蔣紅

摘要 在教學過程中通過對植物蒸騰作用的實驗類型、實驗材料、實驗裝置等方面進行改進、優(yōu)化和創(chuàng)新，使生物學實驗和科學思維緊密結合在一起，有效地發(fā)展學生科學思維能力。

關鍵詞 科學思維 初中生物實驗

中圖分類號 G633.91

文獻標志碼 B

科學思維是生物核心素養(yǎng)的重要內容，是指為了正確認識客觀世界所具有的思辨模式和認識方法，它是連接實踐與理論的橋梁，是符合認知規(guī)律、遵循一定邏輯規(guī)則，并能夠達到正確認識結果的思維。它是科學探究的重要組成部分，也是形成生命觀念的重要途徑。一些概念的形成需要運用科學思維方法。教師在實驗教學中不僅要使學生獲得生物學知識和具備實驗技能，還要注重培養(yǎng)學生科學思維的習慣。就目前初中生物的部分教材中有些實驗可能因為各種因素的影響，導致實驗現(xiàn)象及教學效果并不理想。所以，教師在教學過程中要深入研究，改進實驗，提升實驗教學效果，發(fā)展學生科學思維，真正落實生物核心素養(yǎng)。

江蘇鳳凰科學技術出版社義務教育教科書生物學八年級上冊第十八章“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定”第一節(jié)“綠色植物與生物圈的水循環(huán)”中介紹植物通過根從土壤中吸收的水分，除供生命活動需要以外，大部分通過蒸騰作用散失到大氣中，接著設置了演示實驗測定“植物的蒸騰作用”。

1 蘇科版教材中關于植物蒸騰作用實驗的具體描述

選取兩支粗細相近的紙條，一枝保留葉片，一枝將葉片去掉，分別插入兩個錐形瓶內，盡量接近瓶底。枝條漏出瓶外的部分用塑料袋罩住，袋口扎緊。兩個瓶內水的液面高度一樣，液面上加適量食用油，防止水分的蒸發(fā)，然后在瓶壁上做標記。將它們放到有陽光的地方，約3h后，觀察發(fā)生的變化。

教師提出問題：比較兩個瓶內水的液面高度有沒有變化，你能說明其中的原因嗎？分析上述實驗現(xiàn)象，你得出什么結論？

2 對該實驗的思考

從實驗的設計中，不難看出實驗的目的為了證明植物存在蒸騰作用的現(xiàn)象，而且葉是植物蒸騰作用的主要器官。但運用學科核心素養(yǎng)中科學思維的觀念，仔細斟酌這個實驗，就有許多需要值得商榷的地方。

2.1 改變實驗類型，培養(yǎng)科學思維

教材上設計的實驗是測定植物蒸騰作用的演示實驗。教師演示實驗，學生觀察實驗，結合實驗現(xiàn)象，思考教師提出的問題，得出結論：植物具有蒸騰作用的，并且與植物的葉有關。

演示實驗是一種教學方法，是教師通過實驗演示，引導學生觀察、比較分析，從而認識事物的性質和變化規(guī)律。教師應充分發(fā)揮演示實驗的作用，使學生全面觀察實驗現(xiàn)象，從中發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，促使學生將形象思維轉化為抽象思維，形成準確的概念和理論。

但在實際的課堂教學中，有很多因素會影響演示實驗教學的效果，如教室里的學生很多，全班所有的學生不可能都看到實驗現(xiàn)象;有些實驗像蒸騰作用實驗需要提前進行實驗操作準備，才能在課堂上觀察現(xiàn)象。這樣就變成了教師講操作，學生聽和被動地觀察實驗現(xiàn)象。學生沒有參與，思考得少，既不利于學生對生物實驗現(xiàn)象的本質進行探索，也不利于學生科學思維能力的培養(yǎng)。因此，教師要多將一些演示實驗變?yōu)閷W生可操作的探究性實驗。

探究性實驗是一種認知活動，通過對日常生活中一些現(xiàn)象進行觀察，提出探究問題、假設，設計實驗來探索、分析得出結論，以形成科學概念。它不僅關注“正確的實驗結果”。更重要的是使學生經歷探究過程，獲取知識和技能，加強科學思維及科學探究的能力。探究性實驗也可以培養(yǎng)學生的非智力因素，如興趣、意志等的重要方式，完全符合現(xiàn)階段生物學學科核心素養(yǎng)所提倡的重視學生的學習過程及科學思維方式的培養(yǎng)，鍛煉學生的動手能力及解決問題的能力。當然探究性實驗也有一定的局限性，時間可能會持續(xù)的比較長，這可能也是大部分教師在實驗教學中不愿開展的一個重要原因。

2.2 精選實驗材料、注重思維態(tài)度的嚴謹性

教材上選取了兩支粗細相近的紙條作為實驗材料，一枝葉片保留，一枝剪掉葉片。這樣的選擇和處理實際上是有問題的，這種狀態(tài)和自然條件相差較遠。首先，正常情況下植物不可能直接生活在自來水中;另外，植物吸收水分的主要器官是根，用枝條直接插在水中，不能正確地反映植物吸收水分的器官，會與學生先前已經建立起來的概念形成一定的偏差。教師只有從實際出發(fā)，才能反映事物的本質和規(guī)律。保證科學思維的嚴謹性。

