo)結(jié)論驗(yàn)證假設(shè)的真?zhèn)巍?
    通過(guò)“鼠婦實(shí)驗(yàn)”，要幫助學(xué)生感受和理解科學(xué)研究的基本過(guò)程：?jiǎn)栴}→假設(shè)→實(shí)驗(yàn)→結(jié)論。初中所有的 生物實(shí)驗(yàn)幾乎都體現(xiàn)了這條思路，這里不再重復(fù)。
    需要說(shuō)明一點(diǎn)，科學(xué)的“假設(shè)”絕不是無(wú)根據(jù)的憑空捏造，而是要有科學(xué)根據(jù)的。這種根據(jù)來(lái)源于頭腦中 已有的知識(shí)，或者來(lái)源于別人的研究成果，或者來(lái)源于對(duì)客觀實(shí)際的觀察。例如，在研究“消化”的實(shí)驗(yàn)里所 提出的假設(shè)：“細(xì)胞膜只能透過(guò)小分子物質(zhì)，食物中的大分子物質(zhì)必須先變成小分子物質(zhì)才能透過(guò)細(xì)胞膜。” 這個(gè)假設(shè)的理論根據(jù)是：①人和動(dòng)物都是由細(xì)胞構(gòu)成的；②生活的細(xì)胞需要從外界吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；③營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 是通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞里的；④人和動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)源于食物；⑤食物營(yíng)養(yǎng)成分中有大分子物質(zhì)。通過(guò)生物 實(shí)驗(yàn)使學(xué)生理解科學(xué)研究的基本過(guò)程，經(jīng)過(guò)反復(fù)訓(xùn)練，完全可以把這種思考問(wèn)題的程序內(nèi)化為學(xué)生的思維習(xí)慣 。
    三、訓(xùn)練學(xué)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(gè)步驟。在生物實(shí)驗(yàn)中要實(shí)現(xiàn)對(duì)某生命現(xiàn)象的本質(zhì) 和規(guī)律的認(rèn)識(shí)，就要對(duì)實(shí)驗(yàn)中的感性材料進(jìn)行一系列的思維操作才能實(shí)現(xiàn)。
    首先，是對(duì)要研究的事物進(jìn)行分析。根據(jù)系統(tǒng)論的觀點(diǎn)，任何一個(gè)生命體或一種生命現(xiàn)象都是由部分、層 次、要素組成的開(kāi)放的有序整體。對(duì)于這樣一個(gè)整體如果囫圇吞棗地研究是無(wú)法進(jìn)行的。只有將其分解，才能 一部分一部分地研究，深入其內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)其本質(zhì)。在頭腦中把整體分解為部分而進(jìn)行逐個(gè)研究的過(guò)程就是分析 。比如，在研究“影響鼠婦活動(dòng)的外部條件”時(shí)，必須先把“外部條件”分析成光、水、化學(xué)物等單個(gè)因子， 然后逐一考查和鼠婦活動(dòng)的關(guān)系；在研究“光合作用”時(shí)，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(jí)的成分組成。為了便于研究還須進(jìn)行更深層次的分解。所有的科學(xué)實(shí)驗(yàn)都離不開(kāi)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(gè)方面和屬性聯(lián)合起來(lái)，形成對(duì)生命體和生命現(xiàn)象整 體的認(rèn)識(shí)，這就是綜合。比如在了解了細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞器、細(xì)胞核等構(gòu)造之后，再把它們聯(lián)合起來(lái)就形 成了一個(gè)完整的生活的細(xì)胞的概念。分析和綜合是相反相成、緊密聯(lián)系的對(duì)立統(tǒng)一的關(guān)系。它們是思維活動(dòng)的 基礎(chǔ)。
    比較，是把生物各部分構(gòu)造、功能和某些屬性加以對(duì)比，并確定它們之間的異同點(diǎn)。這就為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)生 命的本質(zhì)和規(guī)律、進(jìn)行抽象和概括打下基礎(chǔ)。例如，比較各種細(xì)胞在形態(tài)構(gòu)造、功能等方面的相同點(diǎn)和不同點(diǎn) ，比較各種種子的構(gòu)造，比較淀粉酶在不同條件下對(duì)淀粉的作用情況，等等，這些都是比較的過(guò)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(zhì)的屬性，或找出各部分構(gòu)造之間，功能與構(gòu) 造之間，生物與環(huán)境條件之間的因果關(guān)系，而拋開(kāi)次要的、非本質(zhì)屬性和非因果的偶然聯(lián)系。并且，把抽象出 來(lái)的本質(zhì)屬性，必然聯(lián)系加以綜合形成概念和判斷，達(dá)到對(duì)生物現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律的認(rèn)識(shí)。