生物科学思维的培养范文

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新课标重点要求提高学生的生物科学素养和倡导探究性学习。而生物科学发现史作为特别优良的课程教学资源，可应用在学生科学素质的培养、学生学习兴趣的激发和学生情感、价值观等非智力因素方面的培养等。尤其在科学素质的培养方面，对于学生的生物科学基础知识的学习、科学态度和科学精神的培养、科学思维和方法训练三方面都具重要作用。

实验探究能力是体现生物科学素养的重要方面。实验探究教学中，学生在具备相关生物学知识的前提下，实验的基本技能、实验设计的基本方法以及能力的培养、优化与提升，就成为素质教育理念下高中生物探究式教学的重中之重。教材中的实验是培养学生科学素养的重要载体，包含了中学生物实验的基本方法与技能。作为新世纪高中生物教师，我们应在教与学新理念的引领下，利用好教材中的经典实验，促成学生掌握新教材基础实验的探究方法与技能，并学会迁移与运用。

本文主要探讨在学生科学探究思维能力的培养方面，如何发挥生物发现史作为优良教学资源的重要角色。

一、科学探究思维能力

《普通高中生物课程（实验）》（以下简称《标准》）指出：“科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一，将科学探究列入内容标准，旨在将学生学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力，实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。”

科学探究过程包括以下要素：提出问题、猜想与假设、制定计划和设计实验、进行实验与收集证据、分析、写论证、评估、交流与合作。所有探究活动都要历经整个过程，它是科学探究的方法所在。而在探究过程的各个环节中，贯穿始终的是科学思维，它扮演着指挥所有科学方法顺利进行的角色。因此，科学探究思维的培养既是科学探究能力培养的重要内容，也是科学探究能力培养目标达成的最直接途径。

科学思维是运用科学抽象的成果（概念、符号和思想模型）所进行的深入的认知活动。它包含逻辑思维和非逻辑思维两类。所谓逻辑思维，即抽象思维，是指运用比较、分类、分析、综合等逻辑方法，借助概念、判断、推理等思维形式，去揭示和把握认识对象的本质或规律的思维过程。逻辑思维的表现形式主要有：归纳和演绎、分析和综合、比较和分类、类比。非逻辑思维形式主要包括形象思维、直觉思维、灵感、联想和想象、顿悟、猜测等。

分析是指用思维把事物分解为各个部分分别加以考察从而便于形成各个概念或便于确定概念间的关系的方法。综合是指思维把事物的各个部分用形成的各个概念分别代表，形成原来的整体事物的概念或确定这些各个部分的概念的关系的思维过程。

归纳是指思维找出多个特殊性的具体事物的共同性的方法。演绎是指思维从事物的一般性返回到事物的具体的个别性的方法。

比较是确定对象之间的共同点和差异点的一种逻辑方法，是科学思维对由观察与实验获得的感性材料进行逻辑加工的初步方法。

类比是将未知事物与已知事物进行比较，根据对象属性之间的关系在某些方面的相似或相同，而推断未知事物也可能具有已知事物其他的某种属性的方法。

想象是建立新的概念、形象，发现新的联系、规律的有效且重要的思维途径。

形象思维是对形象信息传递的客观形象体系进行感受、储存的基础上，结合主观的认识和情感进行识别，并用一定的形式、手段和工具创造和描述形象的一种基本的思维形式。

直觉思维是指对一个问题未经逐步分析，仅依据内因的感知迅速地对问题答案做出判断、猜想、设想，或者在对疑难百思不得其解之中，突然对问题有“灵感”和“顿悟”。

二、利用生物科学发展史培养学生科学探究思维能力

科学思维能力的提高不是通过简单的灌输，而是个体在自主学习和实践过程中不断内化和升华的过程。教学实践中，通过利用高中生物课程资源中的生物科学发现史中的经典实验，以学生的认知过程为主线，通过分析、研究科学家的实验设计思路，引领学生经历与体验科学工作者进行科学探究时的整个实际过程，让学生学习和领悟科学家科学研究的思维方式和研究方法，从而帮助学生学习其中具体的科学方法和思维。下面就如何利用生物科学发展史，对学生在科学探究的每个环节中常涉及的科学思维加以训练、提升和培养。

1.提出问题

提出问题是科学探究的逻辑起点。爱因斯坦指出：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，新的可能，从新的角度去看旧的问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”

如孟德尔在进行豌杂交育种时，注意到分别对具有高矮相对性状的豌豆植株进行杂交，F1代只显示亲本一方的性状。于是提出疑问，为什么子一代没有出现矮茎植株呢？同时大胆联想，如果用这个子一代的高茎豌豆自交又会出现什么结果呢？当得出自交后代出现高矮性状并存的结果时，又大胆演绎，是否所有相对性状杂交实验结果也遵循这样规律？并做了相应归纳后，才确定提出一个科学问题：为什么子一代只出现显性性状，而子二代却出现了性状分离现象呢？如在对肺炎双球菌试验中，通过归纳、分析和综合得出DNA是遗传物质的结论的基础上，赫尔希和蔡斯又发出疑问，艾弗里实验中DNA提取物纯度最高时，仍然含有0.2%的蛋白质，那么最终使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，到底是DNA还是0.2%的蛋白质？赫尔希等人的噬菌体侵染细菌的实验将DNA和蛋白质分开进行独立研究，才最终得出了让科学界信服的结论。

通过让学生经历孟德尔整个提出问题的过程，使学生认识到，一个有价值的科学问题的提出不但需要永不止步的精神，更需要在发现问题的基础上，依靠演绎、联想思维，进行再发问，再肯定，并对所有疑问进行归纳，分析和综合，通过由浅入深、由表及里、由现象到本质的层层思维，最终从一般的非科学问题中挖掘出更有生命力和有科学价值的科学问题。通过这一过程再现和体会，学生的发散、逆向、直觉思维都可得到激发、锻炼、培养和提升。

2.猜想和假设

对问题的科学假设，是为下一步的活动指明方向，以加速对问题答案也即现象背后隐藏的规律的发现。假设必须是有科学依据，并可通过实验验证的。因此假设的确立除需要联想、想像、直觉等非逻辑思维的参与，更需要严密的逻辑思维。如孟德尔的最终问题的提出，其实就是在一系列小问题的提出上，假设，验证，再提出新问题，再假设，再验证的过程。学生通过对科学家做出假设的思维历程加以揣摩、研读，进而使之科学思维得以磨练。

3.实验设计

实验设计的目的是对前面做出的假设进行验证，比较、归纳和演绎思维在此环节的参与尤其重要。实验设计的原则主要有：控制性原则、对照性原则、重复性原则、单一变量原则。

高中生物教材中涉及许多对照实验，设置对照是科学研究中常用的手段，也是科学探究实验设计这一环节中必不可少的科学思维。如达尔文胚芽鞘实验中，就曾设置了三组对照，即分别对正常、去掉尖端、被锡箔小帽罩住三种条件下的胚芽鞘进行单侧光照射，生长状况结果分别为弯曲生长、直立生长、直立生长。学生可以通过比较、分析和综合推断出尖端在单侧光照射下产生某种物质，对胚芽鞘下面的部分产生某种影响。可见对照实验即是比较科学思维的发挥；同样在温特实验中也有三组对照实验，将与切下的胚芽鞘尖端接触过和未接触过的琼脂块分别放在被切去尖端的胚芽鞘的一侧，学生通过对结果的比较、分析和综合，便可得出结论：在单侧光的刺激下，胚芽鞘尖端确实产生了某种物质，并从尖端运至下部促使下部的生长，最终导致胚芽鞘的向光弯曲生长。在发现史中的经典实验里，对照实验随处可见。如光合作用发现中的萨克斯实验，对一个叶片分别进行一半遮光和一半曝光的对照处理；在噬菌体侵染细菌实验，它的设计目的是为了验证DNA是遗传物质，而不是蛋白质。因此设计前提是必须将DNA和蛋白质分开，直接地、单独地去观察DNA和蛋白质各自的作用。又如酶的发现中物理性消化和化学性消化的对比试验等。对照设置都以便于科学的比较思维的参与为目标。

除此之外，控制原则、单一变量原则都是为了便于同等条件下的比较分析而设立。如孟德尔选择闭花自花授粉的豌豆作为杂交试验的材料，并选择豌豆中外观对比明显的七对相对性状作为研究内容，均是便于同等条件下单一变量的比较。通过让学生学习实验设计要求几大原则和设计思路，以及对对照结果的分析，可锻炼学生的演绎、归纳、比较和综合思维。

