培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的實(shí)踐探索

胡紅偉

[摘? ?要]以《細(xì)胞的多樣性和統(tǒng)一性》一課的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，分四個(gè)步驟探析培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的有效路徑，以使學(xué)生通過(guò)探究性學(xué)習(xí)逐步形成正確的價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。

[關(guān)鍵詞]科學(xué)探究能力;探究性實(shí)驗(yàn);細(xì)胞的多樣性和統(tǒng)一性

[中圖分類(lèi)號(hào)]? ? G633.91? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2018）35-0086-02

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新課標(biāo)”）提出，通過(guò)發(fā)展學(xué)科素養(yǎng)來(lái)達(dá)到育人的目的，使學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)逐步形成正確的價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任?！翱茖W(xué)探究”是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的生物學(xué)問(wèn)題，針對(duì)特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及對(duì)結(jié)果的交流與討論的能力。學(xué)生應(yīng)在探究過(guò)程中，逐步增強(qiáng)對(duì)自然現(xiàn)象的好奇心和求知欲，掌握科學(xué)探究的基本思路和方法，提高實(shí)踐能力;在探究中樂(lè)于并善于團(tuán)隊(duì)合作，勇于創(chuàng)新。那么，在平時(shí)的生物課堂教學(xué)中，如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力呢？以《細(xì)胞的多樣性和統(tǒng)一性》一課的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，教學(xué)中采用一系列科學(xué)研究的方法可達(dá)到完成科學(xué)探究的目的，并有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

一、通過(guò)問(wèn)題指明學(xué)生探究的方向

在教學(xué)《細(xì)胞的多樣性和統(tǒng)一性》一課時(shí)，由于學(xué)生在前一課的學(xué)習(xí)中已對(duì)生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次有了一定的了解，認(rèn)識(shí)到生命科學(xué)從微觀到宏觀的研究歷程，也認(rèn)識(shí)到生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，但了解還不到位，需要探究來(lái)證實(shí)不同生物的細(xì)胞是否完全相同。因此，我在課始就將問(wèn)題拋給學(xué)生：（1）不同細(xì)胞的形態(tài)相同嗎？功能相同嗎？請(qǐng)舉例說(shuō)明。（2）不同生物細(xì)胞的個(gè)數(shù)和大小一樣嗎？結(jié)構(gòu)相同嗎？通過(guò)什么儀器可以觀察？（3）你最想知道的是哪種細(xì)胞的形態(tài)、大??？你能自己準(zhǔn)備相關(guān)材料并用于課堂觀察嗎？

設(shè)置上述問(wèn)題的目的在于，通過(guò)問(wèn)題的引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生探究問(wèn)題的欲望，提高學(xué)生參與探究性實(shí)驗(yàn)的積極性。

二、通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取實(shí)驗(yàn)證據(jù)

生物學(xué)科的教學(xué)需要大量的實(shí)驗(yàn)證據(jù)來(lái)支撐，通過(guò)探究性實(shí)驗(yàn)來(lái)獲得這些證據(jù)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)最重要的一個(gè)方面。為了解決對(duì)“不同生物細(xì)胞大小、數(shù)目、形態(tài)、結(jié)構(gòu)是否相同？”這個(gè)問(wèn)題，教師可引導(dǎo)學(xué)生小組合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中所需用到的實(shí)驗(yàn)材料，可讓學(xué)生自己準(zhǔn)備，以激發(fā)學(xué)生參與探究實(shí)驗(yàn)的熱情。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生制作裝片，觀察和測(cè)量細(xì)胞的形態(tài)、大小和結(jié)構(gòu)，在很大程度上發(fā)展了學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力、合作能力和思維能力。在實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程中，有些學(xué)生的裝片制作不正確或是顯微鏡操作不規(guī)范，對(duì)此可通過(guò)生生交流或是師生交流查找原因，以確保實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察，學(xué)生了解到，動(dòng)植物都有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，有的生物由一個(gè)細(xì)胞組成，比如酵母菌、大腸桿菌、草履蟲(chóng)等，有的生物由多個(gè)細(xì)胞組成，如黑藻、洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞、水綿等。而且細(xì)胞的形狀各不相同，比如洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞呈長(zhǎng)方形、肌肉細(xì)胞呈長(zhǎng)梭形、神經(jīng)細(xì)胞呈星狀、紅細(xì)胞呈圓盤(pán)狀等，且動(dòng)植物細(xì)胞都可觀察到細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核等結(jié)構(gòu)。而通過(guò)測(cè)量，放大相同倍數(shù)，發(fā)現(xiàn)不同細(xì)胞的大小也不盡相同。該實(shí)驗(yàn)的目的是為了獲得解釋、證實(shí)相關(guān)結(jié)論的依據(jù)，同時(shí)，發(fā)展學(xué)生“科學(xué)探究”這一核心素養(yǎng)。

