高中生物學(xué)科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)途徑探析

葉雪蘋

摘 要：分析當(dāng)前教學(xué)中存在的過度重視必備知識(shí)，忽視關(guān)鍵能力和價(jià)值觀念培育的問題.以科學(xué)探究素養(yǎng)培育為例，提出四條培養(yǎng)途徑：緊密聯(lián)系生活實(shí)際，在體驗(yàn)式學(xué)習(xí)中培養(yǎng)觀察提問能力;重溫經(jīng)典生物科學(xué)實(shí)驗(yàn)，在學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力;注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)探究中加強(qiáng)方案實(shí)施能力的培養(yǎng);加強(qiáng)學(xué)科間聯(lián)系，在解決實(shí)際問題的過程中培養(yǎng)交流討論能力.同時(shí)，基于教學(xué)實(shí)踐，提出培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)應(yīng)注意：重視核心概念構(gòu)建，形成結(jié)構(gòu)化體系;尊重事實(shí)本質(zhì)，講究實(shí)事求是;尊重學(xué)生個(gè)體差異，提倡合作學(xué)習(xí).

關(guān)鍵詞：高中生物學(xué);科學(xué)探究;核心素養(yǎng);培養(yǎng)途徑

高中生物核心素養(yǎng)是通過高中生物課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生具備健全的人格，理解生物基礎(chǔ)知識(shí)，掌握基本學(xué)科技能，形成科學(xué)的學(xué)習(xí)方法;尊重事實(shí)，發(fā)現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)，培養(yǎng)理性思維，關(guān)注科學(xué)技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系，逐步形成關(guān)注個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)全面發(fā)展的必備品質(zhì)和關(guān)鍵能力[1].

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》指出，高中生物核心素養(yǎng)是由生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任四個(gè)維度組成[2].科學(xué)探究主要包括觀察提問、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、方案實(shí)施和交流討論四個(gè)方面的能力.現(xiàn)階段，許多學(xué)生熱衷于片面追求高分?jǐn)?shù)，但高分?jǐn)?shù)背后必然要求高素質(zhì)、高能力.在素養(yǎng)為本的高考命題立意下，重視必備知識(shí)學(xué)習(xí)的同時(shí)，更應(yīng)該關(guān)注學(xué)科關(guān)鍵能力的提升和價(jià)值觀念的形成.如果過度重視必備知識(shí)，而忽略關(guān)鍵能力和價(jià)值觀念培育，不僅不利于學(xué)生個(gè)人成長(zhǎng)，同時(shí)，對(duì)整個(gè)社會(huì)發(fā)展也十分不利.因此，在高中生物學(xué)教學(xué)中必須提升對(duì)科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)，以促進(jìn)學(xué)生生物學(xué)科必備知識(shí)、關(guān)鍵能力和價(jià)值觀念的全面發(fā)展.

1 高中生物學(xué)科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)途徑

1.1 緊密聯(lián)系生活實(shí)際，在體驗(yàn)式學(xué)習(xí)中培養(yǎng)觀察提問能力

體驗(yàn)式學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑，源于生活的情境教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要“橋梁”[3].通過日常的生活體驗(yàn)，在實(shí)踐觀察的過程中發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，在掌握生物技能與方法的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生觀察提問能力.

例如，在必修1“探究酵母菌細(xì)胞的呼吸方式”的教學(xué)中，讓學(xué)生從釀酒的生活體驗(yàn)觀察入手.在體驗(yàn)過程中學(xué)生提出如下問題：①蒸好的米飯為何要在冷卻后才可與酒曲拌勻？②攪拌均勻的米飯中間為何還需挖一個(gè)洞？③為何酵母菌發(fā)酵的初期會(huì)有水的產(chǎn)生？④為何大量的酒的產(chǎn)生是在水沒過米飯后？⑤如何檢測(cè)酵母菌的發(fā)酵產(chǎn)物中有CO2和酒精？這一系列問題是學(xué)生在釀酒體驗(yàn)中觀察發(fā)現(xiàn)的.在思考解決問題的過程中，學(xué)生既掌握了有氧呼吸與無氧呼吸的概念及發(fā)生條件等生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)，也通過體驗(yàn)探究引導(dǎo)學(xué)生更多地去觀察和體驗(yàn)生活.學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的科學(xué)探究過程中，既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又培養(yǎng)了學(xué)生的觀察提問能力.

1.2 重溫經(jīng)典生物科學(xué)實(shí)驗(yàn)，在學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力

生物學(xué)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)在生物科學(xué)發(fā)展過程中對(duì)促進(jìn)生物學(xué)發(fā)展起到重要的作用.經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中所體現(xiàn)出的探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則、步驟、思路，為學(xué)生進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供了良好的范本[4].以此為素材，讓學(xué)生跟著科學(xué)家的腳步親臨實(shí)驗(yàn)過程，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力.