4.实验方案实施和证据收集

实验结果数据是假设得以验证的最有力证据。但在实验过程中，由于误差和偶然因素的影响，有可能出现与假设，甚至是与当时科学理论相违背的结果，对这些结果处理方式也是培养学生科学思维的重要环节。如由于偶然因素产生的意外现象引起弗莱明的思索，从而造就了青霉素的发现。同时，对结果的收集，不应仅仅局限于本学科特定的思维层面和角度，孟德尔在豌豆杂交实验中，就不仅局限于对通常采用的定性结果的记录，还大胆引入统计学方法对实验结果出现的不同性状豌豆的数目进行定量统计分析。创新的证据收集思维造就的便是伟大的基因分离定律的提出。因此，科学家们对待不利证据的处理方式以及收集数据的角度、范围和方式的创新，最终导致科学进步产生的经典范例，都可使学生对想像、直觉等非逻辑思维加深印象和深层内化。

5.分析、论证和评估

同样的实验数据，不同的人分析、归纳、综合的思维不同，结果便不同。因此，实验数据分析与实验设计两个环节均是考查探究者科学思维能力的重要之处。

如艾弗里在对自己的转化试验结果进行分析和综合时，遗漏了DNA纯度这一因素的影响，得出了让科学界无法接受和信服的结论，直至赫尔希等弥补缺憾。因此分析得出的结论还需要不断的论证方可最终定论。孟德尔提出对分离现象的假设后，通过归纳和演绎思维得出，一个正确的理论即科学理论，不仅能说明已得出的自交和杂交实验的结果，还应该能准确预测另一些试验的结果。他设计了测交试验，验证结果证实这一理论是正确的，是具有应用广泛性的。对这一环节的研习，使学生体会科学逻辑思维的严密性对科学成就的取得的重要作用，如严密的试验设计思维才是能得出正确结论的必要前提，并逐渐对之加深理解、接受，直至内化。

三、小结

生物科学发现史中，凝聚着科学家们造就科学成就结晶的心血和科学探究的整个历程。其中不乏科学家打破前人经验理论框架的创新思维，如灵感、顿悟、直觉等非逻辑思维的存在，更有严密的归纳、演绎、分析、综合、比较、类比等逻辑思维的参与。因此，教师应将其作为培养学生科学探究思维的经典案例，引领学生经历与体验科学工作者进行科学探究时的整个实际过程，让学生学习和领悟科学家科学研究的思维方式和研究方法。同时，辅以适量的生物实验探究活动的实践，使学生在形成科学探究的基本实验技能同时，更对科学家的科学思维熟习和内化，最终形成能够利用科学思维自己进行简单的探究活动的探究能力。从而使学生树立主动探究，利用科学探究方法解决实际问题的探究意识和习惯。

参考文献：

1.朱忠善.生物科学史在生物学教学中的作用[J].科学教育，2008（4）：82.

2.刘冠军等.科学思维方法论[M].济南：山东人民出版社，2005.1.

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）44-0191-03

生物统计学是利用概率论和数理统计的原理和方法研究生物数量性状变化规律的一门学科，是应用数学领域的重要学科分支[1]。它涵盖了生物学试验设计、数据收集和数据整理、统计分析方法的选择以及统计结论的得出与解释等内容。生物统计学不仅广泛应用于传统的生物学、生态学、医学、药学和农学等各学科专业中，也是现代分子生物学研究中数据分析的重要工具[2]。数据分析与处理能力是当今生物学领域科研工作者的必备技能之一，且随着生物组学时代的来临，生物统计学的应用更加广泛和深入，生物统计学在高校生物学课程体系中的位置也愈发重要，肩负着培养学生数据分析技能和科研素养的重要使命。因此，生物统计学已成为我国高等院校生物科学类专业的一门基础课程，也是广东海洋大学水产养殖学专业的一门专业必修课。

然而，生物统计学课程不同于其他的理论基础课和专业课，其最大特点是概念抽象、公式复杂、计算烦琐，是一门教师和学生普遍反映难教、难学、难懂的课程，这也导致学生缺乏学习兴趣和动力，难以取得预期的教学效果[3]。为此，本文将结合笔者近年来水产生物统计学的教学实践，就如何培养学生统计思维能力和应用意识进行分析和探讨，以期为水产生物统计学课程的教学提供一定的参考。

一、统计思维能力培养

生物统计学作为一门工具学科，是一种思维方法（或统计思想）在生物学中的应用。学习生物统计学就是要学会利用统计思想分析问题和解决问题。姚亮等（2015）归纳了四条统计思想，分别是或然性思想、小概率原理、大概率原理和信息最大化原理。这些统计思想存在于生物统计学理论体系的各个角落，共同构成了统计学学科的思想基础。为此，生物统计学的课堂中，教师应将核心统计思想的阐述贯穿于基础理论知识讲解中，努力帮助学生理解复杂统计理论和方法的思想本质。

1.注重核心统计思想的讲解是培养学生统计思维能力的首要任务。生物统计学教学活动中，由于较多的数学推理与计算等难点需要讲解，因此会占用教师较多的授课时间和精力，从而面临能力培养难于知识传授的困境，这就与“知识传授与能力培养”的高等教育课程基本培养目标相违背。另一方面，正是因为生物统计学课程较大的教学与学习难度，才更需要学生掌握核心的统计学思想及应用统计学思想思考问题的思维模式，这样才有助于学生更深层次地理解理论性较强的具体统计理论与方法，并将其灵活运用于解决各种实际科研问题。

举例来说，若某事件发生的概率很小，其在一次（或极少次）试验中几乎不可能发生，统计学上将该事件称为小概率事件。小概率事件对应的小概率原理是假设检验理论的思想基础，几乎所有假设检验的推理均是依据小概率原理来进行的。具体来说，首先假定原假设成立并进行检验统计量的计算，推导出其为一小概率事件，那么依据小概率原理则有理由相信原假设在概率上是不成立的；反之，若无小概率事件的发生，则无充分理由质疑原假设。显然，小概率原理是假设检验理论最为关键的思想基础。倘若教师在讲授假设检验理论之前注重小概率事件原理的讲解，便能帮助学生更好地理解统计推断的推理过程和判断依据。同样，注重或然性现象（随机性现象）、大概率原理以及信息最大化原理等统计思想的讲解，对于帮助学生透彻理解统计学基本理论、培养学生统计思维能力均具有十分重要的作用。

2.模型构建训练及实例结合教学是培养学生统计思维能力的主要途径。源于数学学科分支的统计学可以理解为对现实问题的抽象概括，即现实统计问题的模型化表达。比如，生物统计学中的方差分析将总变异分解为组内变异和组间变异两部分，分别代表误差和试验的处理效应，并将生物学中的各种控制试验采用统一的符号及线性公式来描述，进而计算统计量来衡量因素的效应值。教学过程中教师可要求学生将实际科研问题中的因素、水平、重复、组间、组内等具体名词代入方差分析的理论线性模型，反复开展模型构建训练，以加深对方差分析的理解。再如假设检验，一般将检验过程分为“假设提出”、“选择及计算统计量”、“确定显著性水平”和“统计推断”四个步骤，而任何实际问题的假设检验分析均可构建为由这四个步骤构成的模型。课程讲授初期务必严格要求学生遵守“四步走”的分析流程，进行统计模型的构建训练，不断增强学生对该统计模型的熟悉程度，这样做，让同学们在更好地掌握统计学理论知识的同时，又培养了其模型思维能力。

实例结合教学是生物统计学教学的重要方法，也是模型构建训练的重要组成部分。课堂教学活动中，教师可选择一些贴近生活、科研与生产的实例来讲解抽象的统计学理论和模型。比如，笔者在讲解假设检验理论时，选用水产饲料装包机工作是否正常的实例来讲解假设检验的基本步骤。首先提出原假设和备择假设，讲解两种假设各自表示的实际含义；根据“装包机是否工作正常”及“额定标准”确定检验统计量为样本均值并计算；确定P值后，做出统计推断，并解读统计结论所代表的实际统计学含义。

通过以上模型构建训练和实例结合教学，将抽象的统计学理论、方法与具体的实际问题相结合，达到化繁为简的目的，进而提高生物统计学的教学效果。当然，模型训练与实例结合教学是一项系统工程，需要教师投入更多的时间和精力备课，并循序渐进地将其贯穿于整个生物统计学的教学过程。

