生物教学与能力发展的研究，本文主要内容关键词为：能力论文,生物论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
新的高中生物教学大纲规定，生物教学应当培养学生的观察能力、思维能力、实验能力、自学能力与初步的研究能力和创造能力。这个规定符合学生的学习心理，也符合生物学科的特点和社会发展的需要。这6种能力反映在教材中并不是同一层次，有的是基本能力，有的是具体能力，有的是综合能力。生物教学与能力发展既相互制约、相互促进，又不完全一致，不同知识教学方式对能力发展的作用有着明显的差异，刺激反映和客观反映的知识教学方式注重知识及其教学的客观性、记忆性和继承性，有利于感知和记忆能力的发展；合理性建构知识教学方式重视知识及其教学的主观性、生成性、创新性和建构性，更有利于思维能力、想象能力，特别是创新能力的发展。
1 能力培养的3个层次
根据高中学生的心理发展特点，运用层次结构论与认知结构论对这6种能力进行分析，把教材中的能力培养分成3个层次。
第一层次：学生的学习首先是对教材中科学概念的认识、理解、运用和评价，所以认识、理解、运用和评价概念的能力就是教材中能力培养结构的基本要素，具体由观察力、记忆力、想象力、思维力等4种能力构成，其中思维能力的培养是核心。
第二层次：由教材能力培养结构基本要素组合形成第二层次的具体能力，也就是对由一个基本概念为中心的部分概念组合的生物知识子系统的认识、理解、运用与评价的能力。具体包括：（1）观察、分析生物现象与生物结构特征的能力；（2）阅读、理解生物课文与资料的能力；（3）应用生物理论于实践的能力；（4）进行实验设计与操作的能力（包括实验与学习）；（5）获得生物科学研究方法的能力。这一层次能力结构越齐全，越有利于培养学生的生物学素质。
第三层次：在第二层次的基础上，形成了对生物知识整体的分析、概括及评价研究的能力。具体包括：（1）建立生物知识体系的能力；（2）总结和运用生物科学规律的能力；（3）评价人与生物科学关系的能力；（4）参加生物科学研究的能力；（5）解决问题的创造能力。这一层次是教材能力培养结构的最高层次，也是多种具体能力的综合体现。
上述3个层次结构是一个整体，是一个连续过程，不可截然分开。没有第一层次结构就不可能有第二层次、第三层次；而第二层次和第三层次结构的发展也促进了第一层次基本能力的提高。其中思维能力是构建各层次能力的核心。
2 创新思维能力的培养
2.1 逆向思维训练
逆向思维就是有意识地从相反的角度去思考问题的思维方式。这种思维方式看似荒唐，实际上是一种奇特而又美妙的思维方法，常常能出奇制胜。在课堂教学中可以结合教材，有意识地培养学生的逆向思维能力。例如，在讲完多倍体育种以后，可以有意识地向学生提出这样一个问题：在细胞有丝分裂过程中，引起染色体着丝点分裂的原因是什么？按常规思维，多数学生认为是纺锤丝牵引的结果。若反过来思考：多倍体←染色体加倍←着丝点分裂←不形成纺锤丝←秋水仙素，学生便会发现，着丝点分裂与纺锤丝无关。再如，市场上可见到发育不均匀（凹凸不平）的西瓜，其原因是什么？按常规思维，从果实和种子的发育过程分析，将一无所获。若反过来思考：西瓜（果实）发育←生长素←发育着的种子，学生会猛然醒悟到其原因是种子发育不良。遇到难题，如能有意识地反过来思考，能够起到四两拨千斤的作用。
2.2 发散思维训练
