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生物是一门以实验为基础的学科。生命现象的描述、生命本质和规律的揭示，一般都遵循着“观察现象→发现问题→提出假设→设计实验→得出结论”这样的认知规律。
一、实验思维能力培养的重要性
传统的实验教学由于受应试教育的影响，教学过程大都是教师机械传授，学生背动地接受，教师在完成新知识的传授之后，通常用大量同类的练习让学生反复训练，这种“依葫芦画瓢”的做法致使学生的思维形成定势，学习墨守成规。不少学生对必修本的实验操作采取简单的背实验的方法，对有些实验步骤的安排只知其然，而不知其所以然。有些老师甚至认为中学生物学实验只是对课本现有基本原理的验证，只要原理记住了，实验目的和结果知道了，就没有必要都去做了。在实验的训练中往往设计一些“套路” 让学生套用，并没有对实验的目的、用品及设计思想进行分析，没有真正注重对实验实质进行科学思想、科学方法及分析应用的训练。而大量的研究表明，学生的学习方式与学习结果两者之间存在着密切的关系，现阶段学生参与课堂实验教学的方式影响了学生学习的结果，单纯的行为参与方式并不能促进学生高层次思维能力的发展，只有以积极的情感体验和深层次的认知参与为核心的学习方式，才能促进学生包括高层次实验思维在内的全面素质的提高。可以说，现代教育呼唤对学生实验思维能力的培养。
二、实验思维能力培养的方法
生物实验理论的主要内容，可概括为：（1）实验原理；（2）装置原理；（3）操作原理。教师应当在具体的生物实验教学过程中，引导学生围绕上述“三大原理”展开教学探索，在教学过程中自始至终渗透着科学实验思维能力的训练活动。
1.实验原理的思维训练
“实验原理”指的是每个具体的生物实验反映了什么样的物质变化的理论。每一个生物实验材料的选择、实验装置的确定、实验步骤的安排和实验方法的设计都是与实验原理息息相关的。实验现象和实验结果的预期也是依据实验原理而得出的。可见，实验原理是实验设计的依据，是实验设计的根本。具体可以围绕如下的角度引发学生思考： （1）反应变化的实质——发生了怎样的物质变化？ 会得到什么样的结果？为何会得到这样的结果？ （2）确定该实验课题的实验变量和反应变量——构思实验变量的控制方法和实验结果的判别指标。
例如，在设计实验验证CO2是光合作用的必要条件的教学中，教师可以提供如下的实验方案：①剪取两小块相同的烟草叶片，分别放入盛有等量蒸馏水和NaHCO3稀溶液的两支试管中。此时，叶片均浮在液面上。②用真空泵抽去两支试管内液体中和叶肉细胞间隙中的气体后，敞开试管口，可观察到叶片均下沉到试管底部。
让学生在给出的实验步骤的基础上，继续完成实验步骤的设计和预测实验结果。当然教师也可以设计如下问题启发学生的思维：（1）该实验的实验变量是什么？蒸馏水和NaHCO3稀溶液会对实验结果产生怎样的影响？（2）检测光合作用是否进行的具体检测指标可以有哪些？（3）叶片下沉的原因是什么？（4）在没有用真空泵抽去两支试管内液体中和叶肉细胞间隙中的气体前，支撑叶片浮在液面上的气体最有可能是什么？（5）一旦沉在试管底部的叶片进行光合作用，可以看到什么实验现象？
通过对上述问题的讨论，学生就会明白该实验的实验原理是利用了叶片吸收二氧化碳释放氧气，而氧气不易溶于水易积累在细胞间会带动叶片上浮的原理来证明光合作用的进行。实验方案自然而然就会在学生的脑海中形成。
2.装置原理的思维训练
“装置原理”指的是为了达到某个具体实验的目的，应当选用何种实验试剂，何种仪器、设备，采用何种组合、连接方式的道理。具体可以围绕如下角度引发学生思考：（1）实验试剂的选择——根据实验原理，对特定的反应物或生成物，应选用哪些实验试剂？为何选用这些实验试剂更合理？ （2）实验装置的组合——根据实验需要，选用的仪器应怎样协调、搭配？怎样合理设置对照装置？采用什么样的科学测量方法？
同样是在设计实验验证CO2是光合作用必要条件的教学中，教师也可对学生进行装置原理的训练。在分析光合作用具体物质变化的基础上让学生设计实验：通过检测氧气的生成来验证CO2是光合作用的必要条件。为了更好地引导学生的针对性思考，教师也可设计如下问题：（1）有哪些方法可以检测氧气的生成？学生提出的方法可能很多，教师可以指定学生利用氧气不溶于水的特点，通过观察水生生物是否有气泡生成来判断是否有氧气释放。（2）该实验的实验变量是什么？实验变量的具体控制方法该如何处理？（3）在上述问题基础上，引导学生构建实验装置。
（4）如果实验提供的材料不是水生生物而是陆生生物，又该如何改进实验装置？
有实验装置做基础，学生的实验方案就会顺理成章地形成。
