原生态生物实验课堂中的学生思维参与
2022-06-08
生物科学知识是在经历无数的科学实验研究或证实的过程中逐步积累而成。每一个生物科学知识的背后都承载着相应的研究过程和研究方法。挖掘这些过程和方法对发展学生思维有着不可替代的作用。在原生态的生物实验课堂中要深入这些过程和方法的本质就必须要有学生相当程度的思维参与，这也是培养学生生物科学素养的核心内容。
生物实验课堂中学生的思维参与和实验观察能力、实验操作能力、实验探究能力密切相关。在观察实验结果时，若没有对实验现象或数据的处理、分析与思考，不可能挖掘现象背后的本质，或发现问题，改进实验进一步探究;实验操作时，不假思索地按照实验步骤机械甚至模仿式地完成实验，那不是实验研究，那只是在完成一个操作任务，就像在流水线工作按要求完成操作一样，那将失去生物实验应有的价值和意义。没有一定程度学生思维参与的实验探究只能是流于形式，表面看起来热闹，实则是无效的作秀。由此可见在原生态的生物实验课堂中关注学生的思维参与，对提升学生生物学科素养，发挥生物实验应有的价值起着至关重要的作用。如何在原生态的生物实验课堂中关注学生的思维参与是每一位生物教师在设计生物课堂教学时必须思考的问题。
1 实现原生态生物实验课堂中学生思维积极参与的策略
原生态生物实验课堂中学生思维的积极参与是促进学生思维发展，提升学生思维品质的前提。教师在设计和实施生物实验课堂时，要充分相信每个学生的潜能，给予广阔的思维空间，激发学生积极的思维情绪和良好的情感状态。
1.1 创设情境，激发学生思维参与的自觉性
在生物课堂的实施中要能抓住学生的思维，实现学生思维的自觉参与首先基于创设的情境。教师在创设情境时应立足于学生实际经验、认知规律和教材知识，着眼于学生思维参与，挖掘蕴含一定思维力度、具有一定思维价值的素材，同时也要关注学生思维的深度，便于通过情境围绕知识核心将学生的思维引向深入。
比如，“细胞的能量‘通货’——ATP”一节，可以通过介绍由萤火虫发光原理而研制成的ATP荧光检测仪创设情境。ATP荧光检测仪是我国以政府文件形式指定用于检测物体表面卫生状况的专用设备。教师引导学生关注ATP荧光检测仪的工作原理：利用ATP能使“荧光素酶——荧光素体系”发光检测ATP;每个活细胞都含有一定量的ATP，所以检测ATP就可知道物体表面的微生物情况。以此唤起学生对ATP思考的好奇心和价值体验。在此基础上引发学生对ATP更深层次的思考，如ATP能使“荧光素酶——荧光素体系”发光，其他具有能量的物质是否也可以使之发光呢？如何设计实验来验证呢？
当通过实验得到ATP是直接能源物质时，学生又会接着思考：ATP应该具备怎样的结构使它可以直接提供能量呢？ATP在提供能量时本身会发生什么变化呢？ATP提供的能量又从哪里来呢？……
当学生的求知欲被激发，以饱满的热情投入到学习中去时，学生的思维参与便成为一种自觉的行为。
1.2 “无错无教学”，唤起学生思维参与的热情
错误是学生思维参与的相伴产物，往往可以延伸出新的更贴近学生实际的思维素材，对唤起全体学生全程思维参与的热情有着重要的意义。教师要善于利用学生的错误进行教学，当学生出现一定思维层次上的错误时，教师一定要注意处理的艺术，不要急于纠正，要利用好学生的错误让学生间进行相互思维启发和碰撞。
