基于科學思維發(fā)展的生物探究性實驗教學研究

吳小田

（新疆阿克蘇地區(qū)第二中學，新疆 阿克蘇 842300）

高中生物學知識學習難度會比較高，學生不可能完全憑借自身的記憶去積累并理解知識，而是要懂得使用生物知識去解決實際問題?？茖W思維是學生思考問題的態(tài)度以及方式，所以教師在教學時，要基于科學思維開展各項探究性實驗教學活動，利用這一形式來發(fā)展學生的科學思維，把控生物學科的本質(zhì)和知識內(nèi)核。合理設定教學目標，觸及學生的情感態(tài)度，讓科學探究和科學思維可以保持良好的輔助狀態(tài)，打造高效的教學課堂，彰顯出探究性實驗教學對于學生科學思維發(fā)展產(chǎn)生的有益作用和價值。

一、高中生物學探究性實驗教學要求

在新課標中明確提出，高中生物學教師要注重倡導探究性的教學，讓學生能夠形成自主學習生物知識的行為，探究實驗過程，勤于動手動腦，培養(yǎng)學生體驗信息、處理問題的能力，注重發(fā)展學生的創(chuàng)新精神。在新課標中，高中生物各個板塊的教學內(nèi)容均會設置教學提示，會涵蓋多項教學活動，大多數(shù)是探究性實驗的內(nèi)容。探究性實驗活動開展的目的就是為了讓學生能夠深度理解概念知識，發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。高中生物學學科核心素養(yǎng)涉及到的內(nèi)容十分廣泛，包含科學思維、生命觀念以及社會責任等，其所設定的核心素養(yǎng)發(fā)展目標極具指向性，有助于教師落實立德樹人的教學任務。學生在學習掌握生物學概念的過程中，可以發(fā)展自身理想信念，培養(yǎng)社會責任感，教師在教學的階段，要注重發(fā)展學生的科學思維，讓學生能夠更好地適應社會未來發(fā)展的需要。

二、基于科學思維發(fā)展的高中生物學探究性實驗教學價值

（一）深度理解知識點

處于高中階段的學生在學習生物知識時，極其容易受到知識基礎以及自我認知規(guī)律等因素的影響，致使其無法經(jīng)由教師的語言教學去透徹理解生物概念及生物定理等多項知識，整體課堂教學效益會比較差。開展探究性實驗教學活動，能夠讓學生深刻理解生物知識點，掌握定律，感受生物知識的形成過程，有助于學生運用其所掌握的知識。教師結(jié)合學生無法理解的模塊知識設計探究性實驗，由學生自主探究思考理解重難點知識，并幫助學生的自我的立場和角度上理解這部分抽象難懂的生物知識。

（二）調(diào)動學習積極性

一些學生在學習生物知識時，只能被動地接受教師所講授的知識，而很多教師深受應試教學理念的影響，過于注重學生的考試成績，一味地給學生增加學習任務。因此，學生的學習興趣以及效率會逐漸下滑。因此，教師通過開展探究性實驗教學活動，將其教學的優(yōu)勢更好地展現(xiàn)出來，運用形式多樣化的實驗方式，讓學生產(chǎn)生更為濃郁的學習興趣，這樣學生才可以用一種更為飽滿的精神狀態(tài)投入到學習活動之中。

（三）提高教學效果

在實際教學階段，教師增加生物探究性實驗活動開展的次數(shù)，可以打破傳統(tǒng)固有教學模式的束縛和限制，師生之間能夠良好地進行互動并進行情感交流，從而打造出更為高效的課堂教學環(huán)境，緩解學生的學習壓力，營造輕松的教學氛圍。這種教學方法的使用還能夠樹立學生的主體課堂地位，讓學生在教學當中的地位得到改變，由原本被動的知識學習者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥闹R接收者，能夠自主地學習生物知識。這種教學方法充分地調(diào)動了學生的學習熱情，提高了課堂教學效果。

三、高中生物學探究性實驗教學現(xiàn)狀

（一）探究性實驗教學重視度有待提升

在高中生物學教材中會存在需要學生親自動手實踐操作的實驗內(nèi)容，但是一些教師在教學時，為了追趕教學進度，并不會耗用時間去帶領學生親自實踐操作，而是直接將實驗的結(jié)論以及操作步驟等多項內(nèi)容匯總整合直接講授給學生。這種給出定論的授課形式無法讓學生了解實驗的具體操作細節(jié)，也無法讓學生將知識點和實驗結(jié)論相結(jié)合，在考試時這部分知識應用的靈活度會比較差。此外，一些教師并不注重開展生物學探究性實驗教學活動，只會讓學生麻木地接受這部分知識點，這會在無形之中抑制學生全面化的發(fā)展。