3.操作原理的思维训练
“操作原理”指的是根据具体的实验目的，进行实验操作活动的理由。具体可以围绕如下角度引发学生思考： （1）操作步骤——为达到某一实验目的，应当经过哪些操作步骤？这些步骤先后顺序如何确定？为什么要经过这些步骤？为什么要安排这种顺序？ （2）注意事项——实施某个实验步骤时应注意做什么或不能做什么？原因何在？
还是在设计实验验证CO2是光合作用必要条件的教学中，教师也可以利用操作原理对学生的实验思维能力进行训练。在学生明确实验原理的基础上，让学生通过检测是否有淀粉的生成来验证实验结论。在学生利用陆生植物天竺葵设计好该实验的实验装置的基础上，教师需要设计如下问题来启发学生的思维：（1）如何排除叶片中原有淀粉的干扰？（可以对植株在实验前进行饥饿处理）（2）淀粉遇碘会变蓝色，但叶片中的叶绿素会对实验产生干扰作用，如何消除叶片颜色对实验现象的干扰作用？（对叶片进行脱色处理）
最终学生通过合理安排实验操作顺序，形成实验方案。
当然上述种种围绕“三大原理”引发学生展开思维活动的角度，是从生物实验教学的整体来展开的，实际上对于某一具体的生物实验活动，既没有必要也不可能面面俱到，而只需从教学内容和学生的实际出发，抓住某些侧重点展开思维训练，引导学生从某些典型的实验探索入手，上升到一般性、规律性的认识，逐步提高学生
思维品质的层次。
三、实验思维能力培养的作用
1.促进学生理解生物学知识
生物实验是学生掌握生物知识的入门向导和手段，学生从实验事实出发形成生物概念，上升为规律，构筑知识框架，经过一个由表及里、由此及彼、去粗取精、去伪存真的思维过程，这个过程需要学生灵活地、创造性地运用所学的生物基础知识和基本技能，因而实验思维能力的培养不仅可以帮助学生巩固生物基础知识和基本技能，加深对相关知识的认识、理解，而且还能培养他们分析问题、解决问题的能力。
2.引导学生学习科学的方法
生物实验思维能力培养的过程体现了科学研究的过程和方法，是各种科学方法（如实验、测定、条件控制、假设等）综合运用的过程，因而有利于学生科学方法的训练和培养，对学生突破学习障碍、养成自主学习的习惯有积极的促进作用，使学生勤于思考、乐于思考、善于思考。
3.培养学生的科学精神
通过对学生实验思维能力的培养，不仅提高了学生的操作能力、观察和思维能力以及解决实际问题的能力，而且也培养了学生严谨踏实的科学态度、认真求实的良好实验习惯，为学生的终身学习奠定了良好的基础。
(责任编辑 罗 艳)
一、实验思维能力培养的重要性
传统的实验教学由于受应试教育的影响，教学过程大都是教师机械传授，学生背动地接受，教师在完成新知识的传授之后，通常用大量同类的练习让学生反复训练，这种“依葫芦画瓢”的做法致使学生的思维形成定势，学习墨守成规。不少学生对必修本的实验操作采取简单的背实验的方法，对有些实验步骤的安排只知其然，而不知其所以然。有些老师甚至认为中学生物学实验只是对课本现有基本原理的验证，只要原理记住了，实验目的和结果知道了，就没有必要都去做了。在实验的训练中往往设计一些“套路” 让学生套用，并没有对实验的目的、用品及设计思想进行分析，没有真正注重对实验实质进行科学思想、科学方法及分析应用的训练。而大量的研究表明，学生的学习方式与学习结果两者之间存在着密切的关系，现阶段学生参与课堂实验教学的方式影响了学生学习的结果，单纯的行为参与方式并不能促进学生高层次思维能力的发展，只有以积极的情感体验和深层次的认知参与为核心的学习方式，才能促进学生包括高层次实验思维在内的全面素质的提高。可以说，现代教育呼唤对学生实验思维能力的培养。
二、实验思维能力培养的方法
生物实验理论的主要内容，可概括为：（1）实验原理；（2）装置原理；（3）操作原理。教师应当在具体的生物实验教学过程中，引导学生围绕上述“三大原理”展开教学探索，在教学过程中自始至终渗透着科学实验思维能力的训练活动。
1.实验原理的思维训练
“实验原理”指的是每个具体的生物实验反映了什么样的物质变化的理论。每一个生物实验材料的选择、实验装置的确定、实验步骤的安排和实验方法的设计都是与实验原理息息相关的。实验现象和实验结果的预期也是依据实验原理而得出的。可见，实验原理是实验设计的依据，是实验设计的根本。具体可以围绕如下的角度引发学生思考： （1）反应变化的实质——发生了怎样的物质变化？ 会得到什么样的结果？为何会得到这样的结果？ （2）确定该实验课题的实验变量和反应变量——构思实验变量的控制方法和实验结果的判别指标。