发散思维也称扩散思维、辐射思维、求异思维，是指在思维过程中，不拘泥于一点或一条线索，而是从已有信息出发，尽可能地向各个方向扩展；不受已知的或现存的方式、方法、法规、范畴的约束，并且从这种扩散、辐射和求异的思维中，求得多种不同的解决办法，衍生出多种不同的结果。发散思维可以使人思维敏捷，能提出大量可供选择的方案、办法和建议，特别能提出一些别出心裁、完全出乎意料的新鲜见解，使问题奇迹般得到解决。例如，针对基因分离规律，围绕减数分裂过程中等位基因随着同源染色体的分开而分离这一知识，可以变换成：在高茎DD和高茎Dd中，哪一对是等位基因？为什么？基因型不同为什么表现型相同？在减数分裂过程中，等位基因是怎样分离的？又如，针对自由组合规律，围绕等位基因互相分离、非等位基因之间自由组合这一知识，可以编写多种习题：根据子代同一对相对性状的表现型比直接推知其亲代基因型；根据亲代基因型推知其子代表现型比和基因型；根据子代基因型组合数推知其亲代基因型等。
2.3 想象思维训练
想象是人脑在原有形象的基础上加工改造，形成新形象的思维过程。例如，将DNA的结构模型拆卸成零件，再让学生动手组装成结构模型，恰如科学家当年创造这些模型一样，以此启发学生也重新来一次创造。又如，让学生自己设计实验方案来验证某些生命现象和规律。有的教师在做完“叶绿体中色素的提取和分离实验”后，鼓励学生依据分离原理设计出其他方案。学生提出：（1）用汽油作层析液；（2）用毛细玻璃管沾些色素提取液滴在圆形滤纸中心；（3）以粉笔取代滤纸条做实验。在此基础上，组织学生对这些设计进行分析讨论，从中选出可行的方案进行实验，以检验是否科学、合理。
2.4 联想思维训练
联想是由所感知或所想的事物联系相关的事物的思维活动。联想虽然并不能直接产生有价值的创新活动，但它却能为创新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。例如，根据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之分开，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。这就是一种接近联想。当看到根结构的挂图时，可能会联想到茎的结构，甚至会想到叶的结构。
2.5 侧向思维训练
侧向思维就是从另一个角度出发，采取被人们忽视的方法解决问题。例如，基因型为一对等位基因的杂合体连续自交3次，后代中纯合体占多少？显性个体占多少？若按常规思维，应先画出遗传图解，再统计后代几率，这样不仅复杂，而且极易出错。如果引入数学中的概率计算法，不难得出结论，后代中纯合体占1—（1／2）[n]，显性个体占（2[n]＋1）／2[n＋1]（其中n为自交次数）。再如，基因型为AaBb的精原细胞形成9％的Ab精子，则有多少初级精母细胞发生了互换？若按常规思维，应先设发生互换的精原细胞为X个，未发生互换的精原细胞为100—X个，再列式计算，这样既复杂，又易出错。如果假设100％的精原细胞发生了互换，那么产生配子的类型和比例与自由组合产生的结果相同。其中Ab精子占25％，由此不难推出9％的Ab精子，则有36％的初级精母细胞发生了互换。如果能经常坚持这样的训练，学生便会逐渐摆脱习惯思维的束缚，逐步养成多途径、多方法解决问题的习惯。
2.6 类比思维训练
类比思维是根据两个对象某些属性相同或相似，从一个对象推出另一个对象也具有同样属性的思维方法。例如，在讲到DNA的结构和功能时，先利用DNA平面结构挂图（片段）逐一分析DNA的化学结构，再让学生观看自制的DNA平面结构课件（较长），然后诱导学生想象：在日常生活中，大家见过哪种物品与DNA的结构相类似？由于研究的对象呈现方式比较形象直观，自然有学生联想到录音磁带，一个基因好比一首完整的歌曲，一个脱氧核苷酸好比一个音符，基因突变好比音符错误或顺序颠倒。通过类比，既促进了对知识的记忆，又加深了对知识的理解，同时又培养了学生的类比思维能力，为以后的发明创造打下了良好的基础。
