王宣華
摘 要:“理性思維”是高中生必備的生物學(xué)科四個核心素養(yǎng)之一,是高中生物教學(xué)必須深入滲透和著重培養(yǎng)的重要內(nèi)容。生物學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,存在著大量的實驗教學(xué)內(nèi)容,這是進行理性思維培養(yǎng)的理想素材,故本文以一些實驗的課堂教學(xué)為例對如何進行“理性思維”這個核心素養(yǎng)的培養(yǎng)做了簡單的探討。
關(guān)鍵詞:高中生物 理性思維 學(xué)科素養(yǎng) 實驗教學(xué)
在高中階段進行理性思維的培養(yǎng)離不開實驗教學(xué),理性思維也是生物實驗教學(xué)的根本。在高中生物實驗教學(xué)的過程中,老師要幫助學(xué)生養(yǎng)成理性思維,鼓勵并引導(dǎo)學(xué)生在實驗中大膽發(fā)現(xiàn),對事物的內(nèi)涵、外延進行簡單的推理與判斷,培養(yǎng)出更加具有理性思維與創(chuàng)新能力的學(xué)生?;诖?,可從以下三個方面來進行實驗教學(xué)以期實現(xiàn)理性思維的培養(yǎng)。
一、基于“問題串”式的實驗分析教學(xué),以實現(xiàn)理性思維的培養(yǎng)
高中生物學(xué)科理性思維培養(yǎng)的最佳載體是生物學(xué)實驗,而實現(xiàn)理性思維培養(yǎng)的方法與途徑則是基于實驗而設(shè)計出具有極強邏輯性的“問題串”,通過問題串的分析與解答使學(xué)生掌握必備的生物學(xué)知識,同時自然生成生物學(xué)實驗的理性思維模式。針對具體的實驗還可設(shè)置更多的啟發(fā)性極強的問題串,如在《觀察DNA和RNA在細胞中的分布》 實驗中,我們可以這樣設(shè)計問題串:
1、實驗原理分析的問題串:DNA和RNA分子本身有顏色嗎?如果沒有顏色怎么辦?要染色則用什么染色劑來染色?甲基綠-吡羅紅混合染液的作用機理是什么?能否單獨使用其中的一種染色劑?能否選擇葉肉細胞或帶有色素的細胞來作為本實驗的材料?細胞膜具有選擇透過性,染色物質(zhì)能否進入細胞?要使染色物質(zhì)進入細胞怎么辦?鹽酸在本實驗中的作用是什么?
利用問題串的分析與討論,很容易讓學(xué)生得到這樣的知識內(nèi)容:DNA和RNA分子本身沒有顏色,要想觀察到他們在細胞中的分布情況,則需要染色才行,要選用甲基綠-吡羅紅混合染液,不能用單一染色劑染色,如用甲基綠染色則把DNA和RNA都染成綠色就無法看到分布情況,故必須要通過兩種染色物質(zhì)對DNA和RNA的親和力不同而產(chǎn)生的競爭才著上不同的顏色,由于該實驗是通過染色來觀察的,因此,不能選擇本身有色素或有葉綠體的葉肉細胞來做實驗,不然本身的色素會干擾實驗的結(jié)果。
2、實驗材料用具及步驟中的問題串:本實驗選擇的材料是什么?甲基綠-吡羅紅混合染液是如何配制與使用的具體的實驗步驟應(yīng)怎樣設(shè)計?取口腔上皮細胞制片步驟的注意事項是什么?水解步驟的注意事項是什么?對涂片為什么要用緩水流沖洗?染好色的圖片觀察是怎樣使用顯微鏡?