比如，“探究酵母菌细胞呼吸方式”这一节实验课上，学生在自主设计有氧和无氧呼吸装置的时候会有很多考虑不周甚至错误的地方。如有氧呼吸装置如何排除空气中CO2对实验结果检测的影响？利用NaOH吸收空气中的CO2后如何知道CO2是否被完全吸收？如何排除无氧呼吸装置中原有的O2对实验的影响，如何知道无氧呼吸装置中什么时候酵母菌只进行无氧呼吸？……教师可以将这些学生设计的装置展示出来，让学生来评价或完善。学生通过交流一个一个错误不断地被发现和纠正，提高了学生思维参与的热情。教师要有效挖掘错误中蕴含的思维因素，引导学生从错误中思考，突破思维障碍，让错误成为激发学生思维参与的宝贵资源。
1.3 任务驱动，调动学生思维参与的主动性
学生思维参与的主动性来源于兴趣和需求。任务驱动有助于学生在生物实验课堂教学中明确思维目的，激发学生完成任务的动机。任务驱动让学生觉得必须通过自己的思考和努力才能实现或达到一定的任务要求，使之积极主动参与思维。
比如“降低化学反应活化能的酶”一节，教师可以由浅入深地设计任务来驱动学生的思维参与。首先让学生完成探究加热能加快过氧化氢分解的探究实验，然后基于这个实验让学生明确对实验的分析任务：指出本实验的自变量、因变量和无关变量。在此任务的驱动下指导学生阅读书本有关变量的知识。这比纯粹向学生介绍实验变量的知识多了认知的载体和任务的驱动，学生思考问题的主动性得到明显提高。在掌握实验变量的基础上，后一个学习任务就是利用已掌握的变量的知识设计实验比较过氧化氢酶和Fe3+催化过氧化氢的分解的效率。学生在课堂中一个一个任务的驱动下，在完成任务目标的渴望中，调动了思维参与的主动性，在主动的思维参与中激发了学习的兴趣，培养了思维能力。
2 实现原生态生物实验课堂中学生思维有效参与的措施
原生态生物实验课堂中教师对学生思维参与的有效性的关注则是提高课堂效率、实现学生深度思维、培养学生生物科学素养的根本保证。学生思维的有效参与是课堂中学生认知活动的核心，没有学生思维有效参与的课堂学生就没有真正的学习。
2.1 问题引领，提高学生思维参与的层次
“问题”的核心在思维，具体体现就是学生的思维参与。学生的思维参与总是从“问题”开始，而思维参与的过程又以“问题”为动力。教师在设计生物课堂时，以“问题”为主线，促使学生萌生思维参与的动机和欲望。教师以“问题”为主线积极引导学生思维参与的过程，必能有效提高生物课堂学生思维参与的层次。比如“生态系统能量流动”一节，教师可以先展示因过度放牧导致的草场退化现象。然后从能量流动角度分析其原因及可采取的措施，就可以引导学生生成一系列问题：
草的能量是如何输入？又如何输出？与其相似的能量输入和输出的生物又有哪些？（由此构建第一营养级能量的输入和输出的模型）。
初级消费者的能量又是如何输入？能量又是如何输出？其他营养级呢？（由此构建各个营养级的能量输入和输出模型）。
整个生态系统能量又是如何输入、传递、转化和散失的？由此构建整个生态系统能量流动的定性分析模型。但解决因过渡放牧导致的草场退化现象只是定性分析是不够的，还需要定量研究。由赛达伯格湖能量流动的定量研究构建能量流动的特点和能量金字塔的知识。再从定量的能量输入和输出的角度，思考草场退化问题以及如何解决草场退化又使对草场的利用达到最大化。这样可以让学生认识到所有问题的思考和解决是有价值和意义的，在问题的引领和价值的体验中，提高学生思维参与的层次。
2.2 给足空间和时间，实现学生思维的深度参与
要将外部的学习素材内化为学生内部深度思维的载体，教师要多为学生提供和创造思维参与的机会，给学生留足思维的空间和时间。教师要充分相信学生的思维潜能，把解决问题的权利交给学生，使学生的思维品质在充分的思维活动中得以发展。
