在生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的策略

勉海林

【摘 要】本文從觀察生活、形成良好習(xí)慣，實(shí)驗(yàn)探究、提升創(chuàng)新能力，補(bǔ)充拓展、延伸學(xué)科視野三方面論述培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的策略，以提高高中生的科學(xué)探究素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】高中生物 核心素養(yǎng) 科學(xué)探究

【中圖分類號(hào)】G? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2019）06B-0075-02

核心素養(yǎng)在生物教學(xué)中備受關(guān)注，科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)是提升學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)中的科學(xué)探究素養(yǎng)要求學(xué)生能夠通過觀察、實(shí)驗(yàn)等方法對(duì)生物學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行驗(yàn)證、探究從而獲取知識(shí)，突出學(xué)生在探究過程中的主體地位。它能激發(fā)學(xué)生探究的興趣、鼓勵(lì)學(xué)生立足教材走出教材，發(fā)現(xiàn)身邊的生物學(xué)知識(shí)。因此，教師在教學(xué)中要有效改進(jìn)方法、補(bǔ)充內(nèi)容，以有利于學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)。

一、觀察生活，形成良好習(xí)慣

（一）課內(nèi)點(diǎn)撥，掌握觀察方法。在高中生物課堂上，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行方法的學(xué)習(xí)比單純的知識(shí)輸入更有意義，很多生物學(xué)知識(shí)都是通過對(duì)個(gè)別現(xiàn)象的大量觀察得出的一般性結(jié)論，因此要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，就要幫助他們掌握基本的觀察方法。

比如，人教版必修 3 第三章《植物的激素調(diào)節(jié)》第一節(jié)講述了生長素的發(fā)現(xiàn)過程，該過程是典型的由觀察現(xiàn)象進(jìn)而探究得出結(jié)論的過程。筆者在教學(xué)時(shí)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行二次觀察，達(dá)爾文的實(shí)驗(yàn)中金絲雀虉草受到單側(cè)光照射時(shí)其胚芽鞘會(huì)向光彎曲生長，但當(dāng)胚芽鞘尖端被去除或被錫箔罩子罩上時(shí)卻不彎曲生長，而只罩胚芽鞘下面的部分時(shí)胚芽鞘還是會(huì)發(fā)生彎曲生長。筆者問學(xué)生，假如這些現(xiàn)象是你自己做實(shí)驗(yàn)觀察到的，你認(rèn)為是什么原因?qū)е碌哪兀繉W(xué)生的想法各種各樣，一位學(xué)生認(rèn)為因?yàn)楣庹找种屏讼蚬鈧?cè)的胚芽鞘生長，背光側(cè)正常生長，所以出現(xiàn)了向光性彎曲的現(xiàn)象。另一位學(xué)生則受到上一章內(nèi)容的啟發(fā)，認(rèn)為光照刺激胚芽鞘產(chǎn)生了某種激素，導(dǎo)致向光側(cè)與背光側(cè)的生長情況不同。接下來筆者問，既然你們觀點(diǎn)不同，如何證明自己的觀點(diǎn)呢？學(xué)生進(jìn)行思考、討論后，都沒有得出統(tǒng)一的意見，因此筆者引入了鮑森·詹森、拜爾和溫特的實(shí)驗(yàn)，最后得出了共同的結(jié)論。

筆者在課堂上適時(shí)點(diǎn)撥，讓學(xué)生邊觀察邊思考，在觀察中發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)特點(diǎn)，并驗(yàn)證結(jié)論。也就是說，讓學(xué)生通過一步步觀察共同“發(fā)現(xiàn)”植物生長素的特性，得出正確的結(jié)論。

（二）課外實(shí)踐，激活發(fā)現(xiàn)問題的意識(shí)。學(xué)生掌握了觀察方法后，筆者鼓勵(lì)學(xué)生走出課堂，觀察自然界中的生物學(xué)現(xiàn)象，并思考它們與所學(xué)的生物學(xué)知識(shí)有何聯(lián)系，以期激活學(xué)生的發(fā)現(xiàn)意識(shí)，使其認(rèn)識(shí)到在發(fā)現(xiàn)和觀察生活時(shí)也能學(xué)習(xí)到不少生物知識(shí)。

