《谈生物实验课教学中如何培养学生的科学素质》
李其坤
内容摘要：知识经济时代，学生素质教育的核心内容是科技素质的养成。而在生物实验教学中科学素质的培养，至少应该包括这样几个方面：即基础技能、实验操作和实验态度的培养；严谨求实的科学态度；科学的观察方法和团结协作的共事风格。
关键词：科学素质 训练 态度 观察 实事求是
知识经济的到来需要高素质高质量的创新人才，而科学素质的培养在这方面显得尤为重要。本文从生物实验教学的角度，着重阐述如何从四个方面培养学生的科学素质。
一、形成实验教学的三大目标序列
有效的教学需要有明确的目标作为支撑。在研究了新课程标准与教学计划之后，我认为，中学生物实验课教学可以划分为三个序列，即“基础技能序列”、“实验操作序列”和“实验态度序列”。它们应该分别对应于人的科学素质中的“一般能力”、“专业能力”和“人格精神”三个方面。
1、其本技能序列的训练。
实验教学的科学性很强。在生物学科的常规实验过程中，我坚持向学生作出准确无误的示范、讲解，要求学生准确地理解实验的目的，了解实验的常规步骤，熟练地掌握实验仪器的操作，同时配合进行反复的训练和检查。
比如，对“显微镜”这种生物实验是常用的工具，我对学生从取镜、安放、对光、观察、放回都提出了严格的要求，让学生在实验过程中学会按照操作过程严格操作，坚决克服随意性，以培养他们严谨、踏实的实验习惯和作风。
2、实验操作序列的训练。
教材中的实验教学的要求是学生实验操作能力的基础。为此，我要求学生将课本中所有的实验都要展开为“观察——实验——现象记录——分析比较——得出结论“这几个步骤，要求学生在步骤清晰的前提下，再进行实验操作。一轮的教学看来，这种从教材出发的基本实验操作训练能让学生的形成较为扎实的基本功。
但是实验教学只是停留在教材的要求上常常还显得不够。为了提高学生实验操作能力，我经常组织学生进行扩展性的实验。比如，教材当中“鉴定骨的成份”的实验，过程较简单，原理也并不复杂，学生在形成了一定的学习能力与实验操作能力之后，通常二十分钟左右即可完成。过低的实验要求和教学目标常常会使得实验过程变得枯燥无味。为此，我要求学生在原实验的基础上，扩展实验内容。我让学生以小组为单位进行集中观察与实验，整个实验过程分以下三个步骤进行：
⑴将鱼肋骨与脱钙后的鱼肋骨进行煅烧对比实验；
⑵将鱼肋骨与煅烧后的鱼肋骨进行脱钙对比实验；
⑶将鱼有肋骨分别在15%的30%的盐酸溶液中进行对比实验。
在每一个实验的过程中，指导学生开动脑筋进行观察分析和比较，分析比较各实验的条件，材料的不同以及结果的不同，并说明其中原因。实验在学生集体的、主动积极的状态下独立完成，不仅激发了学生进行实验的兴趣，同时使学生更进一步掌握了科学实验的基本方法和基本理论。学生将所观察的实验内容进行比较、分析、归纳得出结论，完成了一个从感性认识到理性认识的发展过程，并学到了将教材内容进行升华、扩展的方法。
3、实验态度序列的训练。
科学实验是实实在在的事情，来不得半点虚假。实验课的教学除了让学生在“知”与“能”方面得到一定的训练外，还有一项重要的目标，就是训练学生的“态度倾向”，使他们在情感领域对实验科学有所体验。
具体的做法包括两个方面：其一是向学生作科研原理的教学，重点是讲解科学实验的实质。科学实验的最高境界的目标在于对未知世界的探索，而不单纯只是去验证已知的事物。因此，实验过程允许对实验假设“证伪”，单纯追求“证实”并不是科学的态度；其二是充分重视学生所做的一点“失败的实验”。
如实验：观察唾液对淀粉的消化作用，按理论分析，3号试管在注入唾液、在37℃水中、恒温10分钟、冷却再注意滴加碘液后，试管中不变色。但在学生的实际实验中，由于温度、唾液量、浓度以及淀粉量等因素的影响，有50%的实验小组出现了蓝色。这种情况下，我要求学生如实地填写实验报告，让大家重新思考，找出失败后的原因，再进行反复的实验，最终得出结论。抓住这些“从失败到成功”的实验案例，能很好地培养学生实事求是的科学态度，也让学生了解到科学实验的艰辛、复杂。由此，我在教学中，坚决杜绝实验还没有完成，实验报告已做好的虚假行为。
二、严谨求实的科学态度
科学态度是人们能够正确对待客观事物的一种持久的内在反应倾向，是经过长期的实践活动养成。历代科学家之所以能取得举世瞩目的成就，最重要的一点就是他们具有严谨治学、实事求是的科学态度。例如：清朝科学家王清任，为了查清人体脏腑的确切位置，纠正前人的误解，在瘟疫流行的时期，亲临乱石岗解剖和观察尸体。经过长年累月的潜心研究，确定了肝脏在人体中的实际位置，纠正了其他错误的描述，写出了《医材改错》一书，为人体解剖学作出了重大的贡献。教师在生物教学中要充分发挥生物实验这一得天独厚的优势，指导学生精心准备实验所需的药品、材料、仪器，细心预测实验过程中可能出现的问题，使学生熟练进行实验操作，实事求是地完成实验的每一个过程，认真仔细地分析研究观察到的实验现象。在做生物实验时，一定要避免学生出现以下不良现象。⑴发现异常现象时，要认真思考和分析实验过程中出现的问题，仅以书本给出的结论作依据，涂改或臆造实验结果。⑵定量实验时缺乏精确性，取用药品时不合要求，大手大脚，造成误差。⑶不珍惜药品，材料和仪器，浪费实验材实和药品，损坏实验仪器。⑷实验过程缺乏耐性，半途而废等。针对上述情况，生物教师要充分做好思想准备，发现问题及时纠正，并以此为素材进行科学态度的教育。