3.计算机辅助分析训练是培养学生统计思维能力的有效措施。生物统计学基本理论往往涉及复杂的推理和计算过程，而作为生物专业的学生并无必要完全掌握其中的每一个具体细节和过程。从生物统计学课程的教学目的来看，基本原理和知识的讲解固然非常重要，但更应强调对学生的生物学试验设计、数据收集、分析以及处理技能的培养。生物统计学教学的最高目标是让学生从抽象、复杂的统计学知识中解放出来，学会利用计算机统计工具高效地进行生物数据的分析、处理和解释。更为重要的是，计算机辅助分析过程中的数据录入、统计方法的选择与应用、适用前提条件的判断以及结果的解释等各环节的实训操作是学生对统计思想、统计模型的再次复习和巩固，是培养学生统计思维能力的有效措施。

二、统计应用意识培养

生物统计学是探讨生物学研究的试验设计、数据收集与整理、分析与推论，并最终从样本信息中获取有关总体的科学可靠的结论的科学，是将数学方法应用于生物学研究领域的工具学科，是生物科学应用型人才的必备知识，也是广大科研工作者从事科学研究的重要工具和手段。因此，着力培养学生综合运用生物统计学知识和方法的能力、增强学生分析问题与解决问题的能力，进而提高学生的综合素质和科学素养是生物统计学课程教学的又一目标。

1.教材选择与课程内容体系的优化。教材是体现教学内容和教学要求的知识载体，也是教学最基本的工具，它不仅是教师进行教学的依据，而且是学生获取知识的重要资料。生物统计学课程主要包括统计理论知识和统计软件的使用两部分内容，二者相互依存，不可分割。因此，教师应结合课程属性，选择统计理论与实际学科相结合、统计原理与试验设计相结合、统计学方法与统计软件相结合的生物统计学教材进行教学较为合适；同时选择若干具有一定实用性且难易程度、侧重点不同的参考书让学生课后参考学习，以取长补短，开阔学生视野。其次，在生物统计学课程课时减少和教学内容增加的现实背景下，课程内容体系的编排和优化在兼顾该课程的理论性的同时，更要突出其应用性和实践性。也就是说要根据教学内容的难易程度和理论的系统性，合理分配学时；尽量压缩复杂统计学定理的证明和公式数理推导等内容，相应增加统计学基本理论和统计分析方法及其应用的内容。

2.加强生物统计学的计算机辅助实验教学，重视知识的应用性。计算机技术的发展给统计学带来了巨大的变化，它帮助科技工作者摆脱了繁重的手工计算的麻烦，同时计算机技术的发展和计算机技术在统计学中的应用，为培养学生分析问题、解决问题的能力，提高其综合素质提供了广阔的空间。因此，教学过程中应适当压缩统计学理论的教学时间，注重统计学软件的操作，增加学生上机操作时间。笔者在各基本理论知识讲授完毕之后，开设相应实验课程，讲授统计软件的使用方法和演示例题的计算及分析过程；同时，要求学生结合实例，进行计算机软件的操作，重点掌握统计软件的数据录入、储存，各种基础统计方法的选择与应用、适用前提条件的判断、结果的解释等内容。在计算机辅助实验教学中，利用统计软件把基本原理与统计方法的实际应用有机结合起来，不仅使复杂的统计数据处理工作变得简单，而且充分调动了学生的主观能动性和学习兴趣，从而提高了学生的统计学应用能力。

3.合理运用案例教学和专题训练，强调知识应用性。生物统计学课程的理论性强、内容抽象，照本宣科的传统教学方法，更会使学生失去学习兴趣，不利于培养学生独立思考能力，且难以取得良好的教学效果。案例教学是实现以应用能力培养为导向的生物统计学课程教学改革目标的一个重要手段。教师将生物学领域的科研工作或生产实践等案例贯穿到教学过程中，应用统计学理论知识对试验设计、方案制订、样品采集与测量、数据收集整理、数据的统计分析等各个研究步骤进行讲解与分析，既增强了学生的学习兴趣，又培养了学生的统计学思维及统计学应用能力。教师在案例选择上，尽量减少陈旧的、与社会发展不相适应的实例，及时增加统计学课程呈现的新理论、新方法和新应用，将反映专业发展最前沿的成果实例转化为教学内容，使学生在掌握统计学理论的同时及时了解专业技术发展和应用的最新动态，与时俱进，适应专业发展的需要，提高学生的科研素质。

专题训练是培养生物统计学应用能力、达到从感性认识到理性认识的又一有效途径。教师可以将统计学课程内容分为若干模块，每一模块包含若干统计学方法，并分专题讲解各种统计方法和理论在生物学中实际应用。通过专题训练培养学生提出问题、分析问题和解决问题的思维习惯，引导学生合理、科学地应用统计学方法，进而逐步掌握生物统计学的基本原理及常用统计方法。

4.改革考核方式，突出统计工具的运用能力。考试是高等院校的一个重要教育制度，考试成绩是检验教学质量和学生学习效果的一项重要指标。考核方式的合理与否，决定着教学效果的好坏以及学生学习积极性能否得到最大限度地调动。目前我国许多高校的考试制度和考核方式缺乏一定合理性和灵活性，如以闭卷考试为主和限定的考试题型等。就生物统计学课程而言，这种考核方式不能真正体现生物统计学课程的本质属性，不能全面考察学生对生物统计学原理的掌握及运用能力。为此，笔者认为生物统计学的考核方式应实行考查学生掌握理论知识与统计方法应用技能结合情况的综合考核方式，将考核成绩分为三个部分：平时成绩（占20%，包括课堂表现、出勤率、作业情况）、理论考试成绩（30%）和上机操作考试成绩（50%）。闭卷考试命题应突出基础性和实用性，少出或不出理论性强但无实际应用的偏题，同时考虑学生掌握基本知识的程度及灵活应用知识的能力；上机操作考试部分是在计算机上进行试验数据的整理、输入、分析和统计结论的获得等，是考查学生应用统计学软件对常用统计方法的分析运用能力。采取闭卷考试和上机操作考试有机结合的考核方式，同时加大上机操作的考核比重，既调动了学生学习的主动性，摆脱了单纯的应试考核模式，又培养了学生运用统计学理论和方法解决实际问题的能力，提升了学生的统计学应用能力。

三、结语

针对生物统计学课程的属性和特点，笔者认为生物统计学的教学既要注重学生统计思维能力的培养，也要重视学生统计学应用意识的培养。为此，本文探讨了培养学生统计思维能力的主要途径和方法，主要包括统计思想讲解、模型构建训练与实例结合教学及计算机辅助分析训练；同时，本文还从教材选择与课程内容体系的优化、加强计算机辅助实验教学、合理运用案例教学和专题训练及改革传统考核方式等方面阐述了培养学生统计学应用意识的教学策略。随着生物组学时代的来临，科研数据分析和处理能力将显得尤为重要，相信以上教学方法和策略的应用，将会显著提高学生运用生物统计学知识分析问题、解决问题的能力，帮助学生抓住生物统计学的发展和应用机遇。

参考文献：

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【中国分类法】：G633.91

要创新，就要有创新的意识，要有创造性的思维，要有勇于探索的精神,还要努力大胆的付诸行动。中学生物学是以实验为基础的自然科学，生物学实验不但是生物科学形成和发展的基础，也是实现中学生物教学目标的基本途径和方法。在新一轮课程改革中，初中生物学摒弃了以往知识的灌输形式，增加了很多探究性实验，着重培养学生的探究能力，重视实验过程胜于重视实验结果，重视学生是否主动参与，是否具有创新意识，是否具备收集和处理信息的能力，是否能与他人交流并合作，是否能完整、准确的进行表达。因此，生物课，尤其是生物实验课应成为培养学生创新思维和实践能力的主要阵地。如何在生物实验课中培养学生的创新精神和实践能力？

一、在教学中注重基本实验技能训练，激发学生学习兴趣

兴趣是学生最好的老师，没有兴趣的强制性学习将扼杀学生的求知欲望和创造性思维的发展。初中学生首先接触的实验就是生物实验，他们对此有强烈的好奇心，对实验所需的仪器、药品、材料、实验操作过程以及实验的现象都感到新奇。因此，教师应抓住这一心理特点，激发学生的学习兴趣，夯实他们的实验操作技能。主要从以下几方面训练：（1）明确实验目的,激发学生学习动机；（2）指导学生掌握实验步骤的方法,规范操作；（3）指导学生观察实验现象；（4）对教材要求掌握、难度大的实验进行考查；（5）指导学生认真分析实验现象和实验结果；（6）发现共性问题，应及时向全体学生作补充指导，发现学生的操作技能有错误或观察判断不正确，要及时启发学生纠正。同时要指导学生认真记录实验现象和结果，完成实验报告。