比如，必修 3 第三章第三節(jié)《其他植物激素》，在導(dǎo)入部分，筆者向?qū)W生展示木瓜催熟柿子的現(xiàn)象，并以此作為引入課堂的內(nèi)容，讓學(xué)生根據(jù)教材中文字內(nèi)容知道成熟果實(shí)能釋放乙烯促進(jìn)其他果實(shí)成熟。然后問學(xué)生這個(gè)結(jié)論是怎樣得出的？筆者引導(dǎo)學(xué)生想一想，平時(shí)觀察到的有關(guān)植物激素作用的現(xiàn)象。大多數(shù)學(xué)生都能回想出一些現(xiàn)象，他們想到了用成熟的蘋果、香蕉等水果催熟獼猴桃的做法，也想到上一節(jié)課有關(guān)生長素的內(nèi)容。一位同學(xué)說，他經(jīng)常見到公園里的樹木被修剪，這些低矮的灌木被剪后形成整齊美觀的形狀;也看到一些高大的樹木的最頂端的長枝被剪掉，使這些樹林不能長高，只能向兩側(cè)生長。他說以前都不知道這樣做的原因。經(jīng)過學(xué)習(xí)后知道，這些做法并不是抑制植物的生長，而是要解除頂端優(yōu)勢(shì)，讓樹木按照人的審美要求更好地生長。有的同學(xué)講解催熟劑的使用，指出乙烯可以催熟水果，使水果能夠同時(shí)成熟，以便收獲。這些回答都是學(xué)生在課外觀察得到的結(jié)果。

在學(xué)生討論交流時(shí)，筆者對(duì)學(xué)生的疑惑進(jìn)行了指點(diǎn)與解答。在這堂課上，筆者能體會(huì)到學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中生物學(xué)現(xiàn)象的樂趣，也感受到了他們對(duì)生物學(xué)知識(shí)的興趣與熱情。因此筆者認(rèn)為，學(xué)生在課外的發(fā)現(xiàn)意識(shí)對(duì)生物學(xué)學(xué)習(xí)有極大的幫助。

二、實(shí)驗(yàn)探究，提升創(chuàng)新能力

（一）改進(jìn)儀器器材，因地制宜。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)在高中生物課程中的地位不容小覷，但教材中的器材與步驟并不都適用于所有的教學(xué)環(huán)境。對(duì)于一些原理的學(xué)習(xí)來說，利用經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)來幫助學(xué)生學(xué)習(xí)比單純的課堂理論講授要好很多。因此筆者認(rèn)為，在條件許可的情況下還是盡可能地為學(xué)生創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)條件，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)來理解和掌握生物學(xué)知識(shí)。

比如，選修 1 專題一的課題一《果酒和果醋的制作》，筆者進(jìn)行教學(xué)時(shí)首先讓學(xué)生明確該試驗(yàn)的原理，即利用酵母菌和醋酸菌等微生物的生理活動(dòng)進(jìn)行發(fā)酵。教材中使用的原料是葡萄，提供的兩套發(fā)酵裝置圖分別是帶蓋的瓶子和帶有充氣口、排氣口以及出料口的玻璃瓶，提到用重鉻酸鉀檢測(cè)酒精的檢測(cè)方法。理論教學(xué)后學(xué)生都了解了葡萄表皮的野生型酵母菌在果酒制作中的作用，也知道葡萄處理時(shí)易被雜菌污染。因此筆者建議學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)要因地制宜地選擇蘋果、柑橘等相對(duì)容易處理的材料，以便在榨汁后進(jìn)行酵母菌的接種。對(duì)于實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)來說，由于教材中的簡易玻璃瓶裝置在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的大量氣體而會(huì)有爆裂的危險(xiǎn)，因此筆者建議學(xué)生使用常見的塑料瓶。對(duì)塑料瓶稍加改造即可符合實(shí)驗(yàn)操作的要求。當(dāng)氣體使瓶身鼓脹時(shí)學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象，并能及時(shí)采取措施，這種方法比較容易控制實(shí)驗(yàn)。

教材中許多實(shí)驗(yàn)都可以用這種方法，根據(jù)學(xué)生的情況和教學(xué)時(shí)間、地點(diǎn)，把實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，使實(shí)驗(yàn)條件更加符合實(shí)際情況，讓學(xué)生能夠創(chuàng)新，大膽地提出合理建議，利用實(shí)驗(yàn)把教材變“活”。

（二）解決生活問題，學(xué)以致用。 生物學(xué)知識(shí)與我們生活有千絲萬縷的聯(lián)系，科學(xué)要為大眾服務(wù)，要貼合生活、解決實(shí)際問題。學(xué)生學(xué)到知識(shí)后能夠科學(xué)地解釋相關(guān)現(xiàn)象、解決生活中的相關(guān)問題，是科學(xué)探究素養(yǎng)內(nèi)化之后的外顯于行的表現(xiàn)。

