論生物科學(xué)實(shí)驗對于科學(xué)素質(zhì)培養的重要性

論生物科學(xué)實(shí)驗對于科學(xué)素質(zhì)培養的重要性

　　生物科學(xué)實(shí)驗是以認識生命運動(dòng)的本質(zhì)和規律為目標的實(shí)踐。它不是盲目的行為，而是在理性指導下的變 革現實(shí)的實(shí)踐活動(dòng)。在每一個(gè)實(shí)驗的過(guò)程中，從實(shí)驗意念的產(chǎn)生到實(shí)驗方案的設計，從實(shí)驗結果的分析到實(shí)驗 報告的完成，每一步都有思維活動(dòng)，每一步都是思維的結果。所以，生物科學(xué)實(shí)驗有利于把學(xué)生帶入發(fā)現問(wèn)題 的情境，使學(xué)生在分析實(shí)驗問(wèn)題之中和在解決實(shí)驗問(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)的培養又是全面實(shí)現素質(zhì)教育的重要內容。本文結合 初中生物實(shí)驗關(guān)于培養學(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)習動(dòng)機的基礎。當學(xué)生對某個(gè)問(wèn)題發(fā)生興趣時(shí)，就會(huì )圍繞著(zhù)這 個(gè)問(wèn)題積極地思考起來(lái)。但是，單純由“實(shí)驗”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)驗課題，不斷明確實(shí)驗目的意義，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(guān)察和解決問(wèn)題的過(guò)程中進(jìn)行的。當一個(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，有意識地創(chuàng )設發(fā)現問(wèn)題的情境是引導學(xué)生積極思維的好方法。我們要善于利用實(shí) 驗中的［觀(guān)察與思考］、［討論］等欄目中的問(wèn)題，以及在輔導實(shí)驗的教學(xué)中用有啟發(fā)性的問(wèn)題巧妙地引導和 調動(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(guān)察鼠婦活動(dòng)〉的實(shí)驗設計思路。

　　首先，通過(guò)觀(guān)察發(fā)現問(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（對發(fā)現的問(wèn)題大膽提出猜測和解釋?zhuān)��?/p>

　　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，設計實(shí)驗，驗證假說(shuō)。在這個(gè)階段，實(shí)驗的目的任務(wù)、方法、材料、裝置等等都是根據假設來(lái)確 定的。所以，實(shí)驗的理論依據主要是假設（當然還有賴(lài)于學(xué)生對有關(guān)科學(xué)知識的掌握情況）。

　　1.先檢驗“光照”對鼠婦活動(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。把一定數量的鼠婦放在其中，觀(guān)察鼠婦在明暗兩處的數量分 布情況。

　　第四步，分析、討論實(shí)驗結果，推導結論驗證假設的真偽。

　　通過(guò)“鼠婦實(shí)驗”，要幫助學(xué)生感受和理解科學(xué)研究的基本過(guò)程：?jiǎn)?wèn)題→假設→實(shí)驗→結論。初中所有的 生物實(shí)驗幾乎都體現了這條思路，這里不再重復。

　　需要說(shuō)明一點(diǎn)，科學(xué)的“假設”絕不是無(wú)根據的憑空捏造，而是要有科學(xué)根據的。這種根據來(lái)源于頭腦中 已有的知識，或者來(lái)源于別人的研究成果，或者來(lái)源于對客觀(guān)實(shí)際的觀(guān)察。例如，在研究“消化”的實(shí)驗里所 提出的假設：“細胞膜只能透過(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)細胞膜�！� 這個(gè)假設的理論根據是：①人和動(dòng)物都是由細胞構成的；②生活的細胞需要從外界吸收營(yíng)養物質(zhì)；③營(yíng)養物質(zhì) 是通過(guò)細胞膜進(jìn)入細胞里的；④人和動(dòng)物的營(yíng)養物質(zhì)來(lái)源于食物；⑤食物營(yíng)養成分中有大分子物質(zhì)。通過(guò)生物 實(shí)驗使學(xué)生理解科學(xué)研究的基本過(guò)程，經(jīng)過(guò)反復訓練，完全可以把這種思考問(wèn)題的程序內化為學(xué)生的思維習慣 。