例如，必修1《光與光合作用》“探究光合作用的條件和產(chǎn)物”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以先讓學(xué)生重溫“薩克斯的實(shí)驗(yàn)”，然后，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).為了盡量消除無關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的影響，選取同一葉片進(jìn)行遮光和曝光處理.通過驗(yàn)證光合作用產(chǎn)物，學(xué)生設(shè)計(jì)出了實(shí)驗(yàn)的基本步驟：①黑暗中饑餓處理;②設(shè)置遮光和曝光兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組;③光照處理一段時(shí)間;④剪取葉片;⑤酒精脫色;⑥滴加碘液處理;⑦對(duì)比觀察葉片產(chǎn)生藍(lán)色部位;⑧得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.實(shí)踐表明，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)認(rèn)真分析，書寫實(shí)驗(yàn)步驟、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，可大大提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力.重溫經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，模仿科學(xué)探究歷程，在體驗(yàn)科學(xué)探究過程中，學(xué)生通過分析實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，真正參與科學(xué)探究，培養(yǎng)科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性，體驗(yàn)科學(xué)的邏輯性，學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法.

1.3 注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)探究中加強(qiáng)方案實(shí)施能力的培養(yǎng)

科學(xué)探究過程中，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和實(shí)施方案的過程中有助于激發(fā)學(xué)生思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，提高科學(xué)素養(yǎng).實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施要求以學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)為依托，創(chuàng)設(shè)陌生的探究情境，考查學(xué)生的思維能力、創(chuàng)新能力以及解決實(shí)際問題的能力.

例如，在必修1探究“酶的高效性實(shí)驗(yàn)”的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究“溫度對(duì)酶活性的影響”，并思考“能否用斐林試劑作為實(shí)驗(yàn)的指示劑”、“能否用H2O2作為反應(yīng)底物來探究溫度對(duì)酶活性的影響”.學(xué)生在實(shí)驗(yàn)方案的制定中必須進(jìn)一步考慮實(shí)驗(yàn)材料的選擇、實(shí)驗(yàn)條件的控制、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢測(cè)、實(shí)驗(yàn)的可操作性等問題.通過實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施，學(xué)生不僅了解了探究方案的整體設(shè)想，具備了清晰的設(shè)計(jì)思路，明確操作的可行性，同時(shí)，還培養(yǎng)學(xué)生對(duì)理論、方法遷移應(yīng)用的能力，激發(fā)了學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，全面提升科學(xué)探究素養(yǎng).

1.4 加強(qiáng)學(xué)科間聯(lián)系，在解決實(shí)際問題的過程中培養(yǎng)交流討論能力

提升生物學(xué)科學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，不僅要在專業(yè)知識(shí)和探究技能上下功夫，還需在日常教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的交流討論能力.通過加強(qiáng)與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等其他學(xué)科間的聯(lián)系，從多維度，多角度入手，組織學(xué)生交流討論，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究技能[5].通過跨學(xué)科有效融合，可以更好的培養(yǎng)學(xué)生思維，提升邏輯思維能力.通過合作學(xué)習(xí)互幫互學(xué)、相互促進(jìn)，從思維到表達(dá)，都能得到鍛煉，不僅提升了交流討論能力，同時(shí)，還促進(jìn)科學(xué)探究素養(yǎng)的養(yǎng)成.

例如，在必修1“探究生物膜流動(dòng)鑲嵌模型”的教學(xué)中，首先，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)磷脂分子的構(gòu)造，了解相似相溶的原理，在此基礎(chǔ)上，討論探究磷脂分子在各種不同環(huán)境中的排列，并結(jié)合小組合作學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行交流.學(xué)生通過討論交流、互助學(xué)習(xí)的方式，很快就能建構(gòu)出磷脂分子在膜上是雙層排列，且頭朝外、尾朝內(nèi)排列，建立磷脂雙分子層是膜的基本支架的立體模型.同時(shí)，也進(jìn)一步理解了為什么脂溶性物質(zhì)可以以自由擴(kuò)散的方式通過細(xì)胞膜.又如，在探究“根生長(zhǎng)的向地性”時(shí)，可引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合物理學(xué)科中重力作用原理進(jìn)行討論分析.通過綜合運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)水平放置的根，生長(zhǎng)素在極性運(yùn)輸?shù)倪^程中，同時(shí)受到地球引力的作用，近地側(cè)的生長(zhǎng)素濃度高于遠(yuǎn)地側(cè).又因?yàn)樯L(zhǎng)素的作用具有兩重性，低濃度促進(jìn)生長(zhǎng)，高濃度抑制生長(zhǎng)，而根對(duì)生長(zhǎng)素的作用更為敏感，故遠(yuǎn)地側(cè)的生長(zhǎng)快于近地側(cè)，根就表現(xiàn)出向地生長(zhǎng)的現(xiàn)象.以上兩例，通過科學(xué)探究，讓學(xué)生沿著科學(xué)探索的道路，發(fā)現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)和掌握研究方法，體會(huì)科學(xué)家在科研探索道路上的艱辛，學(xué)習(xí)他們實(shí)事求是、鍥而不舍的追求真理的奉獻(xiàn)精神，提升科學(xué)探究能力，樹立社會(huì)責(zé)任感.

