高中生物学实验思维培养的策略研究总结

高中生物学实验思维培养的策略研究

目录

1 课题概况

1．1 研究内容

1.1.1 核心概念

1.1.2 主要研究内容

1．2 研究背景

1．3 研究历程

1．4 研究方法

2 理论支持

2．1 建构主义学习理论

2．2 萨其曼的探究教学理论

3 实践成效

3．1 构建了培养生物学实验思维的策略

3.1.1 关注教材实验，培养实验思维的科学性

3.1.2 体验科学发现史，培养实验思维的完整性

3.1.3 变验证为探究，培养实验思维的深刻性

3.1.4 完善经典实验，培养实验思维的严谨性

3.1.5 重视实验方案的设计，培养实验思维的组织性

3.1.6 规范实验评价，培养实验思维的准确性

3．2 转变了教师的教学观念和行为

3．3 提高了学生的学业成绩

4 研究后的反思

参考文献

附件：高中生物实验课学习情况调查问卷

高中生物学实验思维培养的策略研究

摘要：生物学是以实验为基本研究方法的科学课程，实验思维是科学素养的重要组成部分之一，对学生树立科学的价值观、养成科学态度和应用科学方法的基本素养具有重要作用。通过本课题的研究，尝试构建起一套科学的、具操作性的培养学生实验思维的策略，并应用于教学实践，在转变教师的教学观念及教学行为、改变课堂教学方式和提高学生的学业水平方面取得一定的成效。

关键词：实验思维培养策略

1 课题概况

本项课题是杭州市2012年国家基础教育课程改革专项研究课题（教师小课题），课题编号12ZK14010。

1．1 研究内容

1.1.1 核心概念

按心理学分析，思维是人运用表象和概念进行分析、综合、判断和推理等认识活动的过程，是人的大脑对客观事物的一般属性和事物之间有规律的联系的反映，是以知识为中介进行推断和解决问题的过程。借助它，能反映现实对象的本质特征，揭示对象及相关现象之间的各种内在联系。经过思维，了解事物发生的原因，找出解决问题的方法和策略。

本课题中的实验思维是指从事实验科学研究时所应具备的思维方法、方式和思维路径，是基于实验研究基本过程的一种科学思维方式，是在科学实验的基础上形成和发展的一种思维能力，是把发现问题、思考问题、解决问题的基本程序内化的一种思维品质，是科学素养的重要组成部分之一。

1.1.2 主要研究内容

实验思维主要表现在设计实验、观察和分析实验现象、分析实验数据的过程中，包括发现问题、提出问题、做出假设、设计实验方案、完善实验方案、实验验证、分析讨论并做出合理的推论，最终解决问题。实验思维在生物学实验中具有重要作用，生物学实验课题的确立和生物学实验目的的确定是实验思维的结果；实验原则的制定是在严密的实验思维的指导下进行的；在生物学实验实施过程中，实验思维可控制实验操作过程的有序进行；对实验现象和结果的科学分析也是实验思维的一个过程。严谨科学的实验思维为实验过程和实验结果的准确性提供了保证。事实上，生物学实验的全过程都离不开实验思维。

高中生物学实验思维的培养是指通过多种形式的教学活动，使学

生了解生物科学的认识模式，培养学生提出问题的意识和能力，指导学生做出合理的假设，学会选择实验材料和控制实验条件，使学生获得设计多种实验方案的方法，指导学生进行有效的观察和记录，对收集到的数据进行全面深入的解释、讨论和处理，并根据处理结果推出合理的结论。本课题的重点不在理论创新，而是力图通过本课题的研究，尝试构建起一套科学的、具操作性的培养生物学实验思维的行之有效的方法、策略和手段，通过教给学生科学的思维方法、思维方式、思维路径，帮助学生在由感性到理性、由形象思维到抽象思维的基础上建构新知识，并使学生受到科学方法和科学思维的熏陶，培养学生的实验能力和创新意识，使之形成实验思维，发展学生的多元智能，并最终提高其分析层面的思维技能、树立科学的价值观、养成科学态度和应用科学方法的基本素养。

