落實(shí)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué) 提升生物學(xué)核心素養(yǎng)

牛軍銳

[摘 要]探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)以學(xué)生為主體，使學(xué)生成為知識(shí)的探索者，通過(guò)科學(xué)探究開(kāi)發(fā)學(xué)生的智力，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)、觀察、思維等能力。開(kāi)展探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)既是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)所需，也是高考所需。在高中生物教學(xué)中，分層落實(shí)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可有效提升學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)；生物學(xué)核心素養(yǎng)；高中生物

[中圖分類號(hào)] G633.91 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-6058（2018）17-0085-02

生物是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，生物實(shí)驗(yàn)是重要的課堂教學(xué)形式，貫穿于高中生物課程的整個(gè)過(guò)程。那么，如何落實(shí)生物課程改革的靈魂和主線——培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)呢？ 開(kāi)展探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)無(wú)疑是一條有效途徑。作為一線生物教師，如何有效開(kāi)展探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)呢？下面筆者結(jié)合課題組近幾年來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索，對(duì)開(kāi)展探究性生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義、策略進(jìn)行論述。

一、開(kāi)展生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義

首先，開(kāi)展生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)所需。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指以實(shí)驗(yàn)為載體，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生運(yùn)用已有的知識(shí)與技能，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、作出假設(shè)、制訂計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論的教學(xué)過(guò)程。生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)可引導(dǎo)學(xué)生積極、主動(dòng)地進(jìn)行生物學(xué)習(xí)，做學(xué)習(xí)的主人，激發(fā)學(xué)生的求知欲，有效培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、收集和處理信息的能力、分析和解決問(wèn)題的能力、合作學(xué)習(xí)與表達(dá)交流的能力以及科學(xué)探究能力。

其次，開(kāi)展生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是高考所需。在歷年的江蘇高考生物試題中，探究性實(shí)驗(yàn)試題占很大的比重，尤其是非選擇題中的實(shí)驗(yàn)試題，思維量大，信息和情境新穎，設(shè)問(wèn)角度多樣，綜合性強(qiáng)，能力要求高，更能體現(xiàn)對(duì)學(xué)生科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神和創(chuàng)新意識(shí)的考查。如2017年江蘇高考生物試題的選擇題第10、12、13、17、20、25題，非選擇題第29、30、31題；2018年江蘇高二學(xué)業(yè)水平測(cè)試第40題。實(shí)驗(yàn)考題側(cè)重考查實(shí)驗(yàn)的用具及裝置、實(shí)驗(yàn)的取材、實(shí)驗(yàn)的操作、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)的原理和方法、實(shí)驗(yàn)的結(jié)果處理，尤其重視對(duì)實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析說(shuō)明。只有在高中生物教學(xué)中切實(shí)開(kāi)展好探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)好學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，才能使學(xué)生從容地應(yīng)對(duì)高考實(shí)驗(yàn)題。

二、分層落實(shí)高中生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

根據(jù)高中生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程特點(diǎn)、能力要求及水平等級(jí)，可將高中生物探究性實(shí)驗(yàn)分為三類：“程序—驗(yàn)證”性實(shí)驗(yàn)、“觀察—探究”性實(shí)驗(yàn)和“指導(dǎo)—探究”性實(shí)驗(yàn)。筆者在教學(xué)中開(kāi)展了不同類型的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐研究。

1.在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中設(shè)置探究環(huán)節(jié)，讓學(xué)生于動(dòng)手動(dòng)腦中初步培養(yǎng)探究意識(shí)。在高中生物實(shí)驗(yàn)中，“生物組織中還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)的鑒定”“建立血糖調(diào)節(jié)的模型（模型建構(gòu)）”“觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布”等實(shí)驗(yàn)屬于“程序—驗(yàn)證”性實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綄?duì)學(xué)生要求較低，是讓學(xué)生按照固有的實(shí)驗(yàn)程序，重復(fù)已有結(jié)論的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，對(duì)于學(xué)生理解科學(xué)研究的過(guò)程，體會(huì)科學(xué)研究方法的巧妙具有重要作用，但不利于培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和創(chuàng)新思維。因此對(duì)于這類生物實(shí)驗(yàn)，需要我們進(jìn)行一定程度的創(chuàng)新，增加實(shí)驗(yàn)的探究性，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)已知的實(shí)驗(yàn)流程，通過(guò)改變某一因素（如改變實(shí)驗(yàn)材料或器材或?qū)嶒?yàn)所用試劑等）進(jìn)行實(shí)際操作去獲得未知的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論，進(jìn)行推理，作出合理的解釋，對(duì)不符合假設(shè)的還要提出新的假設(shè)和預(yù)測(cè)等。

