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生物学是一门以实验、观察为基础的学科。当前生物课程改革的突出特点是实验和研究性学习明显增多，尤其是探索性实验大为增加。那么，如何体现教改精神，通过生物学实验提高学生的科学素质这是一个值得探索的问题。笔者认为，在生物学实验中培养学生的科学素质就是培养学生探究科学的意识和方法，形成实事求是的科学态度和科学精神, 掌握基本的知识和技能,发展学生的科学思维。

一、培养科学态度，铸造科学精神

科技发展的成果是以两种形式保存下来的：一是物化的成果，如知识、技能；一是精神化的成果，如科学精神。这两者紧密交织在一起并相互依存、相互促进。科学知识固然重要，但相较于科学精神，它只是浅表性的部分。我们的学生可以不那么懂得相对论，我们的学生可以不那么理解遗传定律，但他们一定要对科学有着热切的渴望……许多科学家出身贫寒，历经坎坷，凭着对知识的强烈渴求，靠勤工俭学才完成了学业，这种经历使他们培养起坚忍不拔、勇于面对挑战的性格。科学家们的研究经历往往是艰辛的，一次成功经常是在经历了无数次的挫折和失败之后才取得是。但科学家们却津津乐道他们在研究探索过程中所获得是莫大乐趣，而这种乐趣是用多少金钱也换不来的，也是用荣誉、地位所无法衡量的。爱因斯坦说过：“伟大的科学家的成就往往还不如其人格魅力对世界的贡献大。科学家追求真理、探索未知都是非功利的，特别是搞基础科学的，可能一辈子默默无闻，他们凭的是信念。

为此，生物学实验中，教师不能以传授知识作为唯一任务，而要着重培养学生综合解决科技问题的能力，使学生感受到蕴藏在科技知识背后能打动人心的科学精神。教师在对学生进行科学技能的训练时，他们不仅要教会学生操作的程序、操作的方法，还更应该教会学生以一种“严谨、务实”的态度面对自己所进行的科学实验，以“钻研、求索、创新”的精神对待自己学到的技能。

“失败乃成功之母”。实验有时会有意外现象发生，有时不能得出预期的结论甚至失败，教师不必急于下结论，应该引导学生寻根问底，反思“失败”的原由。如：有关“酶”的设计性实验，学生在探究“pH值对酶活性的影响”时，认为最后用碘液来鉴定淀粉操作简单、可行。可是，学生发现加入5%氢氧化钠溶液的试管，滴入碘液后不变蓝。从理论上分析，强碱使淀粉酶失去活性，淀粉不能被水解，遇碘将变蓝。学生的知识与实践发生了矛盾，这是为什么呢？难道在碱性环境中酶起了催化作用？在强烈的求知欲推动下，学生积极地查阅资料或向教师咨询，通过不断地思考和探索实验，学生终于恍然大悟：原来碘分子与氢氧化钠（强碱）发生了化学反应，很快生成了次碘酸钠和碘化钠，这样碘分子与淀粉（直链淀粉）生成蓝紫色络合物的机会大大减少了。从中我们不难看出：进行生物学实验要有实事求是的态度，一切从客观实际出发，如实地反映实验的真实情况，即使实验现象和结果与预期的有出入，也不能随意臆造，对实验现象和实验结果应作科学地分析和解释，在不断地探索中找到真正的答案。这种一丝不苟的执着精神就是科学精神。