2.7 求异思维训练
求异思维是指一种现象在第一个场合出现，在第二个场合不出现，而这两个场合只有一个条件不同，那么这个条件就是产生这一现象的原因。寻求这一条件的思维方式即求异思维。例如，在讲到基因型与表现型的相互关系时，将第二册教材P.30的阅读内容，设计成两组对照实验，从而得出结论：表现型是由基因型决定的，表现型是受环境影响的，表现型是基因型和环境共同作用的结果。又如，在讲到生长素的发现时，可将教材适当处理，设计3组对照实验，提供实验现象，在教师引导下，让学生分析实验结果。如果经常这样训练，既能让学生明白科学家发现问题的过程，又能引导学生习惯于运用这种方法去解决实际问题。
2.8 分合思维训练
分合思维就是将思考对象有意分离或合并，试图找到一种新的方法或产物。显然，分合思维包括分离思维和合并思维。我国科学工作者将普通小麦和黑麦进行杂交得到八倍体小黑麦；加拿大科学家经过两年的努力研究，成功地把哺乳动物体内的基因移植到植物细胞中并使其表达。孟德尔获得成功的原因之一，首先只针对一对相对性状的遗传情况进行研究，然后，再研究多对相对性状在一起的遗传情况，这是分合思维的集中体现。在课堂教学中，我们应始终贯穿这一思维方法。例如，基因型为AaBb的个体与基因型为aaBb的个体杂交，后代的表现型之比如何？首先考虑Aa×aa后代的表现型之比为1∶1，Bb×Bb后代的表现型之比为3∶1；然后再合并起来，所以此题中后代的表现型之比为（1∶1）×（3∶1）＝3∶3∶1∶1。
3 观察能力的培养
3.1 培养科学的观察方法
教学中教师引导学生对事物进行观察时，应先整体后局部，再指导学生全面观察，以抓住事物的各个方面及其发展变化的全过程，这样才能达到认识事物的目的。例如，在观察根毛和根尖的结构时，先用肉眼观察根的形态，掌握直根系、须根系、主根和侧根的形态特征，进而用放大镜、显微镜观察根毛的位置、根尖的结构，认识和掌握根冠、生长点、伸长区及根毛区细胞的结构特点。局部观察即细微观察，要求学生在观察过程中抓住事物最本质的属性，捕捉它们之间的细微差异，从而发现事物不同侧面的特点。对比观察是运用纵横比较进行观察，同中求异或异中求同。对比观察能使学生从平常的现象中发现不平常的东西，从相似的事物中找出差异以及从差异中寻求共同点或因果关系。重复观察是指为了保证观察的结果更加可靠，观察的次数要多，否则就难以区分偶然发生和一贯现象，也就是巴甫洛夫所说的“观察、观察、再观察”。例如，观察脊髓的反射实验，实验目的是验证脊髓具有反射的功能，属于低级反射中枢。该实验效果的好坏取决于脑的切除是否干净，因此，必须通过反复观察，才能得出正确结论。在实验中，首先让学生用除去脑的蛙进行翻身反射实验，这样来确定脑是否被除净。当然，对这种实验需反复进行观察才能收到良好的效果。在验证脊髓具有反射功能时，也应该使用不同浓度的硫酸来分别进行刺激，反复进行观察，最后使学生认识到，在适宜的条件刺激下，脊髓能完成低级的反射。
3.2 充分利用插图和挂图
挂图是生物教学中常用的一种直观教具，它和教材中的插图都是根据教材的主要内容或者难点而绘制的，具有生动、形象、可视性强的特点。使用挂图和插图进行教学，可以充分调动学生的视听感官。通过视听感官与大脑思维的积极协调活动，将抽象思维转化为形象思维，不仅能使学生很好地理解教材，也能使学生的记忆能力、判断能力和观察能力得到培养和提高。例如，在“细胞分裂”一节教学中，利用挂图讲完“植物细胞的有丝分裂过程”后，教师又接着出示“动物细胞有丝分裂过程”图，请学生对比观察两张图的异同，然后让学生对照“植物细胞的有丝分裂过程”图，讲述动物细胞有丝分裂的过程，以及动、植物细胞有丝分裂过程的异同，最后教师进行总结。这种由学生自己观察—讲述—教师总结的方法，对培养学生的观察能力、分析和表述能力是非常有效的。
