高中學(xué)生科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)的實(shí)踐和探索

文件編號(hào)：1003-7586(2009)11-0011-03

科學(xué)探究是人們獲取科學(xué)知識(shí)、認(rèn)識(shí)世界的一個(gè)重要途徑。推行探究性學(xué)習(xí)方式，就是要促使學(xué)生改變被動(dòng)接受的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式，促使學(xué)生在探究體驗(yàn)過程中理解科學(xué)探究的過程、掌握科學(xué)探究的方法和技能，主動(dòng)地獲取知識(shí)和發(fā)展能力，尤其是科學(xué)素養(yǎng)和科技創(chuàng)新能力在這一過程中獲得全面發(fā)展。

我校生物科組在推行實(shí)施探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)的實(shí)踐過程中，逐步形成了在探究性活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新精神的教學(xué)模式，近幾年初見成效，學(xué)生們的探究性學(xué)習(xí)取得很大成績，2005年的“綠豆芽地上部分負(fù)向地性影響因素的探究性實(shí)驗(yàn)”獲“明天小小科學(xué)家評(píng)比”廣東省第四名并送北京參加全國賽；2006年的“普通實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下開放式組織培養(yǎng)試驗(yàn)的方法研究”、“鼓風(fēng)式多用實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)理念及介紹”獲佛山市科技創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)；2007年的“果膠粗提取及其清除鯽魚重金屬污染的研究”、“短管淺池生物膜及天然納米材料在生活污水處理中的應(yīng)用研究”獲佛山市科技創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)，“珠江三角洲農(nóng)耕濕地重金屬生化脫毒實(shí)驗(yàn)研究及應(yīng)用”獲得全國青少年科技創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)和英特爾英才獎(jiǎng)、獲瑞典斯德哥爾摩世界青少年水科技發(fā)明大賽獲唯一特別獎(jiǎng)，該項(xiàng)活動(dòng)參加者郭陽等同學(xué)分別被保送到北京師范大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、北京理工大學(xué)繼續(xù)深造；2008年“環(huán)境污染物降解菌的分離篩選、鑒定和應(yīng)用”獲佛山市青少年科技創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)、廣東省青少年科技創(chuàng)新大賽獲二等獎(jiǎng)；2009年的“微生物降解印刷廠污水中有害有機(jī)物的探究”獲全國中學(xué)生水科技發(fā)明比賽三等獎(jiǎng)，Dodoclimate小隊(duì)和五維空間環(huán)保小組參加中英合作項(xiàng)目“2009氣候酷派綠色校園行動(dòng)計(jì)劃”選拔進(jìn)入最后復(fù)賽。學(xué)校獲得2007年佛山市禪城區(qū)青少年科技創(chuàng)新大賽優(yōu)秀組織獎(jiǎng)、2008年佛山市青少年科技創(chuàng)新大賽優(yōu)秀組織獎(jiǎng)，“管道化天臺(tái)栽培，綠化校園、美化育人環(huán)境”獲得2008年佛山市優(yōu)秀科技輔導(dǎo)項(xiàng)目。回顧以往的工作，筆者在這里談?wù)劰ぷ黧w會(huì)。

1實(shí)施探究性學(xué)習(xí)。首要的是老師有激情、學(xué)生有興趣，有學(xué)校的支持作后盾

相對(duì)于傳統(tǒng)的接受式學(xué)習(xí)方式，探究性學(xué)習(xí)耗時(shí)較長，尤其是第二課堂的一些課題。我校生物科組的10位教師，滿腔熱情、不辭勞苦地輔導(dǎo)學(xué)生開展活動(dòng)。學(xué)生們對(duì)生物教師信任度高，對(duì)生物探究活動(dòng)熱情高漲、十分踴躍，每年都有多個(gè)課題。自2005年到目前為止，教師指導(dǎo)學(xué)生完成了十多項(xiàng)的課題研究。當(dāng)然，其中離不開學(xué)校這個(gè)強(qiáng)有力的后盾，為實(shí)施探究活動(dòng)提供人力和財(cái)力支持。