二、加强生物实验教学的改革、培养学生创新思维

传统生物实验课中，教师是课堂之王，以教师为中心，学生学习的主动性被忽视，学生的个性受到压抑，学生自觉主动求知的精神、技能和品质得不到培养，导致学生缺乏热情，产生依赖心理。很难培养出有朝气的、具有创新能力和创造力的人才。因此，需要加快改革，促进学生操作的主动性和创造性。主要包括以下几个方面：

1、巧妙设计活动，激发学生实验的积极性

良好的教学环境能激发学生积极的情感，促进学生智力活动的进行和个性的发展。在日常的教学环节中，教师可以通过设计一些新颖独特的活动，提出有思考性的问题，调动学生思维，吸引学生积极地投入到探索活动中来，从而提高教学效率。生物教学中常常会遇到一些抽象的知识，如果只是照本宣科，学生提不起兴趣，巧妙地设计一些活动则会收到意想不到的效果。

2、设计问题环节，引导学生掌握科学探究的基本过程

实验研究的程序和方法体现了科学探究的基本过程：提出问题作出假设进行实验得出结论表达和交流等。绝大多数的中学生物实验都体现了这个科学探究的基本过程。教师应结合每个具体实验，帮助学生由了解到理解，最后初步掌握科学探究的基本过程，把这种发现问题，解决问题的基本程序内化为学生的思维习惯。学习科学探究的过程是枯燥的，在日常的教学过程中，教师可以通过巧妙设计实验问题，引导学生在解决问题的深厚兴趣中掌握科学探究的基本方法。在生物学教学过程中，有些实验问题本身就体现了一个非常好的实验设计构思。一个完整的生物学实验问题，就是一个实验设计的雏形。

3、运用简易的实验材料，巧妙设计实验方案

中学生物教学中，对学生进行实验设计能力的训练可以围绕实验材料的选择、实验手段的改进等多种途径和方法进行。由于实验条件的限制，有些实验难以完成。但是，运用简单易得的实验材料，巧妙设计实验方案，同样能够取得较好的实验效果。

4、巧妙创设探究情境，充分培养学生自主思维能力

实验探究特别重视开发学生的智力，发展学生的创造能力和思维能力。教学过程中，通过一个个独立的探究活动，引导学生学会学习和掌握科学方法，为终身的发展奠定坚实的基础。教师作为学生实验探究的导师，其任务是调动学生的积极性，充分发挥学生自主思维能力，促使他们自己去获取知识、发展能力。

生物教学活动中，教师如何才能充分激发学生探究学习的兴趣，达到理想的教学效果呢？结合几年的新课标教学实践，我认为：要让学生的探究活动既有趣又真正有所收获，教师必须认真思索如何创设探究情境。根据不同的教学内容，巧妙创设课堂探究情境，激活学生的兴奋细胞，使学生在整个探究过程中处于积极状态，从而达到愉快学习的效果。

三、加强第二课堂活动，培养创新实践能力

生物新课程提倡着眼于学生的全面发展和终身发展需要，满足不同学生的发展需要。因此，为那些特别喜爱生物，不满足于课上做实验的学生们开展课外活动，给他们提供展示自我的舞台，发挥他们的特长和个性，培养他们的实践能力和创造力。第二课堂是学生根据自己的爱好和兴趣，自主组织和参与的一种教育和学习活动，因 而是一种充满乐趣和激情的学习，能最大限度的激活脑细胞，能充分调动学生的动手能力。例如：开展学生生物知识竞赛，野生动植物邮票集邮，农业林业经济植物调 查，动植物标本的采集制作等一系列活动。 人类社会的进步离不开创新，实验教学是培养学生创新实践能力最有效的途径。作 为中学教师，应该努力提升自己的教学手段，始终坚持“以人为本”的教学思想，为教 育事业的发展做出应有的贡献！

参考文献：

[1] 杨顺民.初中生物实验教学改革与素质教育，四川教育学院学报，2001年12月.

[2] 王鸿.生物实验教学要培养学生的创造性思维和探索精神，宁夏教育，2000年第7-8期.

[3] 刘燕茄.课程改革形势下开展中学生物实验教学的几点探索，福建教育学院学报，2003年第6期.

[4] 时宵,温玉卓. 改革生物实验教学培养学生创新品质，教育探索，2001年第8期.

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一、引导学生明确思维目的

根据心理学研究表明，只有人类的思维才具有真正的目的性。生物课堂教学应当根据教学大纲和学生的实际情况来确定教学目标，实现教学目标首先必须引导学生学会明确思维目的，明确思维目的，其实质就是通过分析未知和已知的矛盾，为最终解决矛盾找到恰当的途径。

二、创设条件营造良好的思维情境

在课堂教学中，我们不把问题的答案一下子交给学生，而是通过创设良好的思维情境，将学生的注意力引导到最佳的思维状态，善于为学生架设“台阶”，在反复的思维训练中，让学生通过自己的努力达到思维的目的。

1、通过课堂提问启迪思维

思维是由问题开始的,并在解决问题的过程中发展,但实际上并不是所有的提问过程都是思维教学过程。如果所提的问题和原有的认知结构之间缺乏必然的联系、过难或过易、缺乏提问的方式等，都不能引起学生的思维。设置课堂提问的目的是为了启迪学生思维，要实现这个目的，必须具备目的明确、层次分明、把握时机、面向全体学生的基本要求。

2、通过思路教学激发思维

所谓思路教学,就是教师在研究教材思路和学生思路的基础上,根据学科知识的逻辑结构和学生的思维特征,设计一条适合学生已有的知识水平,并有目的地促进其发展的科学思路,让学生循着这条思路的正确线索而探索知识的教学过程。

3、通过生物实验活跃思维

生物学是一门实验性学科，生物实验作为生物教学的重要组成部分，在发展学生思维方面有其独特的地位和作用。

三、帮助学生掌握科学的思维方法

培养学生的思维能力，不仅要设法营造良好的思维情境，还应指导学生怎样去思考，让学生掌握科学的思维方法。在生物教学中，启发学生用辩证的观点和逻辑方法对自然现象、实验现象和其它感性材料进行分析、综合、比较、抽象、概括、形成概念，做出合理判断和正确推理的思维能力。帮助学生掌握科学的思维方法，是培养学生思维能力的前提。

1、分析与综合

分析是把整体分解成若干部分、把复杂的事物分解为简单的要素来认识、学习的一种思维方法。

2、归纳和演绎

归纳是根据个别事物具有某种属性而推论某类事物具有该属性，从个别事物中概括出一般结论的一种逻辑思维方法。归纳法能从经验事实中找出带普遍性的规律和原理，扩大和获得新知识。

3、比较、分类和类比

比较是在分析和综合的基础上确定这一事物与另一事物的相同点和不同点的方法。它可以帮助学生更好地掌握生物的本质特点和相互联系。

四、帮助学生提高思维品质

思维的发生和发展，既服从于一般的、普遍的规律性，又表现出个性差异。这种差异体现了个体思维活动中的智力特征，这就是思维品质。思维品质包括敏捷性、灵活性、深刻性等。在生物教学中，训练提高思维品质是我们培养学生生物思维能力的一个重大突破口。

1、敏捷性是指思维过程的迅速程度，它反映了智力的敏锐程度。表现在思考问题时反应灵敏，推理过程简捷、快速。这种思维品质我们可以在生物学习的训练中得到提高，比如辨析概念，归纳类比，遗传计算等。

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新一轮的课程改革，物理课程从过去的“物理教学大纲”转向现在的“物理课程标准”它对物理课程目标、课程基本理念、科学内容、课程实施和课程评价等，都提出了全新的理念。而发散性思维有利于开启学生心扉，激发学生潜能，提高学生素质，对造就创造性人才至关重要。因此，我们应充分利用现有的课程资源，因地制宜，多渠道、多方位地培养和拓展学生的发散思维能力，来切实提高教学效益，促进课程改革的实施。