利用問題串的分析與討論:本實驗選擇的是人的口腔上皮細胞和無色的洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細胞作為實驗材料,甲基綠-吡羅紅混合染液是現(xiàn)配現(xiàn)用,但A液與B液按照1:4的比例混合使用。本實驗需要經(jīng)取口腔上皮細胞制片、水解、沖洗涂片、染色、觀察等五步,在制片步驟中要對涂片進行烘干,其目的是固定細胞;水解步驟中要注意時間與溫度的控制,不然水解過度則會導(dǎo)致細胞的整體性破壞,對實驗結(jié)果造成干擾;殘留在涂片上的鹽酸會解離過度必須進行沖洗,但不能用急水流沖洗,不然導(dǎo)致細胞被沖走而無法進行實驗;染好的涂片就要進行觀察,通常是先低倍鏡后高倍鏡觀察。
二、運用“類比——推理”法進行實驗結(jié)果分析,以實現(xiàn)理性思維培養(yǎng)
在高中一些實驗結(jié)果分析中,采用類比——推理法根據(jù)兩個或兩類實驗有相同的實驗現(xiàn)象,從而類比推理出它們有相同性質(zhì)的實驗結(jié)論。
如在探究頂芽對側(cè)芽生長的影響的實驗中,利用類比推理我們發(fā)現(xiàn)此處的頂芽與生長素效果一樣,這樣我們很容易得出頂芽產(chǎn)生生長素抑制側(cè)芽的生長的結(jié)論。其在課堂教學(xué)時就可以呈現(xiàn)如上圖的理性思維導(dǎo)圖,達到訓(xùn)練學(xué)生理性思維的目的。因此,類比——推理法是高中生物學(xué)科中特別提出的一種科學(xué)研究方法,在很多實驗的分析中都要用到,他更是一種重要的思維方法,是中學(xué)生物學(xué)科核心素養(yǎng)中理性思維的重要內(nèi)容之一,故在實驗教學(xué)中一定要多滲透和多訓(xùn)練。
三、對教材經(jīng)典實驗進行逆向、補充、探究性提問設(shè)計,以實現(xiàn)理性思維培養(yǎng)
在我們的高中生物教材中可以通過逆向、補充、探究性提問設(shè)計來引導(dǎo)學(xué)生去完善實驗內(nèi)容,使其實驗更加的嚴密可靠,很自然的生成理性思維模式。例如在講授細胞膜中的脂質(zhì)分子是怎樣排列時,我們可以這樣進行逆向提問設(shè)計:
1、我們?nèi)绾卧O(shè)計實驗來證明細胞膜中的脂質(zhì)分子排列成為連續(xù)的兩層?
引導(dǎo)學(xué)生回答出這樣思路:將細胞膜中的脂質(zhì)分子在空氣——水界面鋪展成單層分子,然后測量其面積并與細胞表面積比較。若是細胞表面積的二倍,則可能細胞膜中的脂質(zhì)分子排列成連續(xù)兩層,否則不是。
2、要實現(xiàn)這個目的必須要獲得細胞膜,則選擇什么樣的細胞才好?
可引導(dǎo)學(xué)生進行這樣的思考:本實驗是探究細胞膜中脂質(zhì)的排布情況,則我們提取的細胞膜純度必須要高,也就是說不能有細胞器膜和核膜等其他膜結(jié)構(gòu)。另一方面,要思考怎么樣才能更好讓細胞內(nèi)容物釋放,留下空殼的細胞膜,通過這一系列的引導(dǎo)思考,很容易讓學(xué)生得出要選擇沒有細胞壁、細胞器和細胞核的細胞作為實驗材料最好,即哺乳動物成熟的紅細胞。
3、如何讓哺乳動物成熟的紅細胞破裂?如何分離并提取出細胞膜中的脂質(zhì)分子?
仍可引導(dǎo)學(xué)生這樣思考:當沒有細胞壁束縛的細胞,在低滲溶液中很容易吸水漲破,故可直接將紅細胞放入清水即可使其破裂;要將細胞膜和內(nèi)容物等分離怎么辦?可直接想到差速離心法來處理;但是細胞膜中除了有脂質(zhì)還有蛋白質(zhì)和糖類怎么將脂質(zhì)提取出來呢?實際上教材中就明確提出是用丙酮來提取的脂質(zhì);為什么要選用丙酮作為脂質(zhì)溶劑?因丙酮易溶于水,不會漂浮在水面,也就不會影響單層分子層的面積,使其實驗結(jié)果更準確。
再比如,在溫特實驗中,我們可以提出胚芽鞘生長是否與瓊脂塊有關(guān)?如何設(shè)計實驗以排除瓊脂塊對實驗的干擾?這必然引發(fā)學(xué)生思考對照組實驗的設(shè)計等等。
參考文獻:
[1] 周曉強,基于生物學(xué)核心素養(yǎng)的課堂教學(xué)體驗,《中學(xué)生物學(xué)》2016年第11期。
[2] 俞紅成,高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)培養(yǎng)策略[J].中學(xué)生物學(xué),2016.08
[3] 譚永平,從發(fā)展核心素養(yǎng)的視角探討高中生物必修內(nèi)容的變革[J].《課程.教材.教法》2016.07