（二）實驗設備不夠充實

一些教師忽視實驗課教學的主要原因就是學校對實驗的教學重視度會比較差，各方面資金投入力度較為薄弱，缺乏實驗設備，無法滿足學生實驗操作要求。一些學生在操作時，不會珍惜愛護實驗設備，這就會損耗學校的設備，使設備數(shù)量逐年遞減。受到設備不足的因素影響，教師不能正常地進行授課，其只能將實驗結(jié)論當做定論去講述。學校也要明確該問題，盡可能地滿足教師所提出的教學發(fā)展需要，并給教師創(chuàng)建良好的教學環(huán)境。

（三）學生數(shù)量較多阻礙實驗教學

隨著我國新課改的落實和推行，受教育的學生數(shù)量持續(xù)性地遞增，一些學校班級內(nèi)的學生數(shù)量較多，教師在演示實驗階段，一些學生并不能完整地看到實驗的發(fā)生過程，對實驗步驟細節(jié)了解度也會比較差。教師組織學生參與實驗也會存在著不足之處。教師受到學生數(shù)量的影響，無法顧及到全部學生，一些學生由于操作實驗步驟錯誤，會威脅到自身，并且在回收實驗器材的階段，由于其數(shù)量較多，很容易會丟失器材。在眾多因素的影響下，教師無法高效開展高中生物探究性實驗教學活動。

（四）探究性實驗過程過于程序化

當前，我國大部分生物課實驗教學都是由教師給學生演示、講解知識點之后，再由學生自行動手操作。這種教學方式會抑制學生實驗的想法以及思考，學生也只會完全依照教師的操作步驟去模仿，無法深層次理解實驗內(nèi)容。這會抑制學生的學習興趣，無法讓學生正確認識探究性實驗教學活動開展的價值以及重要性。學生受到這種傳統(tǒng)實驗模式的負面影響，無法自主學習其知識內(nèi)容，使整體實驗過程過于程序化。由于應用的實驗教學方式較為落后，所以教師無法高效地開展生物實驗課教學活動。

四、基于科學思維發(fā)展的高中生物學探究性實驗教學原則

生物探究性實驗教學活動開展的目的就在于讓學生能夠改變傳統(tǒng)的學習方式，體會科學探究的過程，增強學習生物知識的興趣和熱情，發(fā)展科學研究意識以及實驗創(chuàng)新能力。在科學思維發(fā)展作用下的高中生物學探究性實驗教學活動需要遵守基礎的教學設計原則，踐行以生為本的教學理念，并將其和教學設計方案充分地融合在一起，提高整體教學活動開展的效率。

（一）要遵守科學性的原則

探究性實驗教學活動的開展必須要貼合科學規(guī)律，且不管是操作規(guī)則，還是基本設計原理等均需要和科學辦法保持高度的契合狀態(tài)，在科學性原則的作用下，其在開展的探究性實驗教學活動時，會使得學生形成科學認真的實踐態(tài)度。比如，在開展“生長素分布類似物對洋蔥生根的影響”實驗中，會明確規(guī)定2、4-D 的劑量，并且部分實驗過程也需要嚴格遵守相關規(guī)范標準。

（二）要遵守可行性的原則

生物探究性實驗活動在開展的過程中需要考量學生的學習狀況以及實驗室的環(huán)境等，并預估該實驗的可行性。高中生物學探究性實驗教學的內(nèi)容會以基礎知識為基準，融合學生現(xiàn)實生活中的見聞內(nèi)容，其并不會直接超過學生的基礎認知能力。因此，生物探究性實驗的內(nèi)容需要符合實際狀況，控制好其教學的難易程度，不可過高或者過低，那樣會使得探究性實驗完全失去其本身的意義。在規(guī)劃探究性實驗的過程中，教師要考慮其實驗內(nèi)容是否適合學生科學思維的發(fā)展，以學習分析為基準，關注學生對探究性實驗活動的理解程度，若是難度較高，則可以實行小組互助的方式。此外，教師還應當精通教材的基礎知識，采取翻查資料等多種形式補充知識，考慮學校實驗條件是否滿足相應的標準，要多方面準備實驗教學活動。