比如“绿叶中色素提取和分离”这个实验，教师可以先让学生比较绿色的菠菜叶和发黄的菠菜叶，分析菠菜叶变黄的可能原因。学生的学习小组讨论、交流可能的解释，然后教师不要急于告知学生答案，让学生自己思考设计实验来验证自己提出的解释。学生的思维参与过程中自主构建甚至创造生物知识，思维也就会越来越深刻。
2.3 运用、再现科学思维方法，提升学生思维参与的效率
科学思维方法是提升学生思维参与效率的保证，是培养生物科学素养的本质诉求。教师在设计生物实验课堂时注重学生思维参与的同时，要运用、再现蕴含于生物知识中的科学思维方法，重视科学思维方法的指导，实现学生高效思维参与同时领悟到生物科学研究过程和方法的真谛。
比如，教师在设计“孟德尔豌豆杂交实验一”这一节教学时，就可以让学生体验蕴藏在孟德尔研究过程中的“假说—演绎法”这一种重要的科学思维方法。其基本的教学设计可以是：从实验现象出发，高茎与矮茎杂交，F1代都是高茎，F1自交，F2高茎和矮茎比例为3∶1。针对实验现象和学生已有的对遗传的理解让学生提出问题。然后让学生针对问题尝试性提出一些可能的假说。再根据假说，进行一些具体的演绎和推理，小组间交流对提出问题的解释。然后让学生设计实验，检验推断和假说。
所有问题的提出、相应的解释、实验设计和检验都让学生完成，让学生在逐步的思维参与过程中体验“假说—演绎法”和科学家当年的研究和思维过程。学生在这样的思维参与下所获得的不仅仅是已知的结论或知识，更多地体验了这些知识的发现过程和研究方法，提高了学生思维参与的效 本文由wWW.dyLw.NeT提供，第一论 文 网专业代写教育教学论文和论文代写以及发表论文服务，欢迎光临dYLw.nET率，有助于培养学生生物学科核心素养。
教师在教学过程中不仅要注重知识的传授，更要注重学生思维参与的积极性和有效性，以思维参与作为原生态生物实验课堂每一个环节的核心。只有关注了课堂中学生的思维参与，才能体现新课程中的以知识为载体，教会学生学习和思维的理念，才能构建出学生深度参与、灵动的生物实验课堂。
生物实验课堂中学生的思维参与和实验观察能力、实验操作能力、实验探究能力密切相关。在观察实验结果时，若没有对实验现象或数据的处理、分析与思考，不可能挖掘现象背后的本质，或发现问题，改进实验进一步探究;实验操作时，不假思索地按照实验步骤机械甚至模仿式地完成实验，那不是实验研究，那只是在完成一个操作任务，就像在流水线工作按要求完成操作一样，那将失去生物实验应有的价值和意义。没有一定程度学生思维参与的实验探究只能是流于形式，表面看起来热闹，实则是无效的作秀。由此可见在原生态的生物实验课堂中关注学生的思维参与，对提升学生生物学科素养，发挥生物实验应有的价值起着至关重要的作用。如何在原生态的生物实验课堂中关注学生的思维参与是每一位生物教师在设计生物课堂教学时必须思考的问题。
1 实现原生态生物实验课堂中学生思维积极参与的策略
原生态生物实验课堂中学生思维的积极参与是促进学生思维发展，提升学生思维品质的前提。教师在设计和实施生物实验课堂时，要充分相信每个学生的潜能，给予广阔的思维空间，激发学生积极的思维情绪和良好的情感状态。
1.1 创设情境，激发学生思维参与的自觉性
在生物课堂的实施中要能抓住学生的思维，实现学生思维的自觉参与首先基于创设的情境。教师在创设情境时应立足于学生实际经验、认知规律和教材知识，着眼于学生思维参与，挖掘蕴含一定思维力度、具有一定思维价值的素材，同时也要关注学生思维的深度，便于通过情境围绕知识核心将学生的思维引向深入。