所以在材料選擇上，教師盡量要貼近自然，才能使實驗結果更加具有說服力，使學生獲得的概念也更加科學、嚴謹。針對這個實驗，不妨可以選取三棵長勢、大小差不多的盆栽植物，一棵不做處理，第二棵去掉一半葉片，第三棵去掉全部葉片。或者可以選取三棵長勢、大小差不多的水培植物，一棵將葉片全部去掉，第二棵去掉一半，第三棵葉片全部保留。然后，讓它們生長在干凈的玻璃容器中（如試管、錐形瓶等），玻璃容器中裝入等量的無土栽培培養(yǎng)液。第二種方案用到了玻璃容器，更有利于學生進行液面變化的觀察，歸納總結植物蒸騰作用的相關知識。

2.3 優(yōu)化實驗裝置，發(fā)展學生思維的發(fā)散性

優(yōu)化實驗裝置是為了方便實驗操作、縮短實驗時間、增強實驗效果。學生參與實驗裝置的優(yōu)化有助于豐富學習經驗并提升探究能力。明顯的實驗現(xiàn)象有助于學生歸納和概括出一般概念和原理，發(fā)展科學思維能力。

教材上針對這個實驗提出了一個問題：比較兩個瓶內水的液面高度是否發(fā)生變化？但教材上用來放枝條的實驗裝置是錐形瓶，錐形瓶橫截面比較大，3h內的變化不是特別明顯，需要足夠長的時間才能看到明顯的變化。另外即使變化了也沒有具體的數(shù)據(jù)來定量的表示。所以在實驗裝置的準備中，教師可以選擇橫截面相對較小的試管作為容器，同時可以在試管壁上貼上刻度標尺。這樣學生不僅能清楚地看到液面發(fā)生的變化，并且還能通過具體的數(shù)據(jù)進行比較分析，從而有助于得出科學的結論。

教師在引導學生優(yōu)化實驗裝置的過程中，始終要堅持不急于指思路、拋答案，而是給出相關的信息，調動他們的想象力和發(fā)散性思維，逐步培養(yǎng)他們的科學思維能力和科學思維方法。

2.4 創(chuàng)新實驗材料，發(fā)展學生思維的創(chuàng)造性

創(chuàng)造性思維是指產生新的思維成果，具有獨創(chuàng)性的思維。它不是與生具有的，而是后天認真思考，培養(yǎng)鍛煉出來的。教師在教學過程中需創(chuàng)設有利的學習環(huán)境，激發(fā)學生的好奇心與求知欲。

教材上將體內的水分釋放出來是通過觀察套在有葉子枝條的塑料袋上有無小水珠，測得植物蒸騰作用。比較有葉的塑料袋上有小水珠、無葉的塑料袋上沒有小水珠，從而歸納出植物的蒸騰作用與植物的葉有關。但是現(xiàn)象是否明顯還與塑料袋的質量有關系，不是很透明的塑料袋現(xiàn)象觀察不怎么明顯。所以，教師在實驗中為學生準備了浙教版科學八年級下冊書上提到的氯化鈷試紙。該試紙干燥的時候呈現(xiàn)藍色，遇到水分會呈現(xiàn)粉色。面對新材料，如何使用？為什么要這樣做？還有沒有其他方法？這些問題的提出和解決更能體現(xiàn)學生在自主探究實驗中的創(chuàng)造力和科學思維能力。

有的小組提出用回形針直接將氯化鈷試紙夾在葉片上。有的小組則提出直接用手將氯化鈷試紙按在葉片上。但通過嘗試學生發(fā)現(xiàn)手上的汗水及空氣里的水分也會使試紙顏色發(fā)生變化。這些因素會干擾到實驗結果。此時學生就需要科學思維，大膽嘗試。經過反復進行實驗驗證，學生覺得把回形針固定的葉片放在塑料袋中，塑料袋排除空氣，或者用保鮮膜將氯化鈷試紙和葉片緊緊的包裹起來。這兩種方法不僅可以排除外界因素對實驗的影響，也能獲得實驗效果。通過這樣的設計方案，學生觸類旁通探究了植物的蒸騰作用是否與莖有關。意外的是有些小組將葉片的上下表面都貼了氯化鈷試紙，發(fā)現(xiàn)上下表皮散失的水分不一樣多。這樣的創(chuàng)新舉動使學生有了新的發(fā)現(xiàn)，新的發(fā)現(xiàn)又刺激學生進行新一輪的探究即上下表皮散發(fā)的水分不一樣的原因是什么？

正如我國著名數(shù)學家華羅庚所說：“‘人之可貴在于能創(chuàng)造性地思維”。學生和教師共同利用創(chuàng)新材料，形成最優(yōu)方案，這種通過實驗與思維緊密結合的創(chuàng)新實驗設計，激發(fā)了學生探究熱情和創(chuàng)造力，使課堂更加精彩。

教材具有一定的引領作用，但可能由于編制的時間有點長，一些實驗可能受材料和其他干擾因素的限制，使實驗效果不理想。教師在教學中要不斷更新教育理念，促進學生主動思考。只有教師對實驗不斷地思考、探究，才會有學生的探究，才能使學生在探究中理解科學概念，在解決問題中養(yǎng)成科學思維習慣。

參考文獻：

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