“科學(xué)探究”素養(yǎng)在初中生物實驗教學(xué)中的運用

王素軍

當(dāng)今生物學(xué)核心素養(yǎng)中提出的科學(xué)探究是指能發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實世界中的生物學(xué)問題，針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進行觀察、提問、實驗設(shè)計、實驗實施以及結(jié)果的交流與討論，而這種能力的培養(yǎng)鍛煉也只有在生物實驗教學(xué)中才能實現(xiàn)。作為一名初中教師，應(yīng)認真思索實驗教學(xué)的問題，從而培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)中的“科學(xué)探究”素養(yǎng)。在實驗教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、邏輯思維能力、數(shù)據(jù)信息獲取、處理和分析思維能力，以及對生物學(xué)知識之間內(nèi)在聯(lián)系的分析歸納能力、實驗?zāi)芰Φ?，從而引?dǎo)學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度，能用科學(xué)的眼光和思維對實驗過程和結(jié)果進行科學(xué)思維分析，大大提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。

一、從科學(xué)探究的深度上：將驗證性實驗轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄啃詫嶒?/p>

科學(xué)探究不能僅注重實驗結(jié)果的證實、停留于表面現(xiàn)象的研究，還應(yīng)側(cè)重于探究過程中主動構(gòu)建知識的培養(yǎng)。比如驗證性實驗，它就是驗證教材內(nèi)容中的實驗結(jié)果，學(xué)生缺乏主動探究知識的形成過程，這樣不利于學(xué)生探究素養(yǎng)的提高，探究層次也僅留于表面。而探究性實驗更注重引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)設(shè)一系列的問題情境，學(xué)生在參與探究實驗過程中，體驗實驗材料的選擇、儀器的準(zhǔn)備、實驗設(shè)計和操作過程、結(jié)論推導(dǎo)的整個環(huán)節(jié)，大大提升探究素養(yǎng)和創(chuàng)新精神。

如在觀察蚯蚓的運動實驗中，我們使用的冀少版初中生物教材，我們對該實驗教學(xué)設(shè)計進行改進，讓學(xué)生在探究活動了解事物的本質(zhì)規(guī)律。教材呈現(xiàn)的實驗方法是讓學(xué)生通過觀察蚯蚓在糙紙上的運動及身體變化，獲得“蚯蚓的剛毛在運動中起支撐和固定的作用，蚯蚓是依靠肌肉收縮與剛毛協(xié)助配合運動的”這一認知，幫助學(xué)生理解蚯蚓的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能是與生存環(huán)境相適應(yīng)的這一重要概念。但實驗沒有量化數(shù)據(jù)進行比較分析，學(xué)生難以理解剛毛在蚯蚓運動中的支撐和固定作用。所以在實驗設(shè)計上，通過比較蚯蚓在不同的毛玻璃板上的運動情況，一面是光滑界面，一面是粗糙界面。在白紙上畫出3條平行線ABC。其中A到B的距離為3.5cm，B到C的距離為1.5cm。分別將兩塊毛玻璃的粗糙面與光滑面蓋在紙上。在緊貼C線外的玻璃板上均勻地鋪上一層約1cm厚、5cm寬的腐土。讓身體長6～7cm的細小蚯蚓置于A線與C線之間的玻璃板上。身體的前端剛好接觸腐土，尾端在A線之外，分別讓它爬，記錄不同兩面的時間，共計3次，取其平均值作比較。

二、從科學(xué)探究的效度上：實驗材料和用具的改變

教材實驗材料和用具的選擇具有一般性，要求各地各校都可以實施開展。部分教師嚴(yán)格按照教材預(yù)設(shè)的實驗材料及用具進行實驗，最后發(fā)現(xiàn)實驗效果并不理想。但若更換實驗材料，調(diào)整實驗用具，讓學(xué)生分析、比較實驗材料和器具改變后，實驗現(xiàn)象、結(jié)果的差異性，學(xué)生對實驗的認識能夠更加貼近現(xiàn)象本質(zhì)。這樣，學(xué)生探究興趣盎然、質(zhì)疑不斷，有利于學(xué)生探究素養(yǎng)的提升。