比如，“细胞的能量‘通货’——ATP”一节，可以通过介绍由萤火虫发光原理而研制成的ATP荧光检测仪创设情境。ATP荧光检测仪是我国以政府文件形式指定用于检测物体表面卫生状况的专用设备。教师引导学生关注ATP荧光检测仪的工作原理：利用ATP能使“荧光素酶——荧光素体系”发光检测ATP;每个活细胞都含有一定量的ATP，所以检测ATP就可知道物体表面的微生物情况。以此唤起学生对ATP思考的好奇心和价值体验。在此基础上引发学生对ATP更深层次的思考，如ATP能使“荧光素酶——荧光素体系”发光，其他具有能量的物质是否也可以使之发光呢？如何设计实验来验证呢？
当通过实验得到ATP是直接能源物质时，学生又会接着思考：ATP应该具备怎样的结构使它可以直接提供能量呢？ATP在提供能量时本身会发生什么变化呢？ATP提供的能量又从哪里来呢？……
当学生的求知欲被激发，以饱满的热情投入到学习中去时，学生的思维参与便成为一种自觉的行为。
1.2 “无错无教学”，唤起学生思维参与的热情
错误是学生思维参与的相伴产物，往往可以延伸出新的更贴近学生实际的思维素材，对唤起全体学生全程思维参与的热情有着重要的意义。教师要善于利用学生的错误进行教学，当学生出现一定思维层次上的错误时，教师一定要注意处理的艺术，不要急于纠正，要利用好学生的错误让学生间进行相互思维启发和碰撞。
比如，“探究酵母菌细胞呼吸方式”这一节实验课上，学生在自主设计有氧和无氧呼吸装置的时候会有很多考虑不周甚至错误的地方。如有氧呼吸装置如何排除空气中CO2对实验结果检测的影响？利用NaOH吸收空气中的CO2后如何知道CO2是否被完全吸收？如何排除无氧呼吸装置中原有的O2对实验的影响，如何知道无氧呼吸装置中什么时候酵母菌只进行无氧呼吸？……教师可以将这些学生设计的装置展示出来，让学生来评价或完善。学生通过交流一个一个错误不断地被发现和纠正，提高了学生思维参与的热情。教师要有效挖掘错误中蕴含的思维因素，引导学生从错误中思考，突破思维障碍，让错误成为激发学生思维参与的宝贵资源。
1.3 任务驱动，调动学生思维参与的主动性
学生思维参与的主动性来源于兴趣和需求。任务驱动有助于学生在生物实验课堂教学中明确思维目的，激发学生完成任务的动机。任务驱动让学生觉得必须通过自己的思考和努力才能实现或达到一定的任务要求，使之积极主动参与思维。
比如“降低化学反应活化能的酶”一节，教师可以由浅入深地设计任务来驱动学生的思维参与。首先让学生完成探究加热能加快过氧化氢分解的探究实验，然后基于这个实验让学生明确对实验的分析任务：指出本实验的自变量、因变量和无关变量。在此任务的驱动下指导学生阅读书本有关变量的知识。这比纯粹向学生介绍实验变量的知识多了认知的载体和任务的驱动，学生思考问题的主动性得到明显提高。在掌握实验变量的基础上，后一个学习任务就是利用已掌握的变量的知识设计实验比较过氧化氢酶和Fe3+催化过氧化氢的分解的效率。学生在课堂中一个一个任务的驱动下，在完成任务目标的渴望中，调动了思维参与的主动性，在主动的思维参与中激发了学习的兴趣，培养了思维能力。
2 实现原生态生物实验课堂中学生思维有效参与的措施
原生态生物实验课堂中教师对学生思维参与的有效性的关注则是提高课堂效率、实现学生深度思维、培养学生生物科学素养的根本保证。学生思维的有效参与是课堂中学生认知活动的核心，没有学生思维有效参与的课堂学生就没有真正的学习。
2.1 问题引领，提高学生思维参与的层次