1．2 研究背景

生物学是以实验为基本研究方法的科学课程，人类对未知领域的探索，无不建立在无数实验基础之上，它包含了人类思维中最有活力的部分，也具有丰富的科学方法论。生命现象的描述、生命本质和规律的揭示，一般都遵循着“观察现象→发现问题→提出假设→设计实验→实验验证→推出结论”这样的认知规律。普通高中生物课程标准也规定，学生通过高中生物课程的学习，要养成科学态度和科学精神，树立创新意识，初步学会生物科学探究的一般方法，要求进一步提高学生的生物科学素养，而这其中最主要的就是实验思维的培养。

高中生物课程标准明确指出：生物课程的总目标不仅仅是让学生学习生物学的基础知识和基本技能，更要让学生学习科学探究的方法，发展自主学习能力。新课程的教学要求重视理解科学研究的过程，学习科学研究的方法。随着新课改的不断实施，对学生进行实验思维培养的重要性日益凸显。实验思维的培养有助于学生生物科学素养的形成、创新思维的激发和探索精神的培养，有助于培养他们自主分析和设计实验的思维，使学生受到科学研究方法的启迪，形成科学的思维方式，为将来实施科学研究奠定良好的基础。实验思维的培养可以帮助学生真正理解生命科学的历史和本质，并将对生命科学的理解和科学探究的经历内化为生物科学素养。

目前教学中普遍存在着重理论知识传授、轻实验思维培养的现象，以“讲”代“做”、以机械模仿代替学生的创造等现象随处可见。纵观现在的高中生物学实验，教材中的实验大多是学生被动地完成整个实验，实验中只注重对实验最后结果的记录，而轻视对实验过程中出现某些现象的记录；重视实验方案的设计及实施，却往往轻视对探究结果的分析；重视对成功实验的肯定，而忽略对实验中的失败查找原因等。学生缺乏对实验程序的理解能力、对实验结果的分析能力及

对实验中出现异常情况的处理能力，这些都不利于学生实验思维的培养和提高。目前分散的实验课时破坏了某些实验的连续性和完整性，在一定程度上削弱和限制了学生的创新思维的培养以及实践和创新的机会。受“教师中心论”的困扰，教师有意无意的常常会先讲授知识，然后按要求通过实验来验证其正确性。这种做法将造成学生认知过程的思维定势。对教材中科学史的教学目标大多定位在落实知识，科学史只是用于辅助学生理解相关知识，而没有充分发挥其中蕴含的实验思维的教学价值。不少学生对必修本的实验操作采取简单的背实验的方法，对有些实验步骤的安排只知其然，而不知其所以然。有些老师甚至认为中学生物学实验只是对课本现有基本原理的验证,只要原理记住了,实验目的和结果知道了,就没有必要都去做了。受“功利主义”的影响，“应试教育”愈演愈烈，使教学双方为谋求“功利”而丧失了教育应有的非功利性的一面，在实验习题训练中往往设计一些“套路”让学生套用，并没有对实验的目的、用品及设计思想进行深入的分析，没有真正注重结合实验本质进行科学思想、科学方法及分析应用的训练，而错失培养学生实验思维的良好机会。美国哈佛大学在校规上就赫然写道：“教育不仅是传授知识，尤其注重培养青年的思维能力和科学态度，……”可见，教会学生学会思考，增强思维能力是教学的中心任务。而实验教学的核心任务应是培养学生的实验思维。

1．3 研究历程

本课题研究时间为2012年5月—2013年4月。

（1）课题准备阶段（2012年6月—2013年8月）：学习及生物学实验思维培养有关的文章，搜集国内外的相关研究。在阅读了一些文章后，确立本课题的理论依据：建构主义学习理论和萨其曼的探究教学理论，然后制定课题研究方案：主要是在平常的课堂教学中边研究边实践的行动研究。

（2）课题研究阶段（2012年9月—2013年3月）：编制问卷对学生进行问卷调查，发放问卷104份，收回104份，均有效。在分析制约高中生物教学实验思维培养原因的基础上，提出相应的解决策略和途径，并将解决策略付诸于平时的教学实践。把自己所带平行班分成实验组和对照组进行一师两法的“同课异构式”教学，在教学实践中及时进行记录，收集期末考试成绩，比较学生学业成绩的变化。

（3）课题总结阶段（2013年3月-2013年4月）：总结反思研究过程，汇总研究策略，分析调查问卷数据，撰写研究报告，形成研究成果。

本课题研究思路如下：