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)問題
的情境,使學(xué)生在分析實(shí)驗(yàn)問題之中和在解決實(shí)驗(yàn)問題中鍛煉思維能力。
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)生對某個(gè)問題發(fā)生興趣時(shí),就會圍繞著這
個(gè)問題積極地思考起來。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題引起學(xué)生思考,等等。通過這些手段,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題的過程中進(jìn)行的。當(dāng)一個(gè)人產(chǎn)生必須排除困難的需要,或要了解某一問題時(shí),
思維就活躍起來。實(shí)踐證明,有意識地創(chuàng)設(shè)發(fā)現(xiàn)問題的情境是引導(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]等欄目中的問題,以及在輔導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中用有啟發(fā)性的問題巧妙地引導(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)研究的基本過程
科學(xué)思維方法的首要問題是明確科學(xué)研究的基本過程,即解決問題的程序。
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(diǎn)?
其次,提出假設(shè)(對發(fā)現(xiàn)的問題大膽提出猜測和解釋)。
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。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)生對有關(guān)科學(xué)知識的掌握情況)。
1.先檢驗(yàn)“光照”對鼠婦活動(dòng)有無影響。
2.為了消除無關(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?/p>
通過“鼠婦實(shí)驗(yàn)”,要幫助學(xué)生感受和理解科學(xué)研究的基本過程:問題→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)。
需要說明一點(diǎn),科學(xué)的“假設(shè)”絕不是無根據(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(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養(yǎng)物質(zhì);③營養(yǎng)物質(zhì)
是通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞里的;④人和動(dòng)物的營養(yǎng)物質(zhì)來源于食物;⑤食物營養(yǎng)成分中有大分子物質(zhì)。通過生物
實(shí)驗(yàn)使學(xué)生理解科學(xué)研究的基本過程,經(jīng)過反復(fù)訓(xùn)練,完全可以把這種思考問題的程序內(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)對某生命現(xiàn)象的本質(zhì)
和規(guī)律的認(rèn)識,就要對實(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、要素組成的開放的有序整體。對于這樣一個(gè)整體如果囫圇吞棗地研究是無法進(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,形成對生命體和生命現(xiàn)象整
體的認(rèn)識,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比,并確定它們之間的異同點(diǎn)。這就為進(jìn)一步認(rèn)識生
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(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)到對生物現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律的認(rèn)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(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。一般說來,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。只有通過抽象和概括才能認(rèn)識事物的本質(zhì)和發(fā)展規(guī)律,形成概念和原理,從而達(dá)到對事物理性的認(rèn)識。
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)過程中,學(xué)
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(zhì)屬性和必然聯(lián)系,再以概念、判斷、推理的形式表達(dá)出來或貯存起來。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)的知識體系。
生物學(xué)的基本概念和概念體系是生物科學(xué)知識的基礎(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“勞動(dòng)”取得這些概念,讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)、觀察、思考形成這些概念,并且能夠用科學(xué)的語言把它們表達(dá)出來。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、簡單枚舉法和因果歸納。簡單
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,教會思維
方法,化成能力,注重實(shí)效。
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