3.3 重视生物实验
在生物实验中，学生要通过视觉、听觉、嗅觉、触觉、味觉等，全面体察或感知动植物和人体的形态、结构和生理功能，因此生物实验是培养学生观察能力的主要途径。充分做好实验前的准备工作是保证观察顺利进行的前提。要明确观察的内容、步骤，指出观察的重点和难点及解决的方法。
演示实验是一种加深学生感性认识的直观教学方法，也是培养学生观察能力的有效途径之一。教师在进行演示实验时，学生只有认真观察，才能获得对事物的感性认识，为全面掌握教材知识打下基础。在演示实验中，为使学生观察准确，教师应该做到：（1）演示操作必须规范、准确，实验现象要明显；（2）在演示前讲清实验装置的名称、构造、性能、原理及注意事项；（3）指导学生进行观察，指导的方法有边讲边观察，先讲后观察，先观察后讨论、总结等。但无论用哪种方法，都要启发学生在观察的过程中积极思考，要透过现象看本质。
4 培养学生的实验能力
4.1 模拟实验
模拟实验的好处是有利于培养学生认真、细致、严谨的科学态度，规范学生的实验操作。如“显微镜的使用”一课，先讲解显微镜的结构和作用，操作显微镜时边讲要点、边做示范，让学生模拟操作。教师讲解结束后，再让学生独自操作一两遍，经过几次这样的训练，学生基本上就学会了使用显微镜。
4.2 分段实验
分段实验不仅给学生提供了独自操作的机会，培养学生独立操作能力，而且在教师的引导下，还能使学生逐渐学会观察实验现象，收集实验资料，归纳总结得出结论，从而主动获得知识。例如，在“用显微镜观察植物的细胞”一课中，把实验分为制作并观察洋葱表皮细胞、制作并观察番茄果肉细胞、观察叶表皮永久装片3个阶段。每个阶段都由教师先讲实验操作的要领并做示范，然后学生再独立操作观察。学生操作观察时教师巡回辅导，一个阶段完成后再进行下一个阶段。各个阶段完成后，教师以问答的方式让学生说出观察到的实验现象：洋葱表皮细胞近似长方体，番茄果肉细胞近似球体，叶表皮细胞形态不规则，但它们都有细胞壁、细胞质、细胞核。教师再补充说明，植物细胞都有细胞膜，但由于它太薄，而且紧贴细胞壁，用光学显微镜是不易观察到的，最后引导学生得出结论：植物都是由细胞构成的，不同部位的细胞形态不同，但它们都有相同的结构——细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核。
4.3 独立实验
经过一段时期分段实验的训练后，学生可在教师的指导下独立操作实验。在实验前，教师提出实验要求，讲清要点，然后让学生独立操作。教师在学生独立操作的过程中巡回指导，若发现带有共性的问题，要及时讲解，待统一纠正后再继续实验，最后总结实验，指导学生完成实验报告。这样在教师的不断引导下，逐步培养学生独立实验的能力。
4.4 开展课外活动
实验能力的培养仅靠课堂实验教学是不够的，还要尽可能地开展生物课外活动，让学生对周围环境中的植物、动物、环境污染、人口问题等进行调查、研究，使他们有机会自己设计并完成实验。在大量的实践活动中，鼓励学生运用已有知识和能力去观察现象，分析解决遇到的实际问题，从而主动获得知识，以达到进一步提高实验能力的目的。
5 培养自主学习能力
5.1 激发学生主动学习的内驱力，调动学生的学习积极性和主动性
