本站原创生物科学实验是以认识生命运动的本质和规律为目标的实践.它不是盲目的行为,而是在理性指导下的变革现实的实践活动.在每一个实验的过程中,从实验意念的产生到实验方案的设计,从实验结果的分析到实验报告的完成,每一步都有思维活动,每一步都是思维的结果.所以,生物科学实验有利于把学生带入发现问题的情境,使学生在分析实验问题之中和在解决实验问题中锻炼思维能力.
科学的思维能力是科学素质的重要方面,而科学素质的培养又是全面实现素质教育的重要内容.本文结合初中生物实验关于培养学生的思维能力问题谈几点看法.
兴趣是思维活性的触发剂,求知的需要是学习动机的基础.当学生对某个问题发生兴趣时,就会围绕着这个问题积极地思考起来.但是,单纯由“实验”表面的“魅力”所引起的,只是直接的兴趣,如果没有更深层次内涵的吸引,维持不了多久.要想保持学生持久的兴趣,就要善于“创造”种种诱因.比如,从生产实际和学生生活实际引出实验课题,不断明确实验目的意义,不断提出有趣而又有思考性的问题引起学生思考,等等.通过这些手段,及时地把学生的直接兴趣发展为间接兴趣.
思维总是在观察和解决问题的过程中进行的.当一个人产生必须排除困难的需要,或要了解某一问题时,思维就活跃起来.实践证明,有意识地创设发现问题的情境是引导学生积极思维的好方法.我们要善于利用实验中的[观察与思考]、[讨论]等栏目中的问题,以及在辅导实验的教学中用有启发性的问题巧妙地引导和调动学生思维的积极性.
科学思维方法的首要问题是明确科学研究的基本过程,即解决问题的程序.
例如,〈观察鼠妇活动〉的实验设计思路.
首先,通过观察发现问题.为什么在花盆下、石块下等处容易找到鼠妇?这些地方有什么特点?
其次,提出假设（对发现的问题大胆提出猜测和解释）.
1.鼠妇的活动可能与光照条件有关.
2.鼠妇的活动还可能和水分,以及其它外界因素有关,等等.
第三步,设计实验,验证假说.在这个阶段,实验的目的任务、方法、材料、装置等等都是根据假设来确定的.所以,实验的理论依据主要是假设（当然还有赖于学生对有关科学知识的掌握情况）.
1.先检验“光照”对鼠妇活动有无影响.
2.为了消除无关变量的干扰,突出自变量,找出自变量和因变量的因果联系,必须创造一个除“光照”以外其它条件均相同的、只有明暗两处相通的场所.把一定数量的鼠妇放在其中,观察鼠妇在明暗两处的数量分布情况.
第四步,分析、讨论实验结果,推导结论验证假设的真伪.
通过“鼠妇实验”,要帮助学生感受和理解科学研究的基本过程：问题→假设→实验→结论.初中所有的生物实验几乎都体现了这条思路,这里不再重复.
需要说明一点,科学的“假设”绝不是无根据的凭空捏造,而是要有科学根据的.这种根据来源于头脑中已有的知识,或者来源于别人的研究成果,或者来源于对客观实际的观察.例如,在研究“消化”的实验里所提出的假设：“细胞膜只能透过小分子物质,食物中的大分子物质必须先变成小分子物质才能透过细胞膜.”这个假设的理论根据是：①人和动物都是由细胞构成的；②生活的细胞需要从外界吸收营养物质；③营养物质是通过细胞膜进入细胞里的；④人和动物的营养物质来源于食物；⑤食物营养成分中有大分子物质.通过生物实验使学生理解科学研究的基本过程,经过反复训练,完全可以把这种思考问题的程序内化为学生的思维习惯.
思维操作技能包括分析、综合、比较、抽象和概括等几个步骤.在生物实验中要实现对某生命现象的本质和规律的认识,就要对实验中的感性材料进行一系列的思维操作才能实现.
首先,是对要研究的事物进行分析.根据系统论的观点,任何一个生命体或一种生命现象都是由部分、层次、要素组成的开放的有序整体.对于这样一个整体如果囫囵吞枣地研究是无法进行的.只有将其分解,才能一部分一部分地研究,深入其内部,发现其本质.在头脑中把整体分解为部分而进行逐个研究的过程就是分析.比如,在研究“影响鼠妇活动的外部条件”时,必须先把“外部条件”分析成光、水、化学物等单个因子,然后逐一考查和鼠妇活动的关系；在研究“光合作用”时,也是将其分解为原料、条件、产物几部分,而这每一部分又是由次一级的成分组成.为了便于研究还须进行更深层次的分解.所有的科学实验都离不开分析.
综合,在头脑中把生命体的各部分,把生命现象的各个方面和属性联合起来,形成对生命体和生命现象整体的认识,这就是综合.比如在了解了细胞膜、细胞质、细胞器、细胞核等构造之后,再把它们联合起来就形成了一个完整的生活的细胞的概念.分析和综合是相反相成、紧密联系的对立统一的关系.它们是思维活动的基础.
比较,是把生物各部分构造、功能和某些属性加以对比,并确定它们之间的异同点.这就为进一步认识生命的本质和规律、进行抽象和概括打下基础.例如,比较各种细胞在形态构造、功能等方面的相同点和不同点,比较各种种子的构造,比较淀粉酶在不同条件下对淀粉的作用情况,等等,这些都是比较的过程.
抽象和概括,是找出各种生物体或各种生命现象同的本质的属性,或找出各部分构造之间,功能与构造之间,生物与环境条件之间的因果关系,而抛开次要的、非本质属性和非因果的偶然联系.并且,把抽象出来的本质属性,必然联系加以综合形成概念和判断,达到对生物现象的本质和规律的认识.比如,在研究了植物的各种花之后,舍去颜色,形状等次要属性而抽取出都有“”及担负“有性繁殖”功能这两个最本质的特征,形成花的一般概念,这就是对花的抽象和概括.
分析、综合、比较、抽象和概括等在同一次思维活动中都是共同参与,紧密结合.一般说来,分析、比较、综合是抽象和概括的基础,而抽象和概括是思维的核心.只有通过抽象和概括才能认识事物的本质和发展规律,形成概念和原理,从而达到对事物理性的认识.