例如，在進(jìn)行必修1“生物組織中還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)的鑒定”實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生通過(guò)資料查閱，認(rèn)識(shí)到蛋白質(zhì)的鑒定方法除了利用雙縮脲試劑鑒定外，還可以用凱氏定氮法或利福林—酚試劑來(lái)鑒定。學(xué)生通過(guò)嘗試多種實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到生物組織中都含有蛋白質(zhì)、脂肪，但是含量有較大差異。在還原糖鑒定實(shí)驗(yàn)中，對(duì)甘蔗、馬鈴薯和西瓜汁這些實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行鑒定后，學(xué)生認(rèn)識(shí)到甘蔗、馬鈴薯中不含還原糖；對(duì)西瓜汁實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的研討與分析，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到顏色反應(yīng)選材的重要性。學(xué)生自己動(dòng)手操作、實(shí)驗(yàn)探究，自主去驗(yàn)證猜想，每當(dāng)他們的猜想被確認(rèn)，就興高采烈，情緒高漲，而當(dāng)自己的結(jié)果與其他同學(xué)不同時(shí)，也會(huì)主動(dòng)地尋找原因。這樣，既有利于學(xué)生積極參與課堂活動(dòng)，發(fā)揮主體性和積極性，又能增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，有助于學(xué)生更好地掌握生物相關(guān)知識(shí)或規(guī)律。

2. 設(shè)計(jì)分組探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在互助合作探究中培養(yǎng)理性思維。高中生物新教材提供了大量的比較完整的學(xué)生科學(xué)探究活動(dòng)，沒(méi)有特定的實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，在給出問(wèn)題情境后，讓學(xué)生自行提出問(wèn)題，做出假設(shè)，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)解決問(wèn)題。此類實(shí)驗(yàn)，我們宜采用對(duì)學(xué)生能力要求較高的“指導(dǎo)—探究”性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，鼓?lì)和引導(dǎo)學(xué)生從多方面去尋找實(shí)驗(yàn)方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，篩選出最佳的實(shí)驗(yàn)方案。要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)材料和用具的選擇、實(shí)驗(yàn)變量的控制、對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)置、實(shí)驗(yàn)步驟的安排、表格的設(shè)計(jì)等過(guò)程進(jìn)行整體考慮。以實(shí)驗(yàn)活動(dòng)為基礎(chǔ)，以改進(jìn)、完善、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為切入點(diǎn)，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。最后，通過(guò)全班的實(shí)驗(yàn)交流與評(píng)價(jià)，獲得合理、全面的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

例如，在進(jìn)行“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)時(shí)，筆者設(shè)計(jì)了組間異質(zhì)實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生做以下探索：第一大組，對(duì)不同實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行探索性實(shí)驗(yàn)，每一小組分別使用大白菜、小白菜、玉樹(shù)、萬(wàn)年青、萵苣、紫色鴨跖草等，根據(jù)不同植物的色素在層析后濾紙條上的色素帶的寬窄和顏色的深淺，來(lái)比較不同植物中各種色素含量的多少；第二大組，分小組分別研究研磨時(shí)添加或不添加SiO2、CaCO3的實(shí)驗(yàn)差異；第三大組，探究以無(wú)水乙醇、水分別作為提取色素試劑時(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及進(jìn)行相關(guān)原因分析；第四大組，根據(jù)教材上的提示，分小組探究不同配方層析液的層析效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，各小組交流展示自己的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與結(jié)果，組間進(jìn)行評(píng)價(jià)、交流。其中第三大組學(xué)生結(jié)合“色素只能溶解于有機(jī)溶劑”這一前概念，提出疑問(wèn)：實(shí)際實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)清水組濾液也呈綠色，是什么原因呢？全班學(xué)生討論，通過(guò)靜置、畫(huà)濾液細(xì)線、查找資料發(fā)現(xiàn)清水組過(guò)濾后得到的是葉綠體的碎片的懸濁液，而不是光合色素提取液，靜置后清水組上清液幾乎無(wú)色，和色素溶于有機(jī)溶劑的結(jié)論并不矛盾，有效培養(yǎng)了學(xué)生的探究能力和理性思維。

3. 結(jié)合研究性活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生嘗試解決實(shí)際問(wèn)題，樹(shù)立社會(huì)責(zé)任感。沒(méi)有探究，就沒(méi)有創(chuàng)新；沒(méi)有訓(xùn)練，就不能形成能力。教育的最終目的是服務(wù)于社會(huì)。在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，除了讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的原理和方法外，還要讓學(xué)生用已掌握的實(shí)驗(yàn)知識(shí)與技能解決生產(chǎn)生活中的實(shí)際問(wèn)題，這是學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的高層次體現(xiàn)。因此，在探究性實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，可組織學(xué)生進(jìn)行課外拓展研究，根據(jù)生產(chǎn)、生活實(shí)際提出或設(shè)計(jì)相關(guān)探究性實(shí)驗(yàn)去解決實(shí)際問(wèn)題。例如，我校結(jié)合研究性學(xué)習(xí)組織學(xué)生利用生長(zhǎng)素的生理作用，探究促進(jìn)富貴竹生根的濃度；利用蛋白質(zhì)鑒定的原理檢測(cè)幾種奶粉的優(yōu)劣；針對(duì)汾湖大渠蕩水污染情況，利用酵母菌計(jì)數(shù)的方法進(jìn)行藍(lán)藻、小球藻種群密度調(diào)查，并提出自己的污染問(wèn)題治理建議。

總之，探究性實(shí)驗(yàn)是從知識(shí)掌握情況、動(dòng)手操作能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析能力等方面來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的，所以生物教師在日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中要注重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)，千方百計(jì)地創(chuàng)造并提供機(jī)會(huì)讓學(xué)生積極參與。通過(guò)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生能真正經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中體驗(yàn)、掌握探究的方式方法，從中獲得并鞏固生物學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，全面提升學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

（責(zé)任編輯 黃春香）