例如，在设计实验验证CO2是光合作用的必要条件的教学中，教师可以提供如下的实验方案：①剪取两小块相同的烟草叶片，分别放入盛有等量蒸馏水和NaHCO3稀溶液的两支试管中。此时，叶片均浮在液面上。②用真空泵抽去两支试管内液体中和叶肉细胞间隙中的气体后，敞开试管口，可观察到叶片均下沉到试管底部。
让学生在给出的实验步骤的基础上，继续完成实验步骤的设计和预测实验结果。当然教师也可以设计如下问题启发学生的思维：（1）该实验的实验变量是什么？蒸馏水和NaHCO3稀溶液会对实验结果产生怎样的影响？（2）检测光合作用是否进行的具体检测指标可以有哪些？（3）叶片下沉的原因是什么？（4）在没有用真空泵抽去两支试管内液体中和叶肉细胞间隙中的气体前，支撑叶片浮在液面上的气体最有可能是什么？（5）一旦沉在试管底部的叶片进行光合作用，可以看到什么实验现象？
通过对上述问题的讨论，学生就会明白该实验的实验原理是利用了叶片吸收二氧化碳释放氧气，而氧气不易溶于水易积累在细胞间会带动叶片上浮的原理来证明光合作用的进行。实验方案自然而然就会在学生的脑海中形成。
2.装置原理的思维训练
“装置原理”指的是为了达到某个具体实验的目的，应当选用何种实验试剂，何种仪器、设备，采用何种组合、连接方式的道理。具体可以围绕如下角度引发学生思考：（1）实验试剂的选择——根据实验原理，对特定的反应物或生成物，应选用哪些实验试剂？为何选用这些实验试剂更合理？ （2）实验装置的组合——根据实验需要，选用的仪器应怎样协调、搭配？怎样合理设置对照装置？采用什么样的科学测量方法？
同样是在设计实验验证CO2是光合作用必要条件的教学中，教师也可对学生进行装置原理的训练。在分析光合作用具体物质变化的基础上让学生设计实验：通过检测氧气的生成来验证CO2是光合作用的必要条件。为了更好地引导学生的针对性思考，教师也可设计如下问题：（1）有哪些方法可以检测氧气的生成？学生提出的方法可能很多，教师可以指定学生利用氧气不溶于水的特点，通过观察水生生物是否有气泡生成来判断是否有氧气释放。（2）该实验的实验变量是什么？实验变量的具体控制方法该如何处理？（3）在上述问题基础上，引导学生构建实验装置。
（4）如果实验提供的材料不是水生生物而是陆生生物，又该如何改进实验装置？
有实验装置做基础，学生的实验方案就会顺理成章地形成。
3.操作原理的思维训练
“操作原理”指的是根据具体的实验目的，进行实验操作活动的理由。具体可以围绕如下角度引发学生思考： （1）操作步骤——为达到某一实验目的，应当经过哪些操作步骤？这些步骤先后顺序如何确定？为什么要经过这些步骤？为什么要安排这种顺序？ （2）注意事项——实施某个实验步骤时应注意做什么或不能做什么？原因何在？
还是在设计实验验证CO2是光合作用必要条件的教学中，教师也可以利用操作原理对学生的实验思维能力进行训练。在学生明确实验原理的基础上，让学生通过检测是否有淀粉的生成来验证实验结论。在学生利用陆生植物天竺葵设计好该实验的实验装置的基础上，教师需要设计如下问题来启发学生的思维：（1）如何排除叶片中原有淀粉的干扰？（可以对植株在实验前进行饥饿处理）（2）淀粉遇碘会变蓝色，但叶片中的叶绿素会对实验产生干扰作用，如何消除叶片颜色对实验现象的干扰作用？（对叶片进行脱色处理）
最终学生通过合理安排实验操作顺序，形成实验方案。
当然上述种种围绕“三大原理”引发学生展开思维活动的角度，是从生物实验教学的整体来展开的，实际上对于某一具体的生物实验活动，既没有必要也不可能面面俱到，而只需从教学内容和学生的实际出发，抓住某些侧重点展开思维训练，引导学生从某些典型的实验探索入手，上升到一般性、规律性的认识，逐步提高学生
思维品质的层次。
三、实验思维能力培养的作用
1.促进学生理解生物学知识
生物实验是学生掌握生物知识的入门向导和手段，学生从实验事实出发形成生物概念，上升为规律，构筑知识框架，经过一个由表及里、由此及彼、去粗取精、去伪存真的思维过程，这个过程需要学生灵活地、创造性地运用所学的生物基础知识和基本技能，因而实验思维能力的培养不仅可以帮助学生巩固生物基础知识和基本技能，加深对相关知识的认识、理解，而且还能培养他们分析问题、解决问题的能力。
2.引导学生学习科学的方法
生物实验思维能力培养的过程体现了科学研究的过程和方法，是各种科学方法（如实验、测定、条件控制、假设等）综合运用的过程，因而有利于学生科学方法的训练和培养，对学生突破学习障碍、养成自主学习的习惯有积极的促进作用，使学生勤于思考、乐于思考、善于思考。
3.培养学生的科学精神
通过对学生实验思维能力的培养，不仅提高了学生的操作能力、观察和思维能力以及解决实际问题的能力，而且也培养了学生严谨踏实的科学态度、认真求实的良好实验习惯，为学生的终身学习奠定了良好的基础。
(责任编辑 罗 艳)