2實(shí)施探究性學(xué)習(xí)，應(yīng)選定適合學(xué)生探究學(xué)習(xí)的課題

對(duì)于探究性活動(dòng)的課題內(nèi)容，高中學(xué)生應(yīng)該從自身的學(xué)習(xí)、生活的自然、社會(huì)環(huán)境的問題中去尋找。例如2005年許敬良老師指導(dǎo)的課題“莖背地性因素的探究性實(shí)驗(yàn)”是從生物課程學(xué)習(xí)中拓展延伸而來的課題；2006年周惠芳老師指導(dǎo)的“普通實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下開放式組織培養(yǎng)試驗(yàn)的方法研究”、“鼓風(fēng)式多用實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)理念及介紹”是從平時(shí)的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中萌生的課題；但最直接的方法是從人教版選修1《生物技術(shù)實(shí)踐》中找課題，因?yàn)樵摃拿恳粋€(gè)專題都有許多可以探究的內(nèi)容。像“制作泡菜”這個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生們大多知道泡菜中的亞硝酸鹽有毒，但到底哪一種方法制作的泡菜所含亞硝酸鹽比較少?泡菜的亞硝酸鹽含量與蔬菜的品種或發(fā)酵的溫度有關(guān)嗎?可以采用哪些方法抑制泡菜中亞硝酸鹽的產(chǎn)生?圍繞這些問題就可以找到許多可以探索研究的課題。由于學(xué)生們的思維發(fā)展、性格特點(diǎn)和生活經(jīng)驗(yàn)各不相同，可能不是每一個(gè)學(xué)生都有問題提出，或者不是提出同樣的問題，或者是“異想天開”的、沒有什么探究價(jià)值的，這時(shí)教師的點(diǎn)拔、指導(dǎo)尤為重要，需要引導(dǎo)學(xué)生形成和確定課題。3實(shí)施探究性學(xué)習(xí)，需要對(duì)探究實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行準(zhǔn)確定位，以先進(jìn)的探究實(shí)驗(yàn)設(shè)備為依托

對(duì)生物探究實(shí)驗(yàn)室的功能定位是，它是為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主探究創(chuàng)新提供的一個(gè)平臺(tái)，適合課題研究小組進(jìn)行高層次的研究學(xué)習(xí)活動(dòng)，給學(xué)生提供自主設(shè)計(jì)、自主學(xué)習(xí)、自主思考、自主探索的全新學(xué)習(xí)環(huán)境，是學(xué)生實(shí)踐的土壤，創(chuàng)造的時(shí)空，開啟創(chuàng)新火花的氛圍。它并不適合整個(gè)班的學(xué)生實(shí)驗(yàn)。

我校生物科組輔導(dǎo)學(xué)生充分利用先進(jìn)的探究實(shí)驗(yàn)室設(shè)備開展生物探究實(shí)驗(yàn)。生物探究實(shí)驗(yàn)室一定程度上向?qū)W生開放，有教師適當(dāng)輔導(dǎo)。一些課題不是中學(xué)普通實(shí)驗(yàn)室條件下可以完成的，如組織培養(yǎng)、微生物、蛋白質(zhì)、酶、DNA這些現(xiàn)代生物技術(shù)的專題，每一個(gè)專題都有無數(shù)個(gè)課題值得探究，而進(jìn)行這些課題探究，需要高標(biāo)準(zhǔn)配置的探究實(shí)驗(yàn)室。例如2007年的課題“果膠粗提取及其清除鯽魚重金屬污染的研究”、“短管淺池生物膜及天然納米材料在生活污水處理中的應(yīng)用研究”、2008年袁芬和謝曉霜老師輔導(dǎo)的課題“環(huán)境污染物降解菌的分離篩選、鑒定和應(yīng)用”就是依托我校高標(biāo)準(zhǔn)配置的探究實(shí)驗(yàn)室完成的。

4實(shí)施探究性學(xué)習(xí)。主要形式是通過課題滲透和第二課堂、以3-5人為一組開展活動(dòng)

探究性課題的確定分兩種情況。一種是學(xué)生提出問題，學(xué)生在老師的輔助下形成探究學(xué)習(xí)思路、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，然后在老師的指導(dǎo)下完成活動(dòng)過程。這樣的項(xiàng)目主要是學(xué)校研究性學(xué)習(xí)小組的項(xiàng)目，例如2008學(xué)年上學(xué)期的“學(xué)校飲用水細(xì)菌數(shù)和大腸桿菌群的檢測(cè)”、“溫度控制與玫瑰精油提取量的關(guān)系”、“自然發(fā)酵與加入面包酵母對(duì)果酒制作的影響”、“禪城區(qū)附近市場(chǎng)蔬菜農(nóng)藥殘留量的檢測(cè)調(diào)查”等課題。這樣的課題每學(xué)期都有不少，教師每學(xué)期都要組織學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)答辯，評(píng)選出優(yōu)秀結(jié)題報(bào)告或優(yōu)秀論文，由學(xué)校結(jié)集出版《蓓蕾初綻——佛山二中研究性學(xué)習(xí)優(yōu)秀結(jié)題報(bào)告文選》。