只有激发了学生的学习动机，使其具有了求知兴趣，才能使学生的学习具有持久的动力，变“要我学”为“我要学”。现在的高中学生大多数仍习惯于教师“喂”知识，而不是主动地去获取知识，更不要说灵活应用。所以，我在课堂教学中尽量将课本上的知识与学生的生活实际联系起来。如在进行“光合作用”一节的教学时，先让学生看一段有关大棚栽培作物的录像，让学生在预习时考虑在大棚栽培作物中所涉及的各种设施的用途。这样学生觉得学有所用，学习的积极性就会提高。另外，设计一些小实验让学生自己动手做，以提高学生的学习兴趣。如在讲“植物生命调节”时，可让几位学生在教室里自己动手“小麦胚芽鞘的向光弯曲”做演示实验，然后让全班学生一起观察实验现象，讨论实验结果产生的原因。由于是学生自己做的实验，他们亲身体验到不同的处理方法造成不同的结果，就会很自然地产生揭开谜底的欲望，学习兴趣就会高涨。
此外，在教学过程中还可尝试成功教学，如在课堂提问时设计不同难度的问题让不同学习层次的学生回答，并进行及时的引导和鼓励，尽量让每位学生都体会到成功的喜悦。
当然，激发学生学习积极性的方法还有很多，只有当学生真正有了“我要学”的欲望时，才说明向“自主学习”已经迈出了成功的第一步。
5.2 创造条件，引导学生自主学习
利用实际生活中的例子、学生自己所做的实验，引导学生用所学的知识去解决实际问题，也可以说这是创造自主学习条件的方法之一。我还尝试进行课前5 min演讲活动，要求学生就社会上与生物有关的热点、新闻，联系书本上的知识进行解释、评论。通过这种方式引导学生灵活应用知识，并在解决问题的过程中主动对所学知识进行内化。在实验教学中，让学生尝试自己设计实验。如在“细胞的质壁分离和质壁分离复原”实验中，设计了“检测溶液浓度大小”的实验：在实验中添加了一未知浓度的溶液，让学生自己设计实验（写出实验原理、实验过程），比较该溶液与5％的NaCl溶液浓度的大小。对于未知的结果，学生总是抱有浓厚的好奇心，在这种心理的驱使下，他们使用了物理的、化学的、生物的方法来验证结果的正确性，其收效之良好，大大出乎我的意料。
5.3 指导学生逐步学会学习
在实验过程中，我们也发现有些学生虽然有自主学习的意愿，但常常困惑于如何学习。我认为在培养学生自主学习能力的过程中，教会学生如何学习是不可忽视的一个环节。因此，在课堂教学中我采用了“导学提纲”的方法，帮助学生在自学时把握重点、难点，同时也引导学生逐步学会寻找教材中的重点。
5.4 养成习惯，提高自学能力
（1）养成不预习不听课、不复习不做作业的自学习惯；（2）养成遇到问题勤查工具书的自学习惯；（3）养成爱思考、爱质疑的自学习惯；（4）养成乐于博览群书的自学习惯。
5.5 检查评价，激发自学热情
不论是让学生阅读还是让学生参加实践，单有布置而没有检查就无法落实，而只有检查却没有评价就无法激发自学热情。每节新课前，利用预习提纲中的问题先向学生提问。在教学过程中，对一些较易混淆的概念和较难懂的问题先让学生讨论，再由学习基础较好的学生进行回答。对学生的作答，我当场予以评价，肯定成绩，指出错误，对回答好的学生给予表扬。对学生的生物学小论文和生物小报，组织全教研组教师进行评选。对优秀小论文进行列榜公布并发给获奖证书，对优秀生物小报在全校进行展览并选登在学校的《生物园地》上。以上做法使学生感受到了获得自学成就的喜悦，进而增强了自学的信心。
总之，教师的教学活动应该使学生在知识的积累与能力的培养两方面同时得到发展，也就是说，教师在传授知识的同时要注意学生各种能力的培养，在能力的培养过程中既要使学生独立思考、勤于实践，又要鼓励学生大胆想象，标新立异。