2 培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)的實(shí)踐反思與實(shí)施建議

2.1 重視核心概念構(gòu)建，形成結(jié)構(gòu)化體系

知識(shí)是能力的基礎(chǔ)，能力是素養(yǎng)的體現(xiàn)，進(jìn)行科學(xué)探究時(shí)，不能只把精力放在探究活動(dòng)的環(huán)節(jié)上，而忽略了學(xué)生必備知識(shí)的掌握、核心概念的構(gòu)建、結(jié)構(gòu)化知識(shí)體系的形成.科學(xué)探究的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生興趣很高，但是，對(duì)知識(shí)和信息的獲取往往不高.教師在組織科學(xué)探究中要注意適時(shí)引導(dǎo)，讓學(xué)生通過科學(xué)探究方法的活動(dòng)體驗(yàn)，對(duì)原有知識(shí)再次整合，理解掌握核心概念，構(gòu)建新的知識(shí)體系.在知識(shí)構(gòu)建的過程中掌握探究方法，提升分析問題和解決問題的能力.

2.2 尊重事實(shí)本質(zhì)，講究實(shí)事求是

實(shí)事求是是科學(xué)精神的本質(zhì)，生物學(xué)科探究的過程中一定要尊重事實(shí)，堅(jiān)持實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度.例如，假設(shè)不一定正確，必須通過實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)假設(shè)的正確與否.有時(shí)得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期的不一樣，或者與課本知識(shí)不一致，這時(shí)，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)過程再次檢查調(diào)整，在確保無誤的情況下，重復(fù)實(shí)驗(yàn).如若實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)預(yù)期或者與課本知識(shí)仍然不一致，此時(shí)就要堅(jiān)持實(shí)事求是的原則，對(duì)相關(guān)知識(shí)提出質(zhì)疑，認(rèn)真分析原因，重新探究，直至得出正確的結(jié)論.

2.3 尊重學(xué)生個(gè)體差異，倡導(dǎo)合作學(xué)習(xí)

生物科學(xué)探究是一個(gè)學(xué)生積極主動(dòng)獲取生物科學(xué)知識(shí)，領(lǐng)悟科學(xué)研究方法而進(jìn)行的實(shí)踐活動(dòng)[6].在探究活動(dòng)中學(xué)生通過動(dòng)腦動(dòng)手，信息整合，主動(dòng)獲取生物科學(xué)知識(shí)，體驗(yàn)過程與方法，并在學(xué)習(xí)中形成一定的科學(xué)探究能力，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成.在開展科學(xué)探究活動(dòng)中，需要學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，通過小組合作學(xué)習(xí)，并進(jìn)行表達(dá)和交流，面對(duì)學(xué)生的個(gè)體差異，在活動(dòng)中應(yīng)尊重學(xué)生特質(zhì)，發(fā)揮學(xué)生的優(yōu)勢(shì)特長(zhǎng)，讓學(xué)生在體驗(yàn)學(xué)習(xí)的認(rèn)識(shí)活動(dòng)中充分展示自己，并在與同伴的合作中學(xué)習(xí)和發(fā)展.

總之，隨著新課程改革的深入推進(jìn)，高中生物核心素養(yǎng)將會(huì)更加關(guān)注學(xué)生的個(gè)人發(fā)展和社會(huì)發(fā)展所必備品格及關(guān)鍵能力的培養(yǎng).人們也會(huì)越來越重視用發(fā)展的視角看待學(xué)生的生物學(xué)習(xí)，重視學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)及科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)，以適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求[5].因此，教師要加強(qiáng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生必備知識(shí)、關(guān)鍵能力和價(jià)值觀念的形成，使之在未來的學(xué)習(xí)、生產(chǎn)、生活中受益.

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（收稿日期：2019-05-05）