初中生物實驗課中的思維訓練
生物科學實驗是以認識生命運動的本質(zhì)和規(guī)律為目標的實踐。它不是盲目的行為，而是在理性指導下的變
革現(xiàn)實的實踐活動。在每一個實驗的過程中，從實驗意念的產(chǎn)生到實驗方案的設(shè)計，從實驗結(jié)果的分析到實驗報告的完成，每一步都有思維活動，每一步都是思維的結(jié)果。所以，生物科學實驗有利于把學生帶入發(fā)現(xiàn)問題
的情境，使學生在分析實驗問題之中和在解決實驗問題中鍛煉思維能力。
科學的思維能力是科學素質(zhì)的重要方面，而科學素質(zhì)的培養(yǎng)又是全面實現(xiàn)素質(zhì)教育的重要內(nèi)容。本文結(jié)合
初中生物實驗關(guān)于培養(yǎng)學生的思維能力問題談幾點看法。
一、啟發(fā)學生的思維積極性
興趣是思維活性的觸發(fā)劑，求知的需要是學習動機的基礎(chǔ)。當學生對某個問題發(fā)生興趣時，就會圍繞著這
個問題積極地思考起來。但是，單純由“實驗”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。要想保持學生持久的興趣，就要善于“創(chuàng)造”種種誘因。比如，從生產(chǎn)實際和
學生生活實際引出實驗課題，不斷明確實驗目的意義，不斷提出有趣而又有思考性的問題引起學生思考，等等。通過這些手段，及時地把學生的直接興趣發(fā)展為間接興趣。
思維總是在觀察和解決問題的過程中進行的。當一個人產(chǎn)生必須排除困難的需要，或要了解某一問題時，
思維就活躍起來。實踐證明，有意識地創(chuàng)設(shè)發(fā)現(xiàn)問題的情境是引導學生積極思維的好方法。我們要善于利用實驗中的［觀察與思考］、［討論］等欄目中的問題，以及在輔導實驗的教學中用有啟發(fā)性的問題巧妙地引導和
調(diào)動學生思維的積極性。
二、幫助學生掌握科學研究的基本過程
科學思維方法的首要問題是明確科學研究的基本過程，即解決問題的程序。
例如，〈觀察鼠婦活動〉的實驗設(shè)計思路。
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？
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.鼠婦的活動可能與光照條件有關(guān)。
2.鼠婦的活動還可能和水分，以及其它外界因素有關(guān)，等等。
第三步，設(shè)計實驗，驗證假說。在這個階段，實驗的目的任務、方法、材料、裝置等等都是根據(jù)假設(shè)來確
定的。所以，實驗的理論依據(jù)主要是假設(shè)（當然還有賴于學生對有關(guān)科學知識的掌握情況）。
1.先檢驗“光照”對鼠婦活動有無影響。
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、討論實驗結(jié)果，推導結(jié)論驗證假設(shè)的真?zhèn)巍?/p>
通過“鼠婦實驗”，要幫助學生感受和理解科學研究的基本過程：問題→假設(shè)→實驗→結(jié)論。初中所有的生物實驗幾乎都體現(xiàn)了這條思路，這里不再重復。
需要說明一點，科學的“假設(shè)”絕不是無根據(jù)的憑空捏造，而是要有科學根據(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際的觀察。例如，在研究“消化”的實驗里所
提出的假設(shè)：“細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)才能透過細胞膜�！�
這個假設(shè)的理論根據(jù)是：①人和動物都是由細胞構(gòu)成的；②生活的細胞需要從外界吸收營養(yǎng)物質(zhì)；③營養(yǎng)物質(zhì)
是通過細胞膜進入細胞里的；④人和動物的營養(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
實驗使學生理解科學研究的基本過程，經(jīng)過反復訓練，完全可以把這種思考問題的程序內(nèi)化為學生的思維習慣。
三、訓練學生的思維操作技能
思維操作技能包括分析、綜合、比較、抽象和概括等幾個步驟。在生物實驗中要實現(xiàn)對某生命現(xiàn)象的本質(zhì)
和規(guī)律的認識，就要對實驗中的感性材料進行一系列的思維操作才能實現(xiàn)。
首先，是對要研究的事物進行分析。根據(jù)系統(tǒng)論的觀點，任何一個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。對于這樣一個整體如果囫圇吞棗地研究是無法進行的。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行逐個研究的過程就是分析
。比如，在研究“影響鼠婦活動的外部條件”時，必須先把“外部條件”分析成光、水、化學物等單個因子，然后逐一考查和鼠婦活動的關(guān)系；在研究“光合作用”時，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行更深層次的分解。所有的科學實驗都離不開分析。
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(gòu)造之后，再把它們聯(lián)合起來就形成了一個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(tǒng)一的關(guān)系。它們是思維活動的
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。這就為進一步認識生
命的本質(zhì)和規(guī)律、進行抽象和概括打下基礎(chǔ)。例如，比較各種細胞在形態(tài)構(gòu)造、功能等方面的相同點和不同點，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，達到對生物現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)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識事物的本質(zhì)和發(fā)展規(guī)律，形成概念和原理，從而達到對事物理性的認識。
四、培養(yǎng)學生思維的邏輯性
思維的邏輯性主要指能正確運用概念、判斷、推理的形式進行思維和表達思維的結(jié)果。在實驗過程中，學
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、推理的形式表達出來或貯存起來。生物學中的各種基本概念、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)成了生物學的知識體系。
生物學的基本概念和概念體系是生物科學知識的基礎(chǔ)，所以，我們必須重視基本概念的教學。但是，應該
讓學生自己通過“勞動”取得這些概念，讓學生通過實驗、觀察、思考形成這些概念，并且能夠用科學的語言把它們表達出來。堅持讓學生給概念下定義，讓學生推導實驗的結(jié)論，實際上是訓練了學生思維的邏輯能力。
生物實驗中經(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(yǎng)學生的推理能力創(chuàng)造了有利條件
。
歸納法是從個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
枚舉法在中學生物實驗中是普遍存在的。比如，一個鼠婦喜暗怕光，二個鼠婦喜暗怕光，……，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)計生物實驗時都有所應用。例如在光合
作用實驗中就應用了求異法。求異法是研究現(xiàn)象（a）和條件（A）的因果聯(lián)系。如果當A存在的場合a現(xiàn)象也出
現(xiàn)，當A不存在時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(jié)論
那末，光合作用產(chǎn)物之一就是淀粉。
演繹和歸納是科學研究的兩種基本方法。在同一次科學探索中，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。
培養(yǎng)學生的思維能力，要充分開發(fā)生物實驗中的有利因素，明確目標，堅持訓練，訓練要得法，教會思維
方法，化成能力，注重實效。
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