學(xué)習(xí)《植物有性生殖》這一節(jié)內(nèi)容時，觀察“桃花”這個實驗材料很難取，所以一般準(zhǔn)備我們這邊比較常見的行道樹“羊蹄甲”。它的花更大更直觀，而且它的子房是上位，與采摘它的果實比較更為明了。還有在植物呼吸作用探究實驗中，引導(dǎo)學(xué)生除了考慮將原來的驗證性實驗改為定量的探究性實驗外，還注重實驗的簡易操作性，實驗材料和用具上的改造大大培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，發(fā)展學(xué)生的思維能力和學(xué)科素養(yǎng)。實驗材料可選正在萌發(fā)的種子和炒熟的種子，用樹葉做實驗我們還要考慮排除其光合作用的干擾。把每份50g萌發(fā)的綠豆種子和煮熟的綠豆種子分別裝在330ml的白色飲料瓶，并在瓶口用軟膠塞套溫度計，過些時間，用注射器各取40ml的氣體，然后分別注入兩個裝10ml的石灰水檢驗二氧化碳，觀察溫度計數(shù)值來檢驗是否釋放熱量，接著再打開塞子，往兩個瓶中快速伸入點燃的木柴，觀察實驗效果。

三、從科學(xué)探究的認知度上：實驗步驟的改變

正確的實驗步驟是獲得確切的實驗現(xiàn)象、詳實的實驗數(shù)據(jù)、正確的實驗結(jié)論的前提。教師要監(jiān)測學(xué)生各步驟的實驗現(xiàn)象，預(yù)判各環(huán)節(jié)的誤差及出現(xiàn)的結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注步驟改變之后的現(xiàn)象改變，分析其實質(zhì)，對實驗中提出的問題、現(xiàn)象、失敗的原因要細致考慮，多問“為什么”，注重實驗的過程性分析，促進學(xué)生“探究技能”的提高。

冀少版八年級生物教材安排一個實驗：觀察葉片的結(jié)構(gòu)，先制作臨時葉片橫切片，再用顯微鏡微觀觀察葉片的組成。我們可以調(diào)整實驗步驟，引導(dǎo)學(xué)生先宏觀觀察葉片的組成：表皮、葉肉、葉脈。通過肉眼觀察葉表皮，建立學(xué)生整體感觀葉片的組成，再引導(dǎo)學(xué)生證明表皮上有氣孔，如何在宏觀層面來感知氣孔。實驗步驟是：選取空心菜的葉片，將其葉片完全浸入水中，露出葉柄，用口銜住葉柄里吹氣。由于空心菜的葉柄是空心的，吹進去的氣體很快就達到葉片，也就能看到葉面有氣泡冒出。而且，在實驗中還發(fā)現(xiàn)，氣泡主要是從葉片的下表面冒出的，上表面很少有氣泡冒出或沒有氣泡。這樣調(diào)整實驗步驟，變更教材原有步驟，先用顯微鏡觀察葉片組成再看葉片表皮氣孔，這樣的改變可進一步培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究中的觀察能力。

四、從科學(xué)探究的廣度上：實驗?zāi)Ｊ降母淖?，課堂實驗的延伸

“種子萌發(fā)條件”這個實驗是初中生非常典型的一個探究性實驗，對考查學(xué)生科學(xué)探究能力有很強的代表性。這個實驗的準(zhǔn)備和操作都需要一定的時間才能有預(yù)期的實驗現(xiàn)象，讓學(xué)生拓展實驗探究，可以進一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和理性思維。

例如，學(xué)生在培育種子萌芽過程中，有時由于外界原因，損傷了胚根或胚芽，便引導(dǎo)學(xué)生課后進一步探究“菜豆種子幼苗結(jié)構(gòu)殘缺發(fā)育情況”，所以在對照組完整幼苗前提下，實驗組將“子葉剛張開種皮少數(shù)脫落的幼苗切除胚芽為一組，胚軸切除無胚芽為另一組，胚根全部切除為第三組”。學(xué)生通過對照實驗發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)殘缺的菜豆種子幼苗仍能發(fā)育成成熟的植珠，由此引導(dǎo)學(xué)生課后查閱資料分析探究的結(jié)果 。

（責(zé)編 ?侯 芳）