例如，在進(jìn)行必修 3 第二章的教學(xué)時(shí)，筆者要求學(xué)生經(jīng)過學(xué)習(xí)之后能解決與本章內(nèi)容有關(guān)的實(shí)際生活中的問題，并將學(xué)到的科學(xué)知識(shí)傳播給更多的人，與家人和朋友分享知識(shí)。在復(fù)習(xí)課上，筆者設(shè)置了兩個(gè)生活問題：（1）某藥店貼出廣告稱有一種新上市的保健品，含有胰島素成分，只需服用三個(gè)療程，糖尿病便可治愈，這種說法可信嗎？（2）中心廣場有一只人偶熊，它的身上貼著“我是艾滋病患者，可以給我一個(gè)擁抱嗎？”路人都遠(yuǎn)離他，害怕傳染而不愿意擁抱，這種想法正確嗎？學(xué)生的回答也很精彩，抓住關(guān)鍵說出胰島素本質(zhì)是蛋白質(zhì)，口服后會(huì)被消化液分解，所以廣告中所說的口服就可根治糖尿病是不可信的。而第二個(gè)問題中的艾滋病人偶尋求擁抱，路人害怕傳染的想法也是不正確的。因?yàn)榘滩〉膫鞑ネ緩讲话ㄆつw接觸，病毒也不會(huì)在擁抱時(shí)傳播給他人，所以過分地忌諱是沒有必要的。也有同學(xué)對(duì)第一個(gè)問題提出了不一樣的觀點(diǎn)，說新藥品中的胰島素可能采用了某種方法保護(hù)不會(huì)被消化分解掉，也許能夠降低血糖。

學(xué)生在這堂課上的發(fā)言，說明他們已經(jīng)能運(yùn)用知識(shí)解決生活實(shí)際問題，也說明學(xué)生在思維發(fā)散方面也做得很好。對(duì)口服胰島素?zé)o效提出質(zhì)疑的想法充分體現(xiàn)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，說明學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)能夠主動(dòng)探究創(chuàng)新，將知識(shí)轉(zhuǎn)化為生活常識(shí)，學(xué)以致用。

三、補(bǔ)充拓展，延伸學(xué)科視野

（一）聯(lián)動(dòng)社會(huì)團(tuán)體，點(diǎn)燃內(nèi)驅(qū)。在教學(xué)過程，教師一方面要借助教材進(jìn)行課內(nèi)外教學(xué)，另一方面要注重素材的補(bǔ)充，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)、有意識(shí)地接觸新科技、了解知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用情況。因此教師要聯(lián)動(dòng)社會(huì)團(tuán)體進(jìn)行實(shí)地教學(xué)，讓學(xué)生感受生物學(xué)知識(shí)在實(shí)際生活中的巨大作用，激發(fā)學(xué)生的探究興趣與創(chuàng)新意識(shí)。

比如，必修 1 第五章《細(xì)胞的能量供應(yīng)與利用》，重點(diǎn)講解了細(xì)胞呼吸和綠色植物進(jìn)行光合作用的原理及過程。筆者帶領(lǐng)學(xué)生去參觀當(dāng)?shù)剞r(nóng)產(chǎn)品種植基地，請(qǐng)種植人員給同學(xué)們介紹植物的生長情況。他們介紹說，以往農(nóng)民種植農(nóng)作物要經(jīng)歷春耕秋收，其收成主要還是由天氣情況決定，一旦遇到自然災(zāi)害，農(nóng)民一年的辛勞與汗水都會(huì)白費(fèi)。現(xiàn)代有大棚種植技術(shù)，縮短了作物種植周期，在一定程度上也保護(hù)了農(nóng)作物。學(xué)生想到課堂中所學(xué)的提高農(nóng)作物產(chǎn)量的方法，都積極地提問，提高大棚內(nèi)溫度和二氧化碳濃度會(huì)讓作物產(chǎn)量增加嗎？工作人員耐心地進(jìn)行了解答，學(xué)生認(rèn)真聆聽，他們了解到的實(shí)際情況與書本的內(nèi)容還是有所不同?？紤]到成本問題，實(shí)際的大棚溫度與二氧化碳濃度并不完全符合光合作用的最適溫度與最適二氧化碳濃度。接著我們共同去參觀了果蔬的貯存?zhèn)}庫，發(fā)現(xiàn)采摘下來的果蔬都被暫時(shí)存放在冷庫內(nèi)。不同的品種有不同的貯存方式，冷庫中的溫度濕度和氣體成分也要根據(jù)果蔬的實(shí)際需求進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，不是我們?cè)鞠胂蟮囊淮握{(diào)整后就可以長期保存。