二、培育科学意识，发展科学思维

科学意识是人类探寻科学知识、学习科学技能的动力，它表现的是个体对科学技术本身的认识。科学质疑、不断探索的意识是促进科学发展的动力，没有质疑、探索就没有科学的发展与技术的创新。许多科学上的重大发现都是经过观察现象，比较异同，从中得到启发，再深入研究而得出科学结论。爱因斯坦从牛顿力学与麦克斯韦电磁理论相矛盾现象出发，提出疑问，解答疑问，狭义相对论因此而诞生。霍华德·特明运用杜尔贝科的理论，提出了著名的核酸“逆转录”假说，与当时生物学界普遍认为遗传信息总是从DNA 转译成RNA的理论正好相反，特明没有泄气、没有退缩，通过实验证实了自己的理论并发现了“逆转录酶”。所以，在生物学实验教学中，教师在教学中要通过自己创设的各种外部因素来诱发学生的内部因素，创设质疑的情境，激发学生的认知冲突和观察兴趣，鼓励学生发问质疑，使学生在学习中不断引起疑问，获得新的发现。促使学生在质疑探索的创新发现经历中从“不知”到“知”，从“不懂”到“懂”，从“知之不多”到“知之甚多”，从中感受发现与成功。

生物学知识是前人科学研究成果的结晶，由于受课本篇幅的限制，生物学史上对许多科学家的思维过程并没有作过多的介绍，如：细胞的发现史、细胞学说的创立史、酶的发现史、光合作用的发展史、生长素的发现史、孟德尔的杂交实验等等。在生物教学中，教师应根据教学需求选择有代表性的经典实验，将实验过程补充介绍，着重分析科学家的思维过程和思维方法，让学生体验知识产生的过程，这有利于学生理解和掌握科学知识，逐渐形成正确的思维方式，提高他们的科学素质和创新能力。

思维是智力和能力的核心，观察实验离不开思维。它主要表现为分析、比较、抽象、概括和具体化。在生物学实验教学中，应特别注意提高学生的思维品质，重视培养学生思维的深刻性、灵活性、独创性、敏捷性等。具体地说，就是要培养学生善于深入思考，抓住事物本质规律的思维品质；培养学生从同一问题中寻找不同的正确答案的思维品质；培养学生独立思考和创新的思维品质；培养学生具有严密的、全面的、能自我反省的思维品质以及在问题面前迅速作出正确判断的思维品质。生物学实验对学生的科学思维能力的培养有着重要的作用。下面着重以“植物细胞的质壁分离和复原”实验为例说明：

（1）为什么选择紫色洋葱作实验材料？能否用其它的材料代替？如果用无色的成熟的植物细胞作实验材料，该如何调节显微镜才能使物象清晰，实验现象易于观察？

（2）为什么选择0.3g/ml的蔗糖溶液作实验材料？能否用其它浓度的蔗糖溶液或其它溶液来代替？

（3）设计实验“如何来测定紫色洋葱表皮细胞的细胞液浓度”？

（4）本实验可以证明什么？

学生的思维往往表现出较为肤浅，对一些“显而易见”的现象不求甚解，缺乏深度，这样会导致对知识的理解、掌握比较浅显，不能融会贯通。教师通过层层设问，激发学生对知识的强烈好奇心，引导学生自己去发现问题、解决问题，鼓励学生独立思考和创新。如（1）不仅让学生深刻地理解：只要是成熟的植物细胞都具备发生渗透作用的条件之一——原生质层，避免片面地认为只有紫色洋葱可作为实验材料。而且可以使学生加深对显微镜操作知识的理解和运用。（2）同一问题用不同的方法来解决，可以帮助学生深刻理解：成熟的植物细胞要发生渗透作用的第二个条件是细胞液与外界溶液之间存在浓度差。（1）和（2）既有利于培养学生思维的多样性、变通性，又有利于学生思维灵活性、敏捷性的训练。（3）和（4）在理解质壁分离和复原的前因后果、表象本质后，通过设问让学生的思维仍然浸润在积极的活动状态，引发学生的深层思考，在知识的运用和提炼中培养学生思维的深刻性。

