在以往的生物实验教学中，大部分教师习惯了按照实验方法、步骤来设计课堂教学，忽视了从引导学生思维发展的角度设计教学。科学课程标准中指出，科学探究不能只停留在形式上，要关注学生的动手能力，同时更要关注学生思维的发展。笔者以人教版生物七年级（下）《采集和测算空气中的尘埃粒子》一课为例，谈谈如何开展“以学生思维活动为主线的实验教学模式”。
启动学生思维的方法和步骤
其一，教师要启动学生的思维，为学生思维活动指明方向。由于空气污染与日常生活联系密切，学生非常感兴趣。因此，教师在第一课时结束时向学生提问：空气质量与人体健康息息相关，那么我们周围空气的质量是怎样的？要求学生课下关注和收集北京市空气质量日报，获得空气质量的数据，感知不同地区的空气质量差异。
在这个过程中教师需注意问题不能太具体，要给学生发现问题、提出问题的机会。问题太具体可能就会限制学生的思维，不利于创造性思维的发展。比如，“下雨前比下雨后尘埃粒子多吗？”这个问题就太具体了，无形中让学生思维与探究的质量下降。
其二，教师要帮助学生，将关注的问题转变为可探究的课题。以该实验中的课题产生过程为例，具体说明：
冬天时教室门窗紧闭，学生经常感到教室内空气比较浑浊。那么引起室内空气浑浊的原因是什么？经过讨论，学生们把研究的问题聚焦在尘埃粒子上，“教室内外尘埃粒子数的调查”课题就这样产生了。学生在之后的探究中发现：在教室门窗经常紧闭的情况下，室内比室外的尘埃粒子数多。
有的同学提出开窗通风可以降低室内的尘埃粒子数。于是，这组同学开始设计实验，对比开窗前和开窗后教室内的尘埃粒子数，形成进一步探究的问题：开窗前和开窗后教室内的尘埃粒子数不同吗？于是一个新的课题又产生了。这类问题让学生对相关探究充满期待，它不仅能调动学生探究的主动性，还能使学生的思维更深刻。
课题生成后，关键是设计可行的实验方案。教师可引导学生从采样、实验选材、变量确定、实验步骤、结果预测等方面进行探讨，使学生的思维活动逐步变得严谨一些。
其三，教师要为学生的创造性思维设置情境。
让学生参与实验准备，既能增强学生的参与意识，又能培养学生的实践能力，并为学生发现问题、产生创造性思维创设情境。
例如，在准备实验时，学生提出可以用电脑画格子，再用激光打印在透明胶片上，最后将透明胶片贴在载玻片上。从而取代了课本提示的用缝衣针在透明胶带上画格子的方法，保证了实验的准确性。在载玻片上涂抹凡士林油时，学生用另一个载玻片代替牙签来推凡士林油，保证凡士林油分布的均匀。这些方法都是学生自己遇到问题时找到的，是他们积极主动思考的结果。
其四，学生汇报交流实验结果。教师要引导学生对其他小组的实验提出质疑和评价，形成思维交流和碰撞，从而培养学生的质疑精神和批判性思维。
教学设计的路径
从教学设计路径上讲，最根本的是从实验中找到核心点，用这个核心点作为支撑，与学生建立关联。如同杠杆原理一样，用核心点来撬动学生的思维、激发学生的兴趣，以达到教学效果的最优化。实验设计路径如下：
第一，分析实验内容，找出一个关键性概念、原理或方法作为核心点，如空气中尘埃粒子的不均匀分布，为思维过程指明方向。
第二，把核心点转化成一些基本原理，如运用“五点取样法”采集和测算空气中尘埃粒子的数量，为思维过程提供方法。
第三，把基本原理以问题的形式呈现。比如可向学生提问：一天中的不同时间，同一地点尘埃粒子的数量相同吗？一天中的同一时间，不同地点尘埃粒子的数量相同吗？构建思维活动的路径图，为学生思维过程提供框架。
第四，根据思维活动的路径图设计教学活动、学习活动、评价活动，从而使学生主动参与学习过程，培养自主学习意识及行为，最终完成知识建构，促进思维的发展。
以学生思维活动为主线的课堂教学模式，经历了呈现事实、推理验证、得出结论的完整学习过程。它通过事实呈现等方法使学生获得对新知识的感性认识，再通过提出问题、分析推理等方法帮助学生把新知提升到理性认识水平，最后回归实践。这种方法符合学生的认识规律，能够激发学生的创新思维。
（作者单位：北京市101中学）
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