周健桃
广东省清远市连山壮族瑶族自治县连山中学
摘 要：科学思维是高中生物学科核心素养的重要组成部分，而生物学实验以其直观形象性、操作性为培养学生科学思维创造了良好的实践环境和条件。本文以《降低化学反应活化能的酶》实验教学为例，阐述如何在实验教学中渗透和培养学生的科学思维。
关键词：科学思维；高中生物；实验教学
高中生物核心素养的提出意味着传统的教育模式将转变为个人发展为主题的核心素养模式，进一步强化学科的育人功能，培养学生的综合素质。其中科学思维是一种建立在事实、证据和逻辑推理基础上的思维方法，强调的是在逻辑指引下的思考过程，能够清晰地描述生物学逻辑，并对生物学规则的概括与总结。学生在生物学课堂中习得的科学思维，能够带到每一节课堂中，提高学习效率，并延伸到日常生活中成为习惯，甚至应用于日常生活中的众多领域，让科学思维成为学生的卓越思维习惯，提高生活质量。生物学实验为学生提供感性的材料，在实验过程中，通过从感性到理性的认识，对资料和数据进行分析处理得出结论的过程中，培养了学生的科学思维能力。下面，笔者以《降低化学反应活化能的酶》实验教学为例，提出能够培养学生科学思维的几点建议。
1.巧借科学史培养归纳与概括科学思维
教材中关于酶的本质的探索属于生物科学史，以生物科学产生和发展的过程为轮廓，生动地展示了科学家进行科学实验探索的历程，是培养科学思维的有效途径。教师可以充分利用好这些素材，帮助学生跟随科学家的足迹，重温科学探索历程。课前安排学生网上查阅科学家的相关资料，课堂上以角色扮演的形式，让不同的学生扮演其中的每一位科学家，按照时间历程让每位科学家轮流发表言论。教师引导其他学生共同归纳每位科学家的主要观点。最后，以科学家的观点为依据，进一步引导学生归纳出什么是酶，给酶下一个定义。教师不直接将概念介绍给学生，让学生在模仿科学家探索的过程中通过自己的能力一步步归纳出酶的概念，能不断提升学生的归纳概括的科学思维能力。
2.基于已有知识发散思维培养演绎与推理科学思维
生物作为一门逻辑性很强的自然科学，要求学生具备一定的演绎与推理能力。在本节实验教学中，能通过一系列的活动培养学生的演绎与推理思维。例如在探究温度影响酶活性的实验中，联系生活实际“加酶洗衣粉使用时需要适宜的温度”，通过该实例引发学生思考，提出问题，经过讨论交流筛选出有价值的问题，如：所加的酶是蛋白质吗？针对该问题，引导学生做出假设：加酶洗衣粉中的酶是蛋白质。进一步引导学生根据已学酶的相关知识（酶一般是蛋白质，蛋白质的结构和性质）设计实验并进行实验，根据实验结果判断假设是否成立，从而得出结论。
学生在该过程中，利用已学知识，通过观察、提出问题、作出假设、进行实验等一系列推到活动，得出结论，逐步培养学生的演绎与推理思维能力。
3.鼓励质疑培养批判性科学思维
人是会思考的芦苇，学生需要对做什么和相信什么作出合理的决策，这就决定了学生必须具备合理的、反思的、心灵开发的思考方式从而能够清晰准确地表达、逻辑严谨地推理、合理地论证的批判性思维能力。在实验教学中，由于学生的知识水平和操作能力存在差异，实验中可能出现多种结果，教师可以引导学生基于实验原理、材料、方法上对实验结果进行分析，指出其不严谨处，并提出修改和完善的建议，从而培养学生的批判性思维。例如本节中在进行“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验前，给学生提供实验材料（过氧化氢、氯化铁溶液、新鲜猪肝研磨液），引导学生思考：为什么使用新鲜猪肝研磨液进行实验？学生通过分析思考后发现新鲜猪肝研磨液中含有大量的过氧化氢酶，从而得出本实验选用新鲜猪肝研磨液的原因。实验过程中，还可以引导学生对实验现象进行思维拓展：卫生香在加氯化铁和过氧化氢酶的试管中并没有明显的变亮及复燃情况，该如何解释？引导学生设计实验验证自己的假设。在此过程中，不仅提高了学生实验的主观能动性，同时让学生在对实验原理、实验操作的分析与评价过程中培养了其敢于质疑的批判性思维能力。
4.创设实验情景培养创造性思维能力
创新思维是指突破思维定势，以新颖独创的方法去解决新问题。高中生物学科作为一门以实验为基础的自然科学，成为了培养学生创新思维和实践能力的阵地。例如，在影响酶活性的条件的探究实验中，可以提供多种材料给学生：唾液淀粉酶、过氧化氢酶、淀粉、过氧化氢等，鼓励学生大胆选择材料，并根据所选材料设计实验并进行实验。实验中引导学生正确操作、认真观察并记录实验现象。因选材差异实验现象也并不相同，如选用唾液淀粉酶和淀粉探究pH对酶活性的影响实验中发现酸性条件下淀粉依然被分解。针对不同的实验现象，鼓励学生大胆提出各种创造性设想，通过查阅相关资料，共同作进一步研讨和探索。通过探究性实验，让学生大胆、主动参与实验，激发他们的学习兴趣，对于学生在实验中产生的质疑，让学生主动思考探索，自己寻求答案，从而培养学生的创造性思维。
5.化抽象为具体培养模型与建模思维能力
模型构建可以使抽象的概念具体化，使零碎的知识系统化。通过建模的过程，真正体现学生的主体地位，能有效地培养学生的思维能力。例如在讲到酶的作用机理（降低化学反应活化能）时，由于学生刚接触活化能的概念，较难理解酶降低化学反应活化能的过程，教师可以引导学生，以曲线图的形式分别表示有酶催化及无酶催化作用下反应前后能量的变化。通过曲线图，学生可以直观看到有酶催化反应所需要活化能要比无酶催化反应所需要的活化能少，从而深刻理解酶的作用机理，在此过程，学生体验了模型构建的方法，培养了构建数学模型的能力。
参考文献
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