三、科学的观察方法
科学的观察方法是构成能力的重要因素，科学知识的获得和能力的培养都离不开科学的观察方法。生物实验作为生物教学中一个不可缺少的重要组成部分，在训练学生的科学观察方法方面起关键作用。
1、变“验证性实验”为“探索性实验”。
变“验证性实验”为“探索性实验”是生物教师指导学生灵活地将“验证性实验”的基本步骤：“实验——观察——发现问题——分析问题——结论”进行重新设计，以激发学生的兴趣，从而有效地培养学生的实验能力。如“原生动物门”一节教学，其实验过程如下思路进行设计：⑴材料用具。⑵培养草履虫。⑶观察草履虫。在高倍镜下，观察草履虫的表膜、口沟、胞肛、咽、大核、小核、伸缩泡和收集管。注意观察口沟位置，表膜上和口沟纤毛，食物泡的数量，伸缩泡和收集管的位置。⑷观察草履虫的应激性。⑸总结原生动物的形态、结构特征。
2、依据材料，引导学生自行设计并进行实验。
教师依据学生的实际水平，给出材料，提出问题，明确教学目标，然后引导学生运用已学过的知识及掌握的技能，自行设计合理的实验方案并付诸实施。
如在学习了昆虫标本制作知识的基础上，教师首先给出一定数量的昆虫、镊子、标签、75%酒精、石蜡等，让学生自己设计出昆虫标本制作方案。学生为把自己的方案设计好，查资料、讨论、请教老师，这样使他们的主动性得到了充分发挥。通过对学生的制作过程和制作方案的检查，得知学生制作昆虫标本的过程基本相似，但在昆虫标本保存方法上差异很大。昆虫干燥标本的传统保存方法是用樟脑消毒防腐，此法的不足之处是标本保持时间不长，易被细菌等微生物蛀蚀一空。在学生设计实验中，有的学生探索出一种能长期保存昆虫干燥标本的新方法——松香保存法。
经过教师的引导，学生自行设计的实验，充分发挥了学生的主观能动性和创造性，培养了学生的思维能力，以及创造发明能力，形成浓厚的学科技、用科技、钻研科技的意识。
四、团结协作的共事风格
纵观每一项重大的科学发明和创造是通过群体努力来实现的。2003年10月15日，我国第一搜载人宇宙飞船“神州五号”的发射成功，是我国科学家共同奋斗的结果。1965年9月，我国科学工作者首先用化学方法人工合成了具有全部生物活性的结晶牛胰岛素，这是世界上第一次用人工方法合成的蛋白质，是一项伟大的创举。1971年，在测定猪胰岛素晶体结构的研究工作中，又取得了重要的成果。1982年，我国科学家又人工合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸。这些科研成果是我国科学工作者群体攻关的结果，为国家争得了荣誉。DNA和蛋白质，究竟谁是遗传物质？这曾是困扰了生物学界很长时间的问题，1944年美国科学家艾弗里和他的同事们经过10年的努力，在总结前人研究成果的基础，证明了DNA是生命的遗传物质，为遗传学的发展及生命研究所出了重大贡献。因此，教师在实验教学中要教育学生会合作，正确认识自己在群体中的地位，与他人积极配合与协作，共同完成所研究的问题及实验过程。如分组实验，教师要为学生创造团结协作，互帮互学的氛围。教育学生互相配合，共同努力。优秀学生要做示范辅导，操作差的学生要细心求学。要求学生要做到仪器安装、实验操作、记录观察等各负其责，人人投入。遇到问题集体讨论，出现事故共同排除，以培养学生的协作精神。培养学生解决问题的能力和创新能力，如：在《探究呼出气体与空气成分有何不同》的实验中，学生设计出通过向澄清的石灰水中吹气和用注射器向石灰水中打入空气作对比，得出结论：呼出的气体中二氧化碳比空气中二氧化碳高，我提问：“吹气和打气的时间不同会不会影响实验的结论？”这一问题引发学生思考，学生重新设计实验，学生经过集体讨论，甚至借来了肺活量计，解决了问题，使得实验过程更加科学、严密，实验结论更有说服务，所以在实验探究过程中，教师要善于启发学生有好奇心，敢动手、善于新发现，能提出有突破性的见解，有时也可提出一些问题引发学生思考。
总之，生物学是一个基础科学，很多的生物概念和原理都可以通过实验得到验证，生物实验能够让学生锻炼动手能力、思维能力、创新能力，养成实事求是敢于创新的精神。只要每一位生物教师在实验教学中，充分利用生物实验的优势，结合相关内容进行科学素质的培养，学生的科学素质就会逐步得到提高。
参考文献：
⑴梁秋英主编《中学生生物教学》，陕西师范大学出版社，2000，⑶：12
⑵孙军等，科学探究中引导学生提出问题的策略，江苏教育，2003，⑵：34—35
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