在這次拓展活動(dòng)中，學(xué)生開闊了視野，真切地感受了生物技術(shù)在現(xiàn)代生活中的重要作用，明白了教材的局限性?！凹埳系脕斫K覺淺，絕知此事要躬行”是同學(xué)們?cè)谶@次參觀中的重大收獲，由此學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、內(nèi)心的求知欲也得到了激發(fā)與提升?？梢娺@類活動(dòng)可點(diǎn)燃學(xué)生內(nèi)驅(qū)力，提高教學(xué)成效。

（二）融入數(shù)字資源，放飛想象。課外活動(dòng)固然重要，但此類活動(dòng)組織困難相對(duì)繁雜。一個(gè)學(xué)期學(xué)生只有一次甚至沒有機(jī)會(huì)參與，教師所能做的就是在課堂上利用多媒體資源或教師自身的知識(shí)儲(chǔ)備，讓學(xué)生在接收新知識(shí)的同時(shí)放飛想象，大膽猜測(cè)，把科學(xué)探究素養(yǎng)培養(yǎng)轉(zhuǎn)化成日常教學(xué)的一部分。

例如，必修 2 第二章《基因與染色體的關(guān)系》，減數(shù)分裂是這一章節(jié)的一個(gè)重難點(diǎn)。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過細(xì)胞的有絲分裂，有絲分裂與細(xì)胞減數(shù)分裂同屬于細(xì)胞分裂，二者之間既有聯(lián)系又有區(qū)別。為了學(xué)生不混淆這兩種過程，筆者在教學(xué)時(shí)采用插圖與動(dòng)畫短片結(jié)合的方式進(jìn)行比較教學(xué)。精原細(xì)胞在減數(shù)第一次分裂前進(jìn)行染色體復(fù)制，成為初級(jí)精母細(xì)胞，之后同源染色體配對(duì)，四分體中非姐妹染色單體交叉互換，后期同源染色體分離。而植物細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂時(shí)與該過程非常相似，但不會(huì)發(fā)生聯(lián)會(huì)和交叉互換。筆者放映動(dòng)畫時(shí)引導(dǎo)學(xué)生想象染色體像是正在跳舞的火柴人，染色體復(fù)制后相當(dāng)于每個(gè)火柴人有了自己固定的舞伴。每對(duì)舞者有且只有對(duì)應(yīng)的親密舞者，它們四者在舞池中跳舞時(shí)都會(huì)靠近對(duì)方。減數(shù)第一次分裂時(shí)這兩對(duì)舞伴中的舞者可能會(huì)交換它們的帽子或腰帶等，完成交換后相互分開到兩個(gè)小舞池中。有絲分裂則是每個(gè)火柴人舞者與自己的固定舞伴分開后到兩個(gè)小舞池中。讓學(xué)生通過想象區(qū)分開兩種細(xì)胞分裂的過程，其后的減數(shù)第二次分裂也可以用這種辦法理解。

利用動(dòng)畫簡要直觀地呈現(xiàn)減數(shù)分裂的過程，并在細(xì)節(jié)之處利用插圖幫助講解。因此，學(xué)生在理解有關(guān)知識(shí)之后，會(huì)利用繪圖方法來領(lǐng)會(huì)這些知識(shí)。當(dāng)學(xué)生在繪圖中遇到細(xì)節(jié)的部分時(shí)也會(huì)參考這些標(biāo)準(zhǔn)插圖，畫出正確的圖形。這樣學(xué)生就能將該過程想成自己感興趣的、容易理解記憶的畫面，把科學(xué)探究過程與興趣愛好結(jié)合，放飛想象。

總之，生物學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)需要細(xì)致的觀察、親身實(shí)踐與適當(dāng)拓展相結(jié)合，以有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)。學(xué)生在觀察中發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)中實(shí)踐，在解決問題與想象中建立科學(xué)思維與探究精神，喚醒學(xué)生的“內(nèi)驅(qū)力”，提升生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

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（責(zé)編 盧建龍）