指向科学思维能力培养的高中生物实验教学
作者： 彭宁摘 要：科学思维在实验中发挥重要作用，教师需要有培养科学思维的主观意识。教师可通过整合教材实验资源、关注实验方案设计、增加探索实验内容、促进生活实验对接等方式，让学生在观察、操作、验证、体验、归结、内化等过程中发展科学思维。在科学思维培养过程中，教师要做好教学调查，充分利用实验案例展开教学，以使学生主动参与实验设计和实验操作环节，在深度学习中建立实验认知能力。
关键词：高中生物；科学思维；教学策略
中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1009-010X（2024）35-0054-03
高中生物中学科实验内容丰富多样，教师在实验教学设计、组织、调度、指导、评价等环节渗透思维培养目标，能够促进学生学科核心素养的培养。科学思维在实验操作中有重要作用，教师关注学生科学思维的培养，不仅能够提升学生实验认知，还能够改变学生学习习惯，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。科学思维是科学的思维形式，在科学素养中占据重要位置，教师围绕学生科学思维展开设计和组织，具有较强的实践应用价值。
一、整合教材资源，追求科学思维严谨性
生物学科教材中有不少实验内容，教师在实验资源整合时，要有优化筛选的意识。实验的基本呈现形式包含演示实验、观察实验、探索实验、验证实验等，随着信息技术的广泛应用，电脑模拟实验也被广泛应用到生物学科教学之中。教师在整合实验材料时，要对教材内容做深度研究，关注学生科学思维的培养，增加一些观察、操作方面的实验内容，以为学生提供更多操作体验的机会。
如教授人教版高中生物必修三“细胞生活的环境”一节时，教师可先组织学生展开概念解读，重点关注血液、血浆、血细胞、血清等概念，然后拿出一份医院化验单，以照片形式投放到大屏幕，要求学生对化验单上的内容做分析。此时教师可提示学生观察分析“血液、血浆、血清分别指什么成分？如果血液中血糖过高或者过低，脂质含量过高，会形成什么样的常见病？”等问题。学生对血液化验单比较熟悉，但没有进行过深入研究，很多内容看不明白。经教师提示后，学生能够主动展开学习和阅读，对教材内容进行深入研究，对一些概念进行剖析理解，进而分析其含量、成分等内容。教师深入到学生群体之中，对学生观察分析情况做观察，参与学生的互动交流，对一些问题做专业解读，为学生顺利展开观察分析提供具体的帮助。学生对医学观察学习视角比较感兴趣，其主动探索的意愿也比较强烈，教师适时做出提示，组织学生深入到教材之中做具体阅读和分析，逐渐找到学习的路径。这样，学生的分析研究就有了比较明确的线索。
在这个教学案例中，教师没有选择组织开展操作性实验，而是对接学生生活，选用化验单展开教学，以激发学生主动探索和研学的热情，提升学习效果。以一张化验单推出一个学习任务，引起学生的关注，教师再适时引导，可使教与学相互促进。
二、关注方案设计，追求科学思维完整性
在常规教学中，实验方案设计是学科教师的专利，学生没有参与的机会，这不利于其思维的培养。如果教师能够组织学生参与实验方案的设计，学生的学习体验会更为丰富。在实验方案设计时，教师可广泛征询学生意见，利用多种形式如问卷调查、个别谈话、小组讨论、材料搜集、方案研究等，吸纳更多学生参与方案设计，对实验方案进行改进和完善，以促进学生科学思维的培育。
学生是学习主体，对实验有特殊的感知和体验。教师组织学生参与到实验设计环节，不仅能够帮助学生了解实验原理，还能够促使学生形成良好的科学思维。如教授“通过神经系统的调节”时，涉及“切断实验”内容，即如果将某一处神经切断，这时刺激外周段的肌肉，会发生收缩吗？这个实验对实验条件和环境要求较高，操作性不强，教师可与学生共同设计一个模拟实验。因学生对模拟实验设计不是很熟悉，教师可指导学生通过网络搜集模拟实验相关材料。学生根据教师指导进行搜索，发现该实验设计需要借助软件进行，此时，教师可鼓励在信息技术方面有特长的学生为模拟实验设计提供更多帮助。经过一番探索，学生大多能够找到一些素材信息，少数能够设计出较为完整的模拟实验方案，教师可组织学生对这些信息做整合，设计实验方案。