三、利用獲得的證據(jù)來(lái)解釋結(jié)論

學(xué)生在獲得證據(jù)之后，應(yīng)利用獲得的證據(jù)來(lái)證實(shí)結(jié)論，并在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論之間建立各種各樣的邏輯關(guān)系。學(xué)生利用在實(shí)驗(yàn)中觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)解釋教師提出的問(wèn)題“細(xì)胞呈多樣性和統(tǒng)一性的原因是什么？”，通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象“不同生物細(xì)胞的形態(tài)、大小千差萬(wàn)別，不同生物細(xì)胞的個(gè)數(shù)也不相同”推理結(jié)論“細(xì)胞具有多樣性”，并且能夠解釋多樣性的原因與其功能有關(guān)，是細(xì)胞分化的結(jié)果，從而發(fā)展了學(xué)生的生命觀念，通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象“不同動(dòng)植物都可觀察到細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核等結(jié)構(gòu)”推理出結(jié)論“細(xì)胞具有統(tǒng)一性”。這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)比較、分析與綜合等方法對(duì)生物學(xué)問(wèn)題進(jìn)行解釋?zhuān)贸隽苏_的結(jié)論，發(fā)展了學(xué)生的科學(xué)思維。

四、通過(guò)科學(xué)評(píng)價(jià)確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行

科學(xué)評(píng)價(jià)是科學(xué)探究必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。通過(guò)評(píng)價(jià)可以不斷地修正科學(xué)探究的過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)中，教師和學(xué)生都要思考：我們的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)論之間有什么關(guān)系？通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們能否獲得足夠的證據(jù)？這些證據(jù)能否科學(xué)地解釋結(jié)論？解釋結(jié)論的過(guò)程是否嚴(yán)密？觀察到的其他實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)解釋結(jié)論是否有意義？等等。

這節(jié)課的具體程序如下：教師創(chuàng)設(shè)情境、提供信息→學(xué)生獲取信息提出問(wèn)題、做出假設(shè)→教師指導(dǎo)學(xué)生篩選實(shí)驗(yàn)方案→學(xué)生自主合作實(shí)驗(yàn)獲取數(shù)據(jù)→教師輔導(dǎo)操作、釋疑解難→學(xué)生討論分析、得出結(jié)論→小組展示成果、交流互評(píng)→教師激勵(lì)評(píng)價(jià)、總結(jié)提升。 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的并不是要求所有學(xué)生觀察到統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而注重的是學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程，讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，懂得?shí)驗(yàn)探究的方法，能對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的不同實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析與解釋?zhuān)页銎湓?，真正理解?shí)驗(yàn)。因此，實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)應(yīng)以激勵(lì)性評(píng)價(jià)為主，重點(diǎn)評(píng)價(jià)學(xué)生能否積極參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程，能否獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作，能否對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題給予正確的分析，能否對(duì)收集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，能否總結(jié)歸納得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，等等。因此，這節(jié)課中筆者采用了三個(gè)課堂評(píng)價(jià)和一個(gè)課后評(píng)價(jià)來(lái)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況。課堂評(píng)價(jià)：（1）以學(xué)生能否自己制作臨時(shí)裝片及顯微鏡操作熟練度來(lái)評(píng)價(jià)其制作裝片的技能以及顯微鏡的操作能力;（2）以學(xué)生所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的多少來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的觀察能力;（3）以對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的總結(jié)歸納情況來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握情況。課后評(píng)價(jià)：設(shè)置實(shí)驗(yàn)檢測(cè)題來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的掌握情況。通過(guò)科學(xué)評(píng)價(jià)，可讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到自己在實(shí)驗(yàn)中還存在什么問(wèn)題，使學(xué)生知道下一步應(yīng)該具體做什么。

本節(jié)課中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的操作與觀察、推理與解釋?zhuān)寣W(xué)生從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，從而認(rèn)識(shí)細(xì)胞的多樣性和統(tǒng)一性，并在科學(xué)探究的基礎(chǔ)上發(fā)展科學(xué)思維，同時(shí)更好地理解“結(jié)構(gòu)與功能觀”。

總之，探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是發(fā)展學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的重要手段，是掌握生物知識(shí)和技能的重要途徑。科學(xué)探究是解決問(wèn)題的有效途徑，在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究時(shí)教師首先要讓學(xué)生確定好所要研究的問(wèn)題，然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究的方案，依靠一定的技術(shù)收集大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，最后通過(guò)推理解釋相關(guān)的結(jié)論，并進(jìn)行交流。生物實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的目的在于了解生物學(xué)科的本質(zhì)，學(xué)生利用已有的知識(shí)進(jìn)行探究并且在探究過(guò)程中形成新的知識(shí)概念，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的有效建構(gòu)及科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。

（特約編輯? ? 安? ? 平）