　　三、訓練學(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)驗中要實(shí)現對某生命現象的本質(zhì) 和規律的認識，就要對實(shí)驗中的感性材料進(jìn)行一系列的思維操作才能實(shí)現。

　　首先，是對要研究的事物進(jìn)行分析。根據系統論的觀(guān)點(diǎn)，任何一個(gè)生命體或一種生命現象都是由部分、層 次、要素組成的開(kāi)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(wú)法進(jìn)行的。只有將其分解，才能 一部分一部分地研究，深入其內部，發(fā)現其本質(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，把生命現象的各個(gè)方面和屬性聯(lián)合起來(lái)，形成對生命體和生命現象整 體的認識，這就是綜合。比如在了解了細胞膜、細胞質(zhì)、細胞器、細胞核等構造之后，再把它們聯(lián)合起來(lái)就形 成了一個(gè)完整的生活的細胞的概念。分析和綜合是相反相成、緊密聯(lián)系的對立統一的關(guān)系。它們是思維活動(dòng)的 基礎。

　　比較，是把生物各部分構造、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)一步認識生 命的本質(zhì)和規律、進(jìn)行抽象和概括打下基礎。例如，比較各種細胞在形態(tài)構造、功能等方面的相同點(diǎn)和不同點(diǎn) ，比較各種種子的構造，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(guò)程。

　　抽象和概括，是找出各種生物體或各種生命現象中國共產(chǎn)黨同的本質(zhì)的屬性，或找出各部分構造之間，功能與構 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，達到對生物現象的本質(zhì)和規律的認識。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”及擔負“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，緊密結合。一般說(shuō)來(lái)，分析、比較 、綜合是抽象和概括的基礎，而抽象和概括是思維的核心。只有通過(guò)抽象和概括才能認識事物的本質(zhì)和發(fā)展規 律，形成概念和原理，從而達到對事物理性的認識。

　　四、培養學(xué)生思維的邏輯性

　　思維的邏輯性主要指能正確運用概念、判斷、推理的形式進(jìn)行思維和表達思維的結果。在實(shí)驗過(guò)程中，學(xué) 生通過(guò)觀(guān)察獲得大量具體的、形象直觀(guān)的感性材料，對這些材料經(jīng)過(guò)思維，抽象和概括出各種生命現象的本質(zhì) 屬性和必然聯(lián)系，再以概念、判斷、推理的形式表達出來(lái)或貯存起來(lái)。生物學(xué)中的各種基本概念、規律、原理 等都是概念、判斷、推理的具體體現。這些就構成了生物學(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，所以，我們必須重視基本概念的教學(xué)。但是，應該 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、觀(guān)察、思考形成這些概念，并且能夠用科學(xué)的語(yǔ)言 把它們表達出來(lái)。堅持讓學(xué)生給概念下定義，讓學(xué)生推導實(shí)驗的結論，實(shí)際上是訓練了學(xué)生思維的邏輯能力。

　　生物實(shí)驗中經(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果 。

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　　nbsp;因果歸納可有求同法、求異法和剩余法等多種形式。這些方法在設計生物實(shí)驗時(shí)都有所應用。例如在光合 作用實(shí)驗中就應用了求異法。求異法是研究現象（a）和條件（A）的因果聯(lián)系。如果當A存在的場(chǎng)合a現象也出 現，當A不存在時(shí)a也不出現，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(lèi)型，其中以“三段論”應用最為廣泛。比如，檢 驗光合作用產(chǎn)物之一——淀粉就應用了“三段論”的思維形式。

　　大前提 所有遇碘變藍的物質(zhì)都是淀粉，

　　小前提 如果光合作用產(chǎn)物之一遇碘變藍，

　　結論 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(zhù)的。但是， 二者又有區別：①歸納是始于觀(guān)察提出假設，演繹是始于假設提出推斷；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，演繹是證實(shí)。

　　培養學(xué)生的思維能力，要充分開(kāi)發(fā)生物實(shí)驗中的有利因素，明確目標，堅持訓練，訓練要得法，教會(huì )思維 方法，化成能力，注重實(shí)效

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