一、诱导学生进入发散思维空间

在物理教学过程中，教师可以利用多种机会，让学生不知不觉地步入发散思维的空间，让学生顺着知识的发生过程去想象、猜想、从而激发学生的探知欲望，使其“欲罢不能”。

1.激发兴趣，把握时机

在教学中，物理教师可以通过精彩的实验，配合生动的语言，使学生进入一种“情”境，激发学生学习的兴趣。如在入门教学中演示“烫不死的金鱼”的实验：把圆底烧瓶倾斜，放入一条小金鱼，再对上部水加热至沸腾，学生大叹金鱼“薄命”。然而想象中的事情竟然没有出现，小鱼依然畅游，学生竟认为老师在变魔术，纷纷要求登台试摸水是否真“烫”了，惊奇之余，学生的探知欲望被激发起来，对学习物理感兴趣了。从而激发起探索物理科学奥秘的动力，为学生发散思维的培养提供了良机。

2.鼓励猜想，创设氛围

牛顿曾经说过：“没有大胆的猜想，就不会有伟大的发现。”因此，我在教学中充分挖掘出教材中的猜想因素，适时鼓励学生大胆猜想。如在讲到“牛顿第一运动定律”时，先让学生大胆设想：

（1）让一辆小车从等高的斜面上分别滑到水平放置的毛巾、纸板、玻璃上时，小车运动的距离，小车受到的摩擦力分别怎样？

学生猜想后，再进行实验。他们的猜想成功了！我及时地进行表扬，他们体验到成功的喜悦和思考的乐趣。于是，我让他们继续猜想下去：

（2）若滑到比玻璃还要光滑的物体上，又怎样？

（3）若在没有摩擦的物体上，小车在水平轨道上将怎样？

（4）运动着的物体在不受外力作用时将怎样？

他们各自发表自己的见解，课堂上一片畅抒己见的气氛，让人兴奋，让人感动，他们的想象力、分析推测能力、自信心都得到了较好的发展，学生体会到自己猜测发现的乐趣，为发展思维的培养提供一种民主、平等、和谐的氛围。

二、培养学生发散思维的途径

学生已经产生一种自发的好奇心，在此基础上逐步培养学生的发散思维，培养他们解决问题的思路朝各种可能的方向扩散，从各种可能设想出发，增强他们学习的主动性和探索性。

1.教学方法力求“主”

教学过程中必须充分发挥教师的主导作用，充分发挥学生的主体作用，以发展智力为出发点，培养学生的思维能力。在教学方法上应做到三点：一、引导学生敢想敢问，培养学生发现问题、提出问题的能力，鼓励学生海阔天空地想，打破砂锅问到底。二、给学生的奇想、怪想、假想给予肯定，因猜想和假想在科学发展史上不乏成功之例。三、努力创设情境，调动学生的非智力因素，激发其学习动机。如在演示“纸盒烧水”的实验时，我在讲台上放一盏酒精灯，然后举起一张纸问：“这张纸放到点燃的酒精灯上，会燃烧吗？”“会。”“那么用纸折成一只盒子放在灯上会不会燃烧？”“当然会。”我将纸盒里装满水，待纸盒湿透了，倒出水，放在点燃的酒精灯上，结果纸盒没有烧起来。学生说：“这有啥稀奇，湿的当然烧不起来。”“为什么纸盒湿了，就不会烧起来呢？”我接着问：“那干的纸盒就一定能烧起来了吗？”于是我又做了“纸盒烧水”的实验，水烧沸腾了，而纸盒却没有燃烧，此时学生已处于几欲言而不能的“愤”“悱”状态，学生可以多开端产生许多联想，获得各种合理的结论，从而拓宽发散思维的空间。

2.解题思路求“变”

物理思维应从旧的模式中解脱出来，通过一题多解，一题多变，随机应变的思考问题，引导学生主动克服思维的障碍，打破他们原有的思维定势，鼓励学生发展求异思维，挖掘新的解题方法，越独特越好。如：关于“气球”，说说与它相关的物理知识，学生想到了很多：气球可以演示声音的产生；可作为绝缘体；可演示物体在空气受到浮力；可说明分子很小等等，学生一连串说了很多实验。接着又有一位学生提议，既然气球能演示这么多物理实验，那其它生活中的物品呢？于是学生们又想到用铁钉、玻璃、鸡蛋等都可用来演示许多相关的物理原理。这样一来他们展开了丰富的联想，使他们的心理活动畅通无阻，善于举一反三，触类旁通。

3.实验教学中求“异”

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一、引导学生明确思维目的

根据心理学研究表明，只有人类的思维才具有真正的目的性。生物课堂教学应当根据教学大纲和学生的实际情况来确定教学目标，实现教学目标首先必须引导学生学会明确思维目的，明确思维目的，其实质就是通过分析未知和已知的矛盾，为最终解决矛盾找到恰当的途径。

二、创设条件营造良好的思维情境

在课堂教学中，我们不把问题的答案一下子交给学生，而是通过创设良好的思维情境，将学生的注意力引导到最佳的思维状态，善于为学生架设“台阶”，在反复的思维训练中，让学生通过自己的努力达到思维的目的。

1、通过课堂提问启迪思维

思维是由问题开始的，并在解决问题的过程中发展，但实际上并不是所有的提问过程都是思维教学过程。如果所提的问题和原有的认知结构之间缺乏必然的联系、过难或过易、缺乏提问的方式等，都不能引起学生的思维。设置课堂提问的目的是为了启迪学生思维，要实现这个目的，必须具备目的明确、层次分明、把握时机、面向全体学生的基本要求。

2、通过思路教学激发思维

所谓思路教学，就是教师在研究教材思路和学生思路的基础上，根据学科知识的逻辑结构和学生的思维特征，设计一条适合学生已有的知识水平，并有目的地促进其发展的科学思路，让学生循着这条思路的正确线索而探索知识的教学过程。

3、通过生物实验活跃思维

生物学是一门实验性学科，生物实验作为生物教学的重要组成部分，在发展学生思维方面有其独特的地位和作用。

三、帮助学生掌握科学的思维方法

培养学生的思维能力，不仅要设法营造良好的思维情境，还应指导学生怎样去思考，让学生掌握科学的思维方法。在生物教学中，启发学生用辩证的观点和逻辑方法对自然现象、实验现象和其它感性材料进行分析、综合、比较、抽象、概括、形成概念，做出合理判断和正确推理的思维能力。帮助学生掌握科学的思维方法，是培养学生思维能力的前提。

1、分析与综合

分析是把整体分解成若干部分、把复杂的事物分解为简单的要素来认识、学习的一种思维方法。

2、归纳和演绎

归纳是根据个别事物具有某种属性而推论某类事物具有该属性，从个别事物中概括出一般结论的一种逻辑思维方法。归纳法能从经验事实中找出带普遍性的规律和原理，扩大和获得新知识。

3、比较、分类和类比

比较是在分析和综合的基础上确定这一事物与另一事物的相同点和不同点的方法。它可以帮助学生更好地掌握生物的本质特点和相互联系。

四、帮助学生提高思维品质

思维的发生和发展，既服从于一般的、普遍的规律性，又表现出个性差异。这种差异体现了个体思维活动中的智力特征，这就是思维品质。思维品质包括敏捷性、灵活性、深刻性等。在生物教学中，训练提高思维品质是我们培养学生生物思维能力的一个重大突破口。

1、敏捷性是指思维过程的迅速程度，它反映了智力的敏锐程度。表现在思考问题时反应灵敏，推理过程简捷、快速。这种思维品质我们可以在生物学习的训练中得到提高，比如辨析概念，归纳类比，遗传计算等。

2、灵活性是指思维活动的灵活程度，它反映了智慧能力的“迁移”，是对原来他人或自己所确定的思维框架的突破甚至摒弃，根据已经变化了的新情况及时调整改变研究的方案、思考的程序、实施的途径，求得更新更快更科学的解决问题的方法。

3、深刻性是指思维活动的抽象程度和逻辑水平，以及思维活动的广度、深度和难度。这种品质使学生从简单的或复杂纷纭的现象中揭示事物的本质，发现事物的客观规律，是思维的升华，属高层次的思维，是创造性思维的必备素质。

五、帮助学生养成良好的思维习惯

在生物教学中培养学生的思维能力，不仅需要教师充分体现在指导系统中的主体作用，而且需要学生充分发挥在学生中的主体作用。现代教育强调把人作为发展中心，因此我们应积极帮助学生自觉养成良好的思维习惯，善于质疑，勤思好问，注重反馈，学会反思，提高思维质量，为终身教育自主学习打好基础。

1、善于质疑，勤思好问

疑问是思维的契机，思维总是从解决某个问题开始的。培养学生的思维能力应从教会学生发现问题开始，让学生养成在学习中思考，在思考中学习的习惯。问题是思考的开始，又是思考的结果，它可以激发学生的思维活动，使学生主动学习。

