浅谈实验教学中学生思维能力的培养

摘要：生物学实验在高中生物教学中占据重要地位，本文结合组织中化合物的鉴定，色素的提取和分离，探究生长素类似物促进插条生根最适浓度实验分析了实验教学中学生逻辑思维能力，发散思维能力和批判思维能力的培养的途径。说明实验教学对学生思维品质提升的重要性。

关键词：实验教学  思维  能力

生物学是一门实验的科学。实验在高中教学中显示出越来越重要的作用。通常实验设计包括搜集相关资料即明确研究背景，确定研究课题，提出假说，明确实验方法和步骤，提出预期效果，以及对实验结果进行分析和说明。生物学的实验是学生运用生物学相关知识制订实验方案的思维过程，是培养学生良好的思维品质和生物学素养的重要方式。

1通过实验培养学生逻辑思维能力

逻辑思维就是遵循思维的规则，有步骤地对事实材料进行分析，或依据某些知识进行推理，得出新的判断，形成新思想的认识过程。严密的逻辑思维是创造性思维的基础。实验设计要求实验者具有严谨的逻辑思维能力。教师可引导学生从如下几个角度训练学生的逻辑思维能力。

1.1选择合适的实验材料，分析变量问题  分析实验的自变量，应变量，无关变量，自变量如何控制，观察实验结果的指标是什么。例如，在探究生长素类似物促进插条生根最适浓度实验中，学生根据已有的知识基础明确自变量是生长素浓度，无关变量是光照，温度，湿度都相同的适宜培养条件，选择相同的实验材料，实验材料保留相同数量的幼叶和芽，观察的指标可以是出根的时间，根的长度，根的数量，根的生长情况。

1.2确定实验方案是否合理  所谓实验方案即是实验步骤。实验步骤与步骤之间存在着复杂的逻辑递进关系。实验设计成功与否的关键是步骤设计的是否符合逻辑。这种逻辑性受多方面因素的影响和制约。诸如:实验原理、方法，材料、试剂、器材，实验者自身实验能力的大小都将不同程度地影响和制约实验步骤的设计。例如，在还原糖鉴定时，可以使用苹果和梨却不能用橘子来替代，在扦插生根实验中，有同学这样设计实验“用相同烧杯装入等量的沙子作为培养基质，在每个烧杯中插入5条一年生枝条，给烧杯编号，除烧杯1中浇等量蒸馏水外，其余分别浇灌不同浓度的生长素溶液”。该同学注意了无关变量控制和对照实验设置，却忽略了生长素处理插条的方法。

2 通过实验培养学生的发散思维能力

发散思维是根据已有的信息，运用已有的知识、经验通过推测、想象，沿不同的方向去思考，对信息进行加工，产生或获得新信息的方法。发散思维能力另一个重要因素是思维的变通性，亦思维的灵活性。在实验设计中，这种思维的灵活性主要体现在考虑问题时不受“思维定势”的影响，善于找到新的解决问题的方法。发散思维可体现在以下几个方面。

2.1实验材料的选择  寻找可替代的实验材料，如色素的提取和分离实验材料可选择菠菜的绿叶，也可用韭菜替代，效果同样好。蛋白质鉴定尝试用豆浆或牛奶替代蛋清，请学生比较实验结果。扦插枝条生根实验可用多种校园植物如月季，桂花，柳树，海桐等。

2.2实验方法的选择  如色素的提取和分离实验，可用书上介绍的纸层析法，也可用圆盘的方法，将色素滴在圆盘中心，色素自滤纸中心向四周移动，根据移动速度不同将他们分开，在实验中也可作出如下改进，取优质滤纸一张，将共对称于中心四折为一直角扇形，在滤纸中心所形成的尖角处，剪下1毫米左右。展平对折的滤纸，可见其中心有一小孔。另取小滤纸一张，用手将之搓卷成一个较紧实的纸捻。将这一段纸捻插人滤纸中央的小孔中，让纸捻一端与滤纸纸面保持平齐，并使之较牢固地夹在孔中，不易脱落。将夹带纸捻的滤纸平放在培养皿口上，使纸捻下端浸人层析液中。然后用滴管在滤纸中心的纸捻切面上滴加7一10滴叶绿体色索提取液，盖上培养皿盖。对书本实验的改进，发挥了学生的创造力。

2.3实验结果的分析实验结果与预期不一定完全相同，导致差异的原因可能有多种。如在插条生根实验中，学生查找资料，柳枝生根的最适浓度为生根粉：水=1：850，根据这一条件处理的枝条在两周内未生根，且叶片出现枯萎的情况。学生们很不解，我解释说，没有生根不能并不说明我们的实验没有结果，只要我们的实验是严密的，就可以说明这样的处理条件下，是不适合柳枝插条生根的，这也是一种结果，实验结果不是最重要的，重要的是我们对失败原因的分析。学生分析了实验方案，提出以下可能原因：①11月初日平均气温低于20℃，低于柳树生长的最适温度；②秋季日照时间短，植物体内原有的激素水平不利于生根：③培养液是清水，不利于柳枝生长；④叶片保留偏多，蒸腾作用散失的水分多。根据失败原因分析，学生重新制定实验计划。

3 通过实验培养批判思维能力

批判性思维是指能严格、精细地思考问题，客观地检查与评价自己的思维过程及思维的结果。生物学也就是在不断地批判性继承前人研究成果上取得进步的。学生的实验设计过程也就是批判性思维的运用过程。实验假设是否正确？好的假说可以解释现象和指导后继研究方向的重要作用。实验原理的运用是否合理?方法的确定是否正确?材料试剂器具的选择是否正确?步骤的设计是否符合逻辑?是否严谨可行?学生通过对自己拟订的实验计划和其他同学的实验计划的评判和审视，提高批判性思维能力。

4 思考 

学生思维品质的提高是教学取得成功的重要标志，实验教学是培养学生思维能力和生物学素养的良好契机。逻辑思维，发散思维，批判性思维在实验设计时交织在一起，共同构成了创造性思维活动。