良好的思维品质只有通过切身实践和积极思维才能形成。通过各种实验或同一实验的多种设计方案，不断地去粗存精、由此及彼、由浅入深、由表及里地认识生命现象的本质。

三、深化科学知识，提高科学技能

美国哥伦比亚大学师范学院荣誉教授费尼克斯认为知识有四个层次：描述性知识、体验性知识、技能知识和生存知识。今天的知识教育往往把自然科学的描述性知识的教育特点泛化到其他知识的获得方式上，结果造成整个教育中的机械论倾向，剥夺了知识生成中学生个性的作用，也剥夺了学生创造性地获取知识的权利，造成了目前盛行的单向灌输、死气沉沉的学习局面。科学知识是观察、实验所获得的事物间的知识，它具有客观性、普遍性。如：在学习“酶的特性”时，教材并没有直接将知识传授给学生，而是先安排了“酶的特性” 的探索性实验，为学生提供亲身体验科学研究的过程，然后通过观察、质疑、讨论、分析、研究等途径归纳出“酶的特性”。

让学生参与生物学实验，就是让学生在“做中学”。一方面，学生通过观察实验，利用多种感官直接感知事物本身，增加感性认识，形成生动表象，以此作为形成概念、理解原理和掌握规律的依据。另一方面，对于深化理解和巩固生物学知识，以及提高生物学实验技能都有积极作用。在实验操作中，不仅要求学生做到学会，甚至达到灵活、准确、协调的程度，还要让学生动脑思考问题，知道实验应该怎样做、为什么这样做的道理，使积极的思维渗透到基本技能训练的全过程中去，这才是主动的训练，才能真正有利于基本技能的形成。例如：光学显微镜是学习和研究生物学不可缺少的仪器，显微镜使用的技能是生物科学重要的基本技能，教师要通过一系列的实验（显微镜的结构和使用、临时装片或切片的制作和观察、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动、植物细胞的质壁分离和复原等等），使学生在反复练习中逐步熟练成为技巧，帮助学生顺利学习生物学知识。下面着重以“高倍显微镜的使用和叶绿体

的观察”实验为例说明：

（1）实验的理论基础：做好实验预习，了解实验的目的、原理、方法

和步骤。

（2）实验的教学顺序：了解显微镜的结构→低倍镜的使用→高倍镜的使用→葫芦藓叶片细胞中叶绿体的观察。

（3）实验的教学方法：教师示范，学生互相指导，教师的个别指导等。

（4）实验的时间安排：课内外相结合。

（5）实验技能的考核：动手操作、观察记录、绘图、完成实验报告等。

以上是培养学生技能的具体做法，其意图是（1）理论知识是技能训练的指南，技能训练是知识在实践中的运用。只有了解了实验目的、原理、方法和步骤，才能在实验中做到有的放矢。（2）技能训练要遵循从简单到复杂，循序渐进的原则。对一些复杂的技能要分段分步进行训练，反复操作，不断强化，这样才能做到熟能生巧。（3）教师适当的有效的指导与示范是帮助学生掌握技能最重要的方法。同时，让一部分技能掌握快的学生协助教师一起指导，这样可以扩大经验范围，提高学习效率。对个别理解能力比较弱的学生，通过个别指导，及时纠正错误，强化和巩固正确的方法和技能。（4）技能的熟练掌握需要足够的时间和操练次数。一节实验课的时间是有限的，我们可以在一定时间内向学生开放实验室，采用课内外相结合的方式有效的提高学生整体的技能水平，为其它实验技能的培养打好基础。（5）考核的原则主要是操作的规范性和协调性；观察的深刻性和准确性；绘图的客观性和艺术性；实验报告完成的是否客观、认真等。通过考核，教师可以及时理解学生技能的实际掌握情况，并反馈给学生，让学生进行自我检查，进一步提高技能。

认识起源于动作，实验是认识的源泉。教师在教学中要将有意识的接受性学习和教师指导下学生主动探索性学习结合起来，创设启发诱导的环境，引导学生观察、操作、思考，通过自己的活动去探索、发现。学生的各种能力都是在主体与环境的相互作用中形成和发展的，学生参与什么实践活动，就发展什么能力，参与活动的程度和水平决定了学生能力的程度和水平。教师既不能代替学生成长，也不能“揠苗助长”，而是要创造学生成长需要的条件，在学生最重要的时候伸出援助之手。