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根据心理学研究表明，只有人类的思维才具有真正的目的性。生物课堂教学应当根据教学大纲和学生的实际情况来确定教学目标，实现教学目标首先必须引导学生学会明确思维目的，明确思维目的，其实质就是通过分析未知和已知的矛盾，为最终解决矛盾找到恰当的途径。

二、创设条件营造良好的思维情境

在课堂教学中，我们不把问题的答案一下子交给学生，而是通过创设良好的思维情境，将学生的注意力引导到最佳的思维状态，善于为学生架设“台阶”，在反复的思维训练中，让学生通过自己的努力达到思维的目的。

1、通过课堂提问启迪思维

思维是由问题开始的，并在解决问题的过程中发展，但实际上并不是所有的提问过程都是思维教学过程。如果所提的问题和原有的认知结构之间缺乏必然的联系、过难或过易、缺乏提问的方式等，都不能引起学生的思维。设置课堂提问的目的是为了启迪学生思维，要实现这个目的，必须具备目的明确、层次分明、把握时机、面向全体学生的基本要求。

2、通过思路教学激发思维

所谓思路教学，就是教师在研究教材思路和学生思路的基础上，根据学科知识的逻辑结构和学生的思维特征，设计一条适合学生已有的知识水平，并有目的地促进其发展的科学思路，让学生循着这条思路的正确线索而探索知识的教学过程。

3、通过生物实验活跃思维

生物学是一门实验性学科，生物实验作为生物教学的重要组成部分，在发展学生思维方面有其独特的地位和作用。

三、帮助学生掌握科学的思维方法

培养学生的思维能力，不仅要设法营造良好的思维情境，还应指导学生怎样去思考，让学生掌握科学的思维方法。在生物教学中，启发学生用辩证的观点和逻辑方法对自然现象、实验现象和其它感性材料进行分析、综合、比较、抽象、概括、形成概念，做出合理判断和正确推理的思维能力。帮助学生掌握科学的思维方法，是培养学生思维能力的前提。

1、分析与综合

分析是把整体分解成若干部分、把复杂的事物分解为简单的要素来认识、学习的一种思维方法。

2、归纳和演绎

归纳是根据个别事物具有某种属性而推论某类事物具有该属性，从个别事物中概括出一般结论的一种逻辑思维方法。归纳法能从经验事实中找出带普遍性的规律和原理，扩大和获得新知识。

3、比较、分类和类比

比较是在分析和综合的基础上确定这一事物与另一事物的相同点和不同点的方法。它可以帮助学生更好地掌握生物的本质特点和相互联系。

四、帮助学生提高思维品质

思维的发生和发展，既服从于一般的、普遍的规律性，又表现出个性差异。这种差异体现了个体思维活动中的智力特征，这就是思维品质。思维品质包括敏捷性、灵活性、深刻性等。在生物教学中，训练提高思维品质是我们培养学生生物思维能力的一个重大突破口。

1、敏捷性是指思维过程的迅速程度，它反映了智力的敏锐程度。表现在思考问题时反应灵敏，推理过程简捷、快速。这种思维品质我们可以在生物学习的训练中得到提高，比如辨析概念，归纳类比，遗传计算等。

2、灵活性是指思维活动的灵活程度，它反映了智慧能力的“迁移”，是对原来他人或自己所确定的思维框架的突破甚至摒弃，根据已经变化了的新情况及时调整改变研究的方案、思考的程序、实施的途径，求得更新更快更科学的解决问题的方法。

3、深刻性是指思维活动的抽象程度和逻辑水平，以及思维活动的广度、深度和难度。这种品质使学生从简单的或复杂纷纭的现象中揭示事物的本质，发现事物的客观规律，是思维的升华，属高层次的思维，是创造性思维的必备素质。

五、帮助学生养成良好的思维习惯

在生物教学中培养学生的思维能力，不仅需要教师充分体现在指导系统中的主体作用，而且需要学生充分发挥在学生中的主体作用。现代教育强调把人作为发展中心，因此我们应积极帮助学生自觉养成良好的思维习惯，善于质疑，勤思好问，注重反馈，学会反思，提高思维质量，为终身教育自主学习打好基础。

1、善于质疑，勤思好问

疑问是思维的契机，思维总是从解决某个问题开始的。培养学生的思维能力应从教会学生发现问题开始，让学生养成在学习中思考，在思考中学习的习惯。问题是思考的开始，又是思考的结果，它可以激发学生的思维活动，使学生主动学习。

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一、通过联想训练，培养创造性思维能力

联想是由所感知或所想的事物想起相关的事物的思维活动。联想虽然并不能直接产生有创新价值的新的形象，但它却为能够产生新形象的想象思维活动提供一定的基础。通过自由想象可探索各种解决问题的方案，通过强制联想可找到实现预期目标的途径。联想的主要类型有接近联想、相似联想、对比联想和因果联想。1.接近联想。接近联想是指由于时间或空间上的接近而引起的不同事物间的联想。例如提起有丝分裂中期的细胞特点（纺锤体清晰可见，染色体的着丝点排列在细胞的赤道板上），就可能联想到细胞分裂后期每一个着丝点一分为二，两个姐妹染色单体也随着分开，纺锤丝不断地收缩变短，牵引着分开的两个染色体移向两极。这就是一种时间接近联想。当看到根的结构的挂图时，可能会起到茎的结构，甚至会想到叶的结构。这就是空间接近联想。 2.相似联想 。相似联想是指由于外形或意义相似引起的联想。比如，当看到油菜的花时，就会想到白菜的花和萝卜的花，这就是外形相似联想；当看到人身体上的血管时，就会想到植物的导管和筛管，这是意义相似联想。 3.对比联想 。对比联想是指由于事物间完全对立或存在某种差异而引起的联想。比如，当看到光合作用的公式（二氧化碳＋水有机物（储存能量）＋氧气）时，立即会想到呼吸作用的公式（有机物＋氧气二氧化碳＋水＋能量）。4.因果联想 。因果联想是指由于两事物间存在的因果关系而引起的联想。这种联想往往是双向的，既可以由原因想到结果，也可以由结果想到原因。在科学研究中，得益于因果联想的例子很多，我国植保专家李连昌发明微粒塑料性诱芯就是典型一例。当李连昌手捏着一只枣粘虫的雌蛾时，总有一群雄蛾追随，这使他联想到，一定是雌蛾体内释放了一种性信息素所致，由此他研制成功了枣粘虫性信息素，并制成微粒塑料性诱芯，杀虫效果甚佳，被国家认定为重大发明。

二、通过想象训练，培养创造性思维能力

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新课程标准强调“物理课程应改变过分强调知识传承的倾向，让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识。”物理中的现象、概念和规律，单凭教师的讲解很难达到理想效果。如果指导学生运用相应的物理科学方法去认识和理解，就会大大提高学生对这些物理现象、概念和规律的认知能力和理解能力。因此在物理教学过程中，要重视对学生进行物理思维方法的培养，只要学生掌握了科学的物理方法，就拥有了打开物理知识殿堂的钥匙。那么，我们应该对学生进行哪些物理科学方法的培养呢？

一、转换法

所谓转换法，是指通过对研究对象、物理状态、物理规律、思维角度、物理过程、物理模型等的转换，达到化繁为简，化难为易，使问题巧妙获解的一种思维方法。物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常采用转化法转而观察其他相关的物理现象或间接测量其他相关的物理量来完成研究。

（一）转化法在物理实验现象方面的应用

在研究电热与什么因素有关时，电热的多少是无法直接“看出”的。怎么办呢？我们可以转化一下思维，电热能使煤油温度升高，煤油吸收的热量越多，温度升得越高，我们只要比较煤油温度的高低，不就知道了电热的多少了吗？还有，磁场看不见、摸不着，那磁场真的存在吗？我们把小磁针放在磁体周围，可通过观察其是否转动来确定。电磁铁磁性的强弱无法用肉眼判断，可转换为通过其吸引大头针数量的多少来判断，吸引得越多说明磁性越强。教材中在物理实验现象方面应用转化思维的非常多。我们将小球的动能转化为对小木块做的功，被推动距离越远则动能越大；把测滑动摩擦力的大小转换成测拉力的大小；根据小灯泡是否发光来推断导线中是否有电流。