不同的生物实验完成标准不同，教师需要对实验难度做精准分析，尽可能给学生较多的参与机会，高效训练学生思维，以培养学生良好的学习习惯。教师对实验做的前期研究可以提升实验设计指导的针对性，有助于发展学生科学思维。
三、增加探索内容，追求科学思维深刻性
生物实验种类繁多，教师选择设计实验时需要有侧重点。演示实验、观察实验、探索实验、验证实验等都能够培养学生科学思维，教师可增加一些观察、探索实验内容，让学生在实验操作环节中，主动参与、亲身体验，从而建立科学思维认知。生物实验大多来源于生活，教师可组织学生展开生活中的实验，促进学生与生活经验对接，锻炼其科学思维。
如在教授“生长素的生理作用”时，教师可安排学生完成生长素生理作用的实验任务，要求学生自行成立合同团队，利用教师提供的生长素展开课外实验。学生经集体研究，确定实验方案，设定实验操作程序，教师对学生实验设计做审查，提出一些改进意见，如让学生设置对照实验，选择适合的植物，配制不同浓度的生长素液体，对植物根系生长情况做具体观察等。在学生操作过程中，教师应及时提醒学生及时记录不同组别植物根系生长情况。在实验成果展示环节，学生将实验过程做详细介绍，对实验结论做具体分析。学生通过拍照做对比展示，对生长素的生理作用做直观展示和解读。教师对学生实验操作情况做梳理，对实验介绍做评价，肯定学生实验操作效果。最后，教师将学生实验操作的数据、照片、视频做集中展示，并提出一些新的问题，以促使学生对这些内容做深度思考。
在生物实验设计中，教师对学情要有精准把握，以调动学生实验热情。集体性操作，可以为学生创造更多交流的机会，使其形成团队合力，增强对实验操作的信心，全面和深刻理解实验原理，体验实验操作。
四、完成生活对接，追求科学思维实践性
教师对实验内容做选择时，需要有主动对接生活的意识。生物实验对实验条件有一定要求，有些实验需要在特定的实验室条件下展开，特别是涉及到一些化学药剂的使用，带有一定的危险性，或者在精密度方面有更高求。除此之外，有许多实验是可以在生活条件下展开，其实验材料也可以用一些生活材料作为替代品，教师可从学生生活实际出发展开设计，精心筛选实验内容、优化实验方案、合理调度实验操作、整合实验过程、合理调配实验材料。学生借助生活条件展开实验操作，其实验体验更为鲜活，科学思维锻炼更为高效。
学生对接生活展开生物实验学习，其学习感知更为真切，由此建立起来的生物科学思维也会更为立体。如教授“种群数量的变化”时，教师可先利用多媒体播放一段视频：澳大利亚原本没有兔子，有一个英国人来定居后，带来了24只兔子，开始放养在自己的庄园里，后来逐渐繁殖，现在这片国土上，已经拥有了大约6亿只野兔，这些野兔与牛羊争牧草，甚至啃食树皮，造成严重生态后果。教师在学生看完视频后，布置观察实验任务：在我们生活之中，也有这样的情况发生，有些外来物种，在放任情况下，会造成当地生态失衡的问题。请你深入生活展开实地观察，你将会有哪些新发现呢？请写出你的观察报告，比一比谁的发现更有学术研究价值。学生因能够真正地进入实地展开观察操作，参与性较高。教师可在学生生活观察期间，不时做一些调度，分享一些信息，让学生能够顺利找到观察线索。
在我们的生活中有许多外来物种，教师可要求学生借助多种信息渠道做调研，然后深入到生活实地做具体的观察，以获得更为丰富信息素材。学生在实地观察中发现规律、总结汇报。教师再组织学生用实验报告的形式做具体呈现。此时，学生需要做信息整合处理，并对素材内容进行统筹规划，以发展科学思维。
生物实验教学目标众多，培养学生科学思维是核心内容，教师要对实验内容、实验设计、实验组织、实验训练、实验拓展、实验评价等内容做科学分析，组织学生主动参与到每个实验环节中，在实践探索中建立科学思维、实验体验、实验认知、实验能力。学生对实验操作有较强的期待，教师针对学生学习期待组织实验，围绕学生学习主体选择实验内容，组织学生参与实验设计和组织，并及时做出实验调度和安排，鼓励学生对实验过程、实验现象实验结论做分析，以此发展学生的科学思维。
参考文献：
［1］周珍兴.高中生物学实验情境创设的有效性研讨——以人教版《必修1·分子与细胞》为例［J］.新课程导学，2022，（02）：73～74.
［2］李安静.基于智能实验教学系统的生物学实验教学策略［J］.基础教育论坛，2022，（03）：57.
［3］徐 阳.高中生物教学现状分析及对策探讨［J］.教育艺术，2022，（02）：69.