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(dān)負(fù)“有性繁殖”功能這兩個(gè)最本質(zhì)的 特征，形成花的一般概念，這就是對(duì)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(dòng)中都是共同參與，緊密結(jié)合。一般說(shuō)來(lái)，分析、比較 、綜合是抽象和概括的基礎(chǔ)，而抽象和概括是思維的核心。只有通過(guò)抽象和概括才能認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)和發(fā)展規(guī) 律，形成概念和原理，從而達(dá)到對(duì)事物理性的認(rèn)識(shí)。
    四、培養(yǎng)學(xué)生思維的邏輯性
    思維的邏輯性主要指能正確運(yùn)用概念、判斷、推理的形式進(jìn)行思維和表達(dá)思維的結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué) 生通過(guò)觀察獲得大量具體的、形象直觀的感性材料，對(duì)這些材料經(jīng)過(guò)思維，抽象和概括出各種生命現(xiàn)象的本質(zhì) 屬性和必然聯(lián)系，再以概念、判斷、推理的形式表達(dá)出來(lái)或貯存起來(lái)。生物學(xué)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(gòu)成了生物學(xué)的知識(shí)體系。
    生物學(xué)的基本概念和概念體系是生物科學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)，所以，我們必須重視基本概念的教學(xué)。但是，應(yīng)該 讓學(xué)生自己通過(guò)“勞動(dòng)”取得這些概念，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)、觀察、思考形成這些概念，并且能夠用科學(xué)的語(yǔ)言 把它們表達(dá)出來(lái)。堅(jiān)持讓學(xué)生給概念下定義，讓學(xué)生推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，實(shí)際上是訓(xùn)練了學(xué)生思維的邏輯能力。
    生物實(shí)驗(yàn)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(xué)生的推理能力創(chuàng)造了有利條件 。
    歸納法是從個(gè)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(jiǎn)單枚舉法和因果歸納。簡(jiǎn)單 枚舉法在中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)中是普遍存在的。比如，一個(gè)鼠婦喜暗怕光，二個(gè)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(xué)概念均是簡(jiǎn)單枚舉歸納推理的結(jié)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(shè)計(jì)生物實(shí)驗(yàn)時(shí)都有所應(yīng)用。例如在光合 作用實(shí)驗(yàn)中就應(yīng)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(dāng)A存在的場(chǎng)合a現(xiàn)象也出 現(xiàn)，當(dāng)A不存在時(shí)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(guān)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(jié)論 光合作用與光照條件有關(guān)
    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(yīng)用最為廣泛。比如，檢 驗(yàn)光合作用產(chǎn)物之一——淀粉就應(yīng)用了“三段論”的思維形式。
    大前提 所有遇碘變藍(lán)的物質(zhì)都是淀粉，
    小前提 如果光合作用產(chǎn)物之一遇碘變藍(lán)，
    結(jié)論 那末，光合作用產(chǎn)物之一就是淀粉。
    演繹和歸納是科學(xué)研究的兩種基本方法。在同一次科學(xué)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(shè)，演繹是始于假設(shè)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(shí)。
    培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，要充分開(kāi)發(fā)生物實(shí)驗(yàn)中的有利因素，明確目標(biāo)，堅(jiān)持訓(xùn)練，訓(xùn)練要得法，教會(huì)思維 方法，化成能力，注重實(shí)效。

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