（二）转化法在测量工具方面的应用

依据水银、酒精、煤油等液体的热胀冷缩来反映物体温度的变化情况，从而制成温度计。再如，利用弹簧在一定限度内，所受的拉力越大伸长越长的原理来制成弹簧测力计。

二、控制变量法

自然界中的各种现象并不是孤立存在的，而是相互联系的，因此，事物绝不仅仅只受一个因素的影响，而是受相互交错的多种因素的共同影响。简单地说，控制变量法是一种研究问题的方法，在研究某一物理量与多个因素的关系时，先使一个因素变化控制其余的因素不变，从而逐一研究出此物理量与所有因素的关系，这样就把多因素问题变成多个单因素的问题。

例如，高中物理中研究摩擦力与哪些因素有关的实验。我们猜想摩擦力可能受压力大小和接触面的粗糙程度的共同影响。在研究摩擦力与压力的关系时，控制接触面的粗糙程度不变，这样就排除了因接触面粗糙程度不同而对摩擦力的影响，只改变作用在接触面上的压力大小，这种情况下若摩擦力也发生了变化，足以说明摩擦力与压力有关，若摩擦力没有变化，则说明摩擦力与压力没有关系。同理，研究摩擦力与接触面的粗糙程度关系时，需要控制压力不变，只改变接触面的粗糙程度。

还有，研究通过导体的电流I与导体两端的电压U和导体的电阻R的关系时，要研究电流I与电压U的关系，需要保持电阻R不变；若要研究电流I与电阻R的关系，需要保持电压U不变。课本中研究影响电阻大小的因素、焦耳定律、研究影响电磁铁磁性强弱的因素、研究影响压力作用效果的因素、研究影响液体压强的因素、阿基米德原理等用的研究方法也都是控制变量法。控制变量法是高中研究物理问题最常用的方法之一。

三、理想实验法

理想实验法是指在实验基础上经过概括、抽象、推理得出某些规律，而得出的这些规律却又不能用实验直接验证的一种研究问题的方法。理想实验法在科学研究中有着重要的作用。牛顿概括出牛顿第一定律前，伽利略设计了斜面小车实验，分析认为运动物体受到的阻力越小，速度减小得越慢，运动的时间就越长，进一步推理如果表面绝对光滑，物体受到的阻力为零，物体将以恒定的速度在无限长的水平面上永远不停地运动下去。这就是历史上著名的理想实验。还有验证声音的传播需要介质时，逐渐抽出玻璃罩内的空气，闹钟的铃声越来越小，我们进一步推理，理想情况下假如把玻璃罩内抽成真空就听不到铃声了，说明真空不能传声，声音传播需要介质。

四、类比法

类比方法最早是由亚里士多德提出的。所谓类比，是指根据两个对象之间在某些方面的相同或相似而推出它们在其他方面也可能相同或相似的一种推理方法，实际上是一种从一般到一般或从特殊到特殊的推理过程。类比方法可以帮助我们理解一些抽象、无形、陌生的物理现象和物理知识，在物理学中有较广泛的应用。例如为帮助学生理解电流和电压，可以把电流、电压与水流、水压进行类比。抽水机提供了水压，水压使水沿着一定的方向流动形成水流，水流通过涡轮使涡轮转动消耗水能；电源提供电压，电压使电荷做定向移动形成了电流，电流通过电灯消耗电能。学习原子结构时，把电子绕原子核高速旋转的原子结构模型与九大行星绕太阳运转的太阳系进行类比。

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第一、明确观察对象，引导学生思考

两课时的引课部分，我们用了同一段视频资料，这段视频资料节选自电影《笑功震武林》，视频中女主角用一只手托着高高的包子屉，另一只手迅速击打下面的一层包子屉，受到击打的一层包子屉飞出，上面的几层笼屉稳稳落在手上，被打出的笼屉飞到餐桌上，受到餐桌的摩擦力，滑行一段后停在桌面上。第一课时的核心知识是惯性，我们先引导学生观察的是上面几层笼屉的情况，在另一只手击打前，上面几层高高的笼屉处于什么状态，在另一只手击打后，上面几层高高的笼屉处于什么状态，引导学生思考物体处于静止状态时具有的性质。第二课时的核心知识是惯性定律，希望学生体会到，力是物体运动状态改变的原因，第二课时放这段视频资料，我们引导学生观察的对象是飞到餐桌上的笼屉，请学生说出笼屉到桌子上的情况，思考为什么会出现这样的情况。

同一段视频资料，观察不同的对象，可研究不同的物理问题，可见观察是开展物理思维的前提和基础。初二的学生通常有较强的直觉兴趣和操作兴趣，容易被客观事物的新奇性所吸引，喜欢观察生动、不平常的现象，但他们的观察往往会浮于表面，有些学生只是看热闹，在教学过程中，教师在让学生观察前先明确观察的对象，或看视频、演示实验后问学生看到了什么，并根据学生回答情况，明确观察对象和观察重点，再重复一遍视频或演示，请学生进行有目的的观察，会有利于学生根据现象提出的物理问题，并进行思考。

第二、丰富感性认识，奠定思维基础

第一课时看完视频后，用象棋子代替包子屉，请学生看看老师的“武功”，五个象棋子叠放在讲桌上静止，先问学生，如果老师用长木尺击打最下面的棋子，上面的几个棋子会怎样，并思考为什么会这样，然后进行演示实验，请学生观察，再做抽纸条、弹钢片等实验丰富学生的感性认识，寻找几个实验的共同点，得出静止物体的共性。再将一个木块放在小车上，问学生木块和小车一起向前运动，小车受阻停下，车上的木块会怎样，并进行演示，并观看足球放在汽车顶上，与汽车同时向前运动，汽车刹车停下，足球向前运动的视频，请学生思考运动物体的共性。演示实验过程中还使用摄像头增强了实验的可视性，大量的实验和视频资料，为学生提供了丰富的感性认识，也为学生接受抽象的惯性概念奠定了良好的思维基础。

第二课时看完视频后，请学生想象自己骑自行车下坡，坡道下边连着一段水平路面，不再蹬车，自行车会怎样？学生回答自行车会继续向前，教师问永远不会停吗？学生说会行驶一段距离后停下来，教师再问，那行驶多长距离后停下来呢？学生出现不同说法，此时，教师请学生再想，这段水平路面是砂石路面，或者是乡间土路，和平整的水泥路面，车子运动情况相同吗？什么改变了车的运动状态？学生回答摩擦力，教师进一步引导学生思考，如何设计实验来研究力对物体运动的影响，教师根据学生已有的生活经验，引导学生想象和思考，在学生头脑中形成感性认识，为开展更加深入的研究和学习奠定思维基础。再请学生根据实验设计进行实验，充分利用学生的操作兴趣，获得更丰富的数据支持，为后续的科学推理奠定良好基础。

第三、归纳总结推理，锻炼培养思维

惯性是物体的固有属性，为了让学生更好地理解和体会这一点，我们在教学过程中，不仅做了固体具有惯性的演示，还做了液体具有惯性的演示实验，看了气体具有惯性的视频资料，结合实验和视频，教师进行归纳总结，得出任何物体在任何情况都具有惯性，加深对惯性概念的理解。

牛顿第一定律不是实验可以直接验证的规律，但又是可以通过实验证明正确的物理规律。教师必须在学生实验得出的数据基础上，引导学生展开想象的翅膀，进行科学地推理，才能得出物体完全不受外力时的情况，才能进一步理解运动和力的关系，体会运动不需要力来维持。

惯性和惯性定律是重要的物理概念和物理规律。物理概念和规律的学习必须通过归纳、推理和演绎，通过思维抽象，从整体上用联系的观点认识事物的本质联系，才能理解概念的内涵和外延，把握规律的实质，才能更好地应用物理概念和规律来解决问题。因此，在课堂教学中，教师进行归纳总结的过程，教师引导学生进行科学推理的过程，就是锻炼和培养学生开展物理思维的过程。

第四、应用概念规律，提高思维品质

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一、课堂中加强对学生创新意识的培养

在高中物理课堂教学中，教师应该加强对学生创新意识以及正确世界观、人生观的培养。教师可以充分利用一些知名物理学家在探索物理知识时的故事来作为学生教育的榜样，教师可以介绍物理学的一些基本历史过程，以及各个物理定理和知识的发现过程，并对物理学家在这一过程中所表现出的创造性思维进行描述，进而使学生从中学习到他们宝贵的思维、意志以及对新鲜事物的好奇心理，让学生充分了解物理学对社会发展的重要性，激发他们学习物理的热情，并主动将想象力和创造力应用到其中。在教学中，教师可以紧密结合当前社会中的一些热门话题，如能源问题、污染问题等，使课堂内容与社会生活更加贴近，这有助于学生兴趣和好奇心理的培养，从而实现学生创新意识的培养。