“问题”的核心在思维，具体体现就是学生的思维参与。学生的思维参与总是从“问题”开始，而思维参与的过程又以“问题”为动力。教师在设计生物课堂时，以“问题”为主线，促使学生萌生思维参与的动机和欲望。教师以“问题”为主线积极引导学生思维参与的过程，必能有效提高生物课堂学生思维参与的层次。比如“生态系统能量流动”一节，教师可以先展示因过度放牧导致的草场退化现象。然后从能量流动角度分析其原因及可采取的措施，就可以引导学生生成一系列问题：
草的能量是如何输入？又如何输出？与其相似的能量输入和输出的生物又有哪些？（由此构建第一营养级能量的输入和输出的模型）。
初级消费者的能量又是如何输入？能量又是如何输出？其他营养级呢？（由此构建各个营养级的能量输入和输出模型）。
整个生态系统能量又是如何输入、传递、转化和散失的？由此构建整个生态系统能量流动的定性分析模型。但解决因过渡放牧导致的草场退化现象只是定性分析是不够的，还需要定量研究。由赛达伯格湖能量流动的定量研究构建能量流动的特点和能量金字塔的知识。再从定量的能量输入和输出的角度，思考草场退化问题以及如何解决草场退化又使对草场的利用达到最大化。这样可以让学生认识到所有问题的思考和解决是有价值和意义的，在问题的引领和价值的体验中，提高学生思维参与的层次。
2.2 给足空间和时间，实现学生思维的深度参与
要将外部的学习素材内化为学生内部深度思维的载体，教师要多为学生提供和创造思维参与的机会，给学生留足思维的空间和时间。教师要充分相信学生的思维潜能，把解决问题的权利交给学生，使学生的思维品质在充分的思维活动中得以发展。
比如“绿叶中色素提取和分离”这个实验，教师可以先让学生比较绿色的菠菜叶和发黄的菠菜叶，分析菠菜叶变黄的可能原因。学生的学习小组讨论、交流可能的解释，然后教师不要急于告知学生答案，让学生自己思考设计实验来验证自己提出的解释。学生的思维参与过程中自主构建甚至创造生物知识，思维也就会越来越深刻。
2.3 运用、再现科学思维方法，提升学生思维参与的效率
科学思维方法是提升学生思维参与效率的保证，是培养生物科学素养的本质诉求。教师在设计生物实验课堂时注重学生思维参与的同时，要运用、再现蕴含于生物知识中的科学思维方法，重视科学思维方法的指导，实现学生高效思维参与同时领悟到生物科学研究过程和方法的真谛。
比如，教师在设计“孟德尔豌豆杂交实验一”这一节教学时，就可以让学生体验蕴藏在孟德尔研究过程中的“假说—演绎法”这一种重要的科学思维方法。其基本的教学设计可以是：从实验现象出发，高茎与矮茎杂交，F1代都是高茎，F1自交，F2高茎和矮茎比例为3∶1。针对实验现象和学生已有的对遗传的理解让学生提出问题。然后让学生针对问题尝试性提出一些可能的假说。再根据假说，进行一些具体的演绎和推理，小组间交流对提出问题的解释。然后让学生设计实验，检验推断和假说。
所有问题的提出、相应的解释、实验设计和检验都让学生完成，让学生在逐步的思维参与过程中体验“假说—演绎法”和科学家当年的研究和思维过程。学生在这样的思维参与下所获得的不仅仅是已知的结论或知识，更多地体验了这些知识的发现过程和研究方法，提高了学生思维参与的效 本文由wWW.dyLw.NeT提供，第一论 文 网专业代写教育教学论文和论文代写以及发表论文服务，欢迎光临dYLw.nET率，有助于培养学生生物学科核心素养。
教师在教学过程中不仅要注重知识的传授，更要注重学生思维参与的积极性和有效性，以思维参与作为原生态生物实验课堂每一个环节的核心。只有关注了课堂中学生的思维参与，才能体现新课程中的以知识为载体，教会学生学习和思维的理念，才能构建出学生深度参与、灵动的生物实验课堂。