另一種是由教師提出項(xiàng)目。教師確定的項(xiàng)目研究難度往往較大，需要對(duì)進(jìn)入研究小組的學(xué)生進(jìn)行挑選。組織學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，系統(tǒng)學(xué)習(xí)相關(guān)的科學(xué)知識(shí)，共同制定活動(dòng)計(jì)劃，在教師的指導(dǎo)下分步開展探究學(xué)習(xí)。例如2007年的“自生固氮菌對(duì)環(huán)境的適應(yīng)及耐重金屬研究”、“珠江三角洲農(nóng)耕濕地重金屬生化脫毒實(shí)驗(yàn)研究及應(yīng)用”就是這樣出臺(tái)的，其中課題“珠江三角洲農(nóng)耕濕地重金屬生化脫毒實(shí)驗(yàn)研究及應(yīng)用”歷時(shí)2年多，學(xué)習(xí)參加者郭陽等同學(xué)在科學(xué)探究能力、創(chuàng)新能力以及語言表達(dá)能力和交際能力等方面都有大幅度提高，獲得2007年世界青少年水科技發(fā)明大賽唯一特別獎(jiǎng)。斯德哥爾摩水基金會(huì)主席彼得·福斯曼說，體現(xiàn)了中國青少年對(duì)自然環(huán)境的關(guān)注和科技創(chuàng)新的意識(shí)。

5實(shí)施探究性學(xué)習(xí)，需要教師發(fā)揮引導(dǎo)作用

在探究性學(xué)習(xí)過程中，教師的主要任務(wù)就是發(fā)揮引導(dǎo)作用，促使學(xué)生積極參與科學(xué)探究，掌握科學(xué)探究的方法和技能；促使學(xué)生獨(dú)立思考，合作學(xué)習(xí)，獲得全面發(fā)展。

5.1創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探究

在常規(guī)教學(xué)中，教師依據(jù)課程內(nèi)容和現(xiàn)實(shí)生活情

景創(chuàng)設(shè)問題。在開發(fā)課程資源時(shí)，應(yīng)盡量使課程內(nèi)容問題化；針對(duì)學(xué)生已有的認(rèn)知水平設(shè)計(jì)問題。如學(xué)習(xí)“植物的水分代謝”時(shí)，學(xué)生已學(xué)過“植物的根是吸收水分的器官”，教師可以提出問題：植物主要靠根的哪一部位吸收水分?以什么方式吸收水分?怎樣吸收水分?從而挑起學(xué)生的“認(rèn)知沖突”，產(chǎn)生強(qiáng)烈的探究欲望。

生物科學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。許多生物學(xué)理論和結(jié)論都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生出來的。教師可以通過實(shí)驗(yàn)的手段“制造問題、設(shè)置懸念”，使學(xué)生激起求知欲望。如學(xué)習(xí)“滲透作用”時(shí)，將課本的演示實(shí)驗(yàn)重新設(shè)計(jì)為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，兩人為一組。當(dāng)學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)“清水中的新鮮蘿卜條變硬挺而高濃度鹽水中的新鮮蘿卜條皺縮變軟”這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，教師設(shè)問：“為什么會(huì)出現(xiàn)截然不同的結(jié)果?”從而激發(fā)學(xué)生形成主動(dòng)探究新鮮蘿卜條吸水問題的主觀動(dòng)機(jī)。

高中學(xué)生比較關(guān)注現(xiàn)實(shí)問題，教師可設(shè)計(jì)“真實(shí)”的自然和社會(huì)生活情境。如學(xué)習(xí)“影響光合作用的因素”時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)“新疆哈密的瓜特別甜”這一現(xiàn)象進(jìn)行分析：佛山地區(qū)種植的瓜果可以像哈密的那樣甜嗎?從而引導(dǎo)學(xué)生從地域間可能存在的差異因素進(jìn)行思考、結(jié)合光合作用和呼吸作用兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析，使他們形成積極的定向思維，經(jīng)過獨(dú)立思考，推理得出結(jié)論：哈密地區(qū)的白天光照時(shí)間長，植物通過光合作用合成有機(jī)物較多；晝夜溫差大，植物夜間呼吸作用較弱、消耗有機(jī)物較少，體內(nèi)積累的有機(jī)物較多，所以該地區(qū)的瓜果特別甜。在此基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)-生進(jìn)一步分析佛山地區(qū)的氣候條件，找出能使佛山地區(qū)種植瓜果像哈密那樣甜的解決方案。

5.2調(diào)控探究學(xué)習(xí)應(yīng)及時(shí)、適度，確保學(xué)生探究學(xué)習(xí)的自主性

教師在進(jìn)行課程資源設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注重合理調(diào)控內(nèi)容的深度和廣度，著重于教授學(xué)習(xí)方法，做好適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)工作，其他學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)留給學(xué)生，確保學(xué)生的自主學(xué)習(xí)時(shí)間和思維空間。放手讓學(xué)生自主探究，不要太多干預(yù)?！胺拧钡倪^程中教師應(yīng)做的是：在知識(shí)的難點(diǎn)、重點(diǎn)之處適當(dāng)點(diǎn)撥、及時(shí)調(diào)控，幫助學(xué)生把握探究的方向。

5.3指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)探究過程和正確運(yùn)用探究方法，組織探究活動(dòng)的實(shí)施

確定探究目標(biāo)以后，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生具體設(shè)計(jì)探究過程、確定具體的探究方法。探究方法須依探究目的而定，盡可能簡單易行、切合客觀條件和學(xué)生認(rèn)知