二、通过物理实验教学培养学生的创新思维

物理学科是一门建立在实验的基础上的学科，因此，教师在进行物理实验教学时应该注重对学生创新思维的培养和挖掘。

1.利用演示实验来激发学生的探索精神

传统的演示实验教学，常常是教师进行简单的操作演练，学生只是一名普通的观众，根本没有机会进行真实地参与，这对学生创新思维的培养非常不利。因此，教师在实验演示时应该积极引导和鼓励学生提出问题，并想象实验的过程和结果，然后再进行实验演示。通过这种方法可以有效的提升学生的探索欲望，在学生的思维中形成一种激烈的思维冲击，对学生的创新思维培养有着积极地作用。

2.通过验证性实验来培养学生的创新思维意识

传统的物理验证实验教学中，教师常常将学生分为几个小组，然后进行实验的讲解和示范，最后让学生按照规定好的实验方式进行实验。这种实验教学方法的结果往往是，学生完成实验后根本不知道实验的真正目的是什么，有的同学甚至直接将实验过程和方法完全忘记，在以后的考试中遇到这一实验问题时还是无从下手。

例如，高中物理实验中的螺旋测微器读数，一直是学生考试中容易出现错误的实验，问题的根本还是学生没有真正掌握这一仪器的使用方法。因此在实验教学中，教师应该纠正学生那种小组实验无所谓的心理状态；教师应该将以往的分组实验改变为探索型实验方式，大胆地让学生自己设计实验。教师只需要将实验的最终目的和使用方法传授给学生，而后让学生自由组合，挑选适合的实验仪器，并根据自己的方式来进行各种实验表格的设计和各种实验数据的处理。

此外，教师还应该在实验教学中设计一些探索性的问题，然后鼓励学生利用现有的仪器来进行实验，并得出自己的结论。这样可以使学生真正成为试验的参与和设计者，并积极主动地通过自己的思考去完成实验，而不是利用固定的方式去重复实验。

三、利用问题情境来引发学生进行探究

对于高中物理而言，引导学生进行科学的探究是培养学生创新思维的重要方法，而科学探究最重要也是最关键的问题就是要让学生自己来提出问题，教师应该在教学中注重利用问题情境来引导学生提出问题，从而更好地激发学生的探索欲望，更加有效地提升学生的创新思维能力。

问题的提出可以说是创新思维的起点，在高中物理教学过程中，教师如果没有通过情境创设就直接进入到知识的传授过程中去，那么学生的学习情绪和学习状态就不会处于一个最佳的状态，学生非常容易产生一种对知识的冷漠和厌倦情绪，这对学生的学习和创新思维的培养都是非常不利的。相反教师如果能为学生创造一种探究和学习氛围，那么学生的学习积极性和创新思维都会得到有效的提升。

无论是什么样的创新，都是在遇到相应的问题时产生的。在物理课堂教学时，教师不能简单的成为知识的讲授者，更应该成为各种疑问和问题的创造者，教师应该尽量创设出符合高中生实际情况的高质量问题，来引导和启发学生进行探究，并对问题进行有效地解决，进而实现对学生创新思维能力的培养目的，科学合理的情境能够引导学生发现问题，并有效地激发学生的学习愿望。学生如果不具备必要的问题思维，那么学生的创新思维以及创造性意识也就无从谈起。在教学中，教师可以在不同的阶段进行情境的创设，比方说思考后、模仿后、猜想后等。学生的创新意识需要教师不断进行挖掘，只有能够提出问题才是创新的开始，发现现实中的问题是提出问题的重要前提，只有教师创设的情境深深吸引学生后，才能够使学生在特定的情境中进行问题的思考和思维的发散，最终实现思维的创新。所以，在教学过程中，教师不仅要重视整个教学过程的问题创设，还应该注重一些细节方面的情境创设，从而在课堂中让学生全面的进行思维的创新，培养学生的创新能力和发掘自身的学习潜力。

篇12

中图分类号：G630 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2015）05-0090-01

一、通常牛顿第一定律的教学。一般是按教材编排顺序，先进行演示实验引出课题，然后通过讲解伽利略与亚里士多德的争论，消除“力是维持物体运动原因”的错误观念，进一步通过做斜面小车实验证明牛顿第一定律的正确性，最后让学生运用牛顿第一定律去解释日常生活中的现象，从而完成整个教学过程。

为了检验学生学习和掌握牛顿第一定律的情况，我们曾用这样一道题目来检测学生。题目如下。你坐在向前匀速直线运动的汽车里，将手中的钥匙竖直上抛，问当钥匙落下来时是落在手里，还是落在手后面。全班56名同学在试卷上皆答：落在手后面。问其原因，皆曰：汽车在走，而钥匙抛出后不再向前走了。

二、怎样更好地改进牛顿第一定律的教学效果，使牛顿第一定律的教学效果真正是实实在在意义上的令人满足。我们认为，囿于一般形式上的教学方法的改进已是隔靴搔痒，而必须深入到学生的认知结构中去考察学生产生错误认识的根源。认知心理学的理论告诉我们，学生学习物理概念、规律时所形成的错误，常常是由于其头脑中的前科学概念的影响。

所谓前科学概念，是指儿童在学习物理课程以前的生活实际中，对各种物理现象和过程在头脑中反复建构所形成的系统的但并非科学的观念。比如牛顿第一定律就是如此。在物理教学中，那种认为只需要“正面”传授知识，学生就能接受，如果他们仍不理解，可以多讲几遍就能达到目的的想法，实践证明是过于天真了。因为在有些学生的经验中，早已有了与亚里士多德“力是维持物体运动原因“的理论类似的观念。这样，当他们学习了牛顿第一定律之后，就可能把定律纳入到自己原有的认知结构中，牛顿第一定律实际上成了“力是维持物体运动原因”的代名词。

三、研究和改进牛顿第一定律的教学，应当了解学生头脑中前科学概念的特点。

第一，学生头脑中的前科学概念是自发形成的。过去，我们在教学中，常常误认为学生在学习物理之前其头脑如同一张“白纸”，教师可以在上面任意涂画，事实并非如此。学生在长期的生活实践当中，逐渐形成了自己对客观世界物质运动规律的看法。他们几乎每天都会看到物体在力的作用下运动，而在力停止作用时物体静止，于是主观地断言：有力，则物体运动；无力，则物体静止。这正是亚里士多德“力是维持物体运动原因”的理论。

第二，学生头脑中的前科学概念具有隐蔽性。由于学生头脑中前科学概念都在潜移默化中形成的，所以它以潜在的形式存在。这包含两方面的意义。其一是学生自己并没有意识到它的存在，因为学生并没有有意识地思考并形成“力是维持物体运动原因”的概念。其二是前科学概念平时并不表现出来，但往往在学生运用物理概念解决问题时表现出来。比如前述测验表明，许多有10多年教龄的初中物理教师头脑中也存在着牛顿第一定律的前科学概念，然而他们自己却并不知道。

第三，学生头脑中的前科学概念具有顽固性。由于前科学概念是儿童头脑中业已形成的概念，且长期的日常生活经验与观察又加强了这些概念。因此，学生头脑中的前科学慨念是非常顽固的。

国内外物理教育界近年来的一些研究表明：一旦学生对某些物理现象形成了前科学概念，要想加以转变是极其困难的。尤其那些在人类科学认识史上经历了曲折历程的前科学概念，更是如此。

四、在上述研究的基础上，我们对牛顿第一定律的教学提出如下教学建议。

1.注重科学知识、科学方法与科学精神教育。牛顿第一定律不仅在物理学本身上占有重要地位，而且在物理教学中也具有很好的教育价值。在教学中，不仅应当注重科学知识教学（定律本身），而且要特别强调定律得出所运用的科学方法。包括理论实验的方法和科学推理方法，这一点常常是许多物理教师容易忽略的方面。而且，还要结合定律的教学，潜移默化地对学生进行科学精神教育。为什么只有伽利略能够大胆地怀疑亚里士多德延续2000多年的错误结论？引导学生树立起科学的怀疑精神，树立实践是检验真理的唯一标准的信念。这样融知识、方法和精神于一体的教学，才真正体现了牛顿第一定律教学的全部内涵。

2.必须破除教师头脑中的前科学概念。由于不少初中物理教师头脑中还具有牛顿第一定律的前科学概念，因此，很难想象出这些教师所教授出的学生头脑中的前科学概念能够加以破除。所以，破除教师自己头脑中前科学概念是牛顿第一定律教学的前提。