（三）要遵守主體性的原則

在開展探究性實驗教學活動之前，應分析探究性實驗的各類影響因素，明確學生的主體地位，教師不可過多干預學生的學習行為，而是要發(fā)揮自身的組織引導作用，構建更具趣味性的探究情境，吸引學生，讓學生能夠形成參與教學活動的興趣，同時擺脫陳舊固化的教學思想，讓學生以小組合作以及獨立探究的形式參與實驗，觀察實驗的現(xiàn)象，組織探討，要始終將學生當做教學活動的主體。

（四）要遵守全體性以及創(chuàng)新性的原則

想要提升生物探究性實驗教學活動開展的成效，就需要激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，強化學生的主觀能動性。因此，在設計實驗教學活動的過程中，需要針對教材當中的實驗內(nèi)容進行改進，打造出更貼合學生身心現(xiàn)狀的探究情境，將學生納入到考量的范圍之中，面向全體學生，讓學生可以廣泛地應用其已有的知識解決新問題、探究過程。學生的思維活動比較強，同時具有較大的思維跨度，所以教師在設計時要采取梯度性的問題設計辦法，使得班級內(nèi)的學生均能夠參與至其中，同時給學生預留下相應的思考以及交流時間。

五、基于科學思維發(fā)展的高中生物學探究性實驗教學策略

（一）改進實驗設計

學科素養(yǎng)多維化發(fā)展能夠讓學生掌握更為豐富的實踐技能，將思維成分以及探究成分融入其中，能夠促進學生科學思維的發(fā)展。首先，在教學時，可以以實驗類型入手實行多維化的設計。在開展“多種生物組織中是否含有可溶性還原糖”這一實驗時，可以讓其由定性實驗轉(zhuǎn)變?yōu)槎繉嶒?，可以使用血糖試紙去檢測生物組織液當中的葡萄糖濃度，也可以應用滴定法去測量溶液當中可溶性還原糖的含量。這種實驗類型的多維化設計會讓實驗探究性變得更強，有助于發(fā)展學生的創(chuàng)新思維能力。其次，在實驗材料方面，可以實行拓展選材的方法。給學生提供多組實驗材料，比如甘蔗汁、大豆、面粉等，這部分實驗材料在日常生活中十分常見，貼近學生生活，所以這類材料的應用能夠更好地激發(fā)學生的學習興趣，由學生自主選擇實驗材料，開展實驗探究活動，這有助于學生歸納思維素養(yǎng)的發(fā)展。再次，要在實驗設計方面留出充裕的思考空間，探究“多種生物組織中是否含有可溶性還原糖”和“檢測生物組織中的蛋白質(zhì)和脂肪實驗”一同展開。學生對蘇丹Ⅲ、蘇丹Ⅳ等多種溶液試劑的使用原理理解較為淺顯，尤其是雙縮脲試劑以及斐林試劑。雙縮脲試劑以及斐林試劑化學成分較為相似，但是使用方法以及原理方面的差異會較為懸殊。在該實驗當中，教師可以給學生提供雙縮脲試劑和斐林試劑，讓學生分別應用雙縮脲試劑和斐林試劑，更好地感知并體會不同試劑存在的差異點。教師還應當給學生提供血糖檢測試紙，分析跨學科的教學發(fā)展需要，并綜合化學當中存在的銀鏡反應，給學生提前準備好銀氨溶液等一系列的試劑，讓學生的自主學習空間更加充裕，促進學生科學探究思維的發(fā)展。

（二）允許實踐試錯

教師要針對實驗使用到的器材以及試劑用量等進行詳細的注明和要求，這樣學生就可以順利地進行操作，完成教師所布置的實驗任務。教師要給學生提供更為豐富的實驗設計及實驗材料，供給學生進行選擇。在設定實驗操作規(guī)范之后，可以讓學生去試錯，展開探究性實驗活動。比如，在應用斐林試劑時，其規(guī)定要求為乙液以及甲液等量混合，若將待測溶液和甲液混合均勻添加乙液是否能達到預期所設定的實驗標準？若無法實現(xiàn)預期實驗結(jié)果，會產(chǎn)生哪些現(xiàn)象？這類試錯操作以及呈遞的實驗現(xiàn)象能夠幫助學生深度感悟?qū)嶒灥脑?。又如，在進行加熱作業(yè)時，其設定規(guī)范是把試管放置在55 攝氏度的溫水大燒杯中，其溫度上下浮動不超過4 攝氏度，加熱時間控制在兩分鐘左右。如果允許學生試錯，不提前進行水浴加熱或者應用酒精燈直接加熱會產(chǎn)生何種實驗現(xiàn)象？將這幾類實驗現(xiàn)象進行對比會得出哪些結(jié)論？利用這一系列的試錯行為給后續(xù)開展的酶高效性探究實驗活動作鋪墊。這類試錯性的探究實驗過程能夠促進學生養(yǎng)成良好的批判性思維。在實驗交流階段，教師應當以科學思維的多類組成要素去引導學生進行實驗探究：如何使用存放時間較久的蘋果汁進行還原糖的鑒定實驗？這一鑒定實驗會產(chǎn)生何種結(jié)果？產(chǎn)生這一結(jié)果的原因是什么？利用這一系列的問題引發(fā)學生多維度的思考，讓學生進行實驗和評價，激發(fā)學生的探究思維，提高學生的學習力。

（三）創(chuàng)新實驗模型

在觀察“根尖分生組織細胞的有絲分裂”這一實驗中，需要進行臨時裝片。臨時裝片可以分成解離、漂洗、染色、制片等多項環(huán)節(jié)，應用培養(yǎng)皿以及載玻片進行實驗指導學生，讓學生去設計實驗模型。學生在教師的指導下可以應用沖洗干凈的廢棄玻璃藥瓶以及亞克力板等多類材料去制作九孔井穴板。這一模型應用九孔，依照順序處理根尖。在第九孔之中取出制片，該裝置模型的應用便捷性較強，同時操作難度也會比較小，學生能夠明確解離后要進行漂洗的操作，并理解洗去浮色以及漂洗解離液概念之間存在的不同。創(chuàng)新設計模型是學生建模思維發(fā)展的重要方式和路徑，并且通過這一探究性學習活動，能夠幫助學生深刻理解生物學概念，提高學生的學科核心素養(yǎng)，讓學生能夠樂于探究、善于合作、勇敢提出不同的觀點，將個性思維和科學探究相融合，協(xié)調(diào)發(fā)展學生的科學能力。

（四）開發(fā)多種實驗素材

生物學實驗活動開展需要實驗材料的支撐，學生會習慣于教材中所出示的要求以及標準，依據(jù)實驗器材所提出的需要選擇材料，按部就班地進行實驗。對此，教師應當遵守因地制宜的原則，選用多元化的實驗材料，嘗試開展新型的生物學探究實驗活動，利用這一形式來拓寬學生視野，不可完全將教學內(nèi)容局限在教材之中，并且在探索的過程中對比實驗結(jié)果，讓學生能夠體會實驗材料和實驗成功率之間的關系。比如：可以應用土豆片、蘿卜片取代肝臟研磨液驗證酶的高效性，可以應用紫甘藍代替紫色洋蔥觀察質(zhì)壁分離及復原的現(xiàn)象，可以應用獼猴桃代替雞血細胞粗提取以及鑒定DNA。使用多元化的實驗材料進行實驗，可以把科學探究中的思維融入到實驗課堂之中，實現(xiàn)深度化教學的目的，并且教師在教學時還要注重學科之間的融合。比如，在鑒定還原糖以及蛋白質(zhì)這些實驗中，教材當中所提到的內(nèi)容比較少，所以教師可以使用化學以及物理等學科知識，深度挖掘?qū)嶒炘?，讓學生能夠了解該實驗反應的本質(zhì)內(nèi)容，以拓寬學生的知識面。教師可以靈活化地使用各項教學資源，讓實驗教學更具立體化、整體化的特性，促進學生深度學習生物知識，不斷拓寬學生知識廣度，充實教學資源，促進學生深度學習。

六、結(jié)語

綜上所述，教師在開展探究式性實驗教學活動時，要以學生實際的學習狀態(tài)為基準，巧妙地設計教學內(nèi)容，并以培養(yǎng)學生的問題分析能力以及實踐操作能力為重心，注重發(fā)展學生的科學思維，讓學生形成正確的生命價值觀念。教師要引導學生如同科學家一般地去實踐思考實驗內(nèi)容，體會生物探究性實驗中所蘊含的思想方式，使學生可以深度學習生物知識，應用實驗內(nèi)容，解決生活問題。