建構(gòu)科學(xué)探究模式　培養(yǎng)生物學(xué)科核心素養(yǎng)

朱建兵

[摘? ?要]“科學(xué)探究”模式是新課改背景下的一種新教學(xué)模式，旨在引導(dǎo)學(xué)生通過科學(xué)探究積極主動地獲取知識，了解并嘗試應(yīng)用科學(xué)家的科學(xué)思維來進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)。高中生物教學(xué)中，教師建構(gòu)科學(xué)探究模式，讓學(xué)生積極參與提出問題、做出猜想、實(shí)驗(yàn)操作、驗(yàn)證猜想等一系列探究活動，可有效培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]核心素養(yǎng);科學(xué)探究;高中生物

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）29-0089-02

作為教師，所追求的是采用高效、簡捷的教學(xué)方式來讓學(xué)生獲取更多的知識和提升自身的能力。“科學(xué)探究”模式是一種全新的教學(xué)模式。這一模式的施行，需得學(xué)生在課堂中占據(jù)主體地位，積極主動地應(yīng)用科學(xué)家探究問題的思維展開探究活動，并在探究過程中，獲取與掌握相關(guān)知識。通過科學(xué)探究，教師將學(xué)生從固有的思維中解放出來，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，提高學(xué)生的知識水平，促進(jìn)學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)研究的思想和精神，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。要在高中生物教學(xué)中建構(gòu)科學(xué)探究模式，可從以下幾點(diǎn)著手。

一、發(fā)現(xiàn)問題，因勢利導(dǎo)

偉大的發(fā)現(xiàn)往往源自于問題的提出，因此，發(fā)現(xiàn)問題要比解決問題更加重要。在建構(gòu)科學(xué)探究模式的前提下，應(yīng)鼓勵學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中，思維緊跟教師的教學(xué)進(jìn)度，及時(shí)提出自己的異議，發(fā)散自己的思維。這樣，有利于教師及時(shí)捕捉學(xué)生的思維火花和發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問題并予以解決。

例如，在教學(xué)“抗體”這一知識點(diǎn)時(shí)，筆者在講述了抗體的特性（即特異性、大分子性等）后，再講解關(guān)于單克隆抗體采用小白鼠為實(shí)驗(yàn)材料的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這時(shí)，有的學(xué)生提出問題：該實(shí)驗(yàn)所采用的實(shí)驗(yàn)材料為小白鼠，那人是否可以作為實(shí)驗(yàn)材料呢？針對這個問題，筆者沒有正面回答，而是引導(dǎo)學(xué)生思考并鼓勵學(xué)生提出自己發(fā)現(xiàn)的問題，學(xué)生在深入思考后，紛紛表示認(rèn)可這個問題。因此，筆者便向?qū)W生逐一解答，如以小白鼠作為實(shí)驗(yàn)材料是因?yàn)樾“资笈c人類的基因組分十分相似，它也有心臟病、高血壓等病癥，而且生物研究的很多目的均是為了解決人類遇到的問題，因此采用小白鼠作為實(shí)驗(yàn)材料最為適宜。而關(guān)于人能否作為實(shí)驗(yàn)材料這一問題可讓學(xué)生自行探究。最后告知學(xué)生：人類和鼠終是有差別的，而抗體具有特異性，做該研究的目的是為了檢驗(yàn)該技術(shù)和設(shè)想是否具有可行性，而具體在人體上應(yīng)用，所應(yīng)用的是該技術(shù)，而不是該抗體。學(xué)生提出這個問題，反映出學(xué)生對抗體基本知識并沒有全部掌握，由此也顯示了提出問題的重要性。同樣類似的還有在學(xué)習(xí)“減數(shù)分裂”時(shí)，學(xué)生提出問題：雄蜂是如何產(chǎn)生精子，進(jìn)行減數(shù)分裂的？學(xué)生能提出這些極具針對性的問題，從另一個層面上反映出他們都經(jīng)過了認(rèn)真思考。

而在課堂教學(xué)中，教師不應(yīng)因?yàn)閾?dān)心自己解決不了學(xué)生提出的問題，而限制學(xué)生提出問題，局限學(xué)生的思維。建構(gòu)科學(xué)探究模式的精髓就是培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，對于無法解決的問題，教師完全可以留待課后和學(xué)生一起討論。這一模式的實(shí)施，就是要因勢利導(dǎo)地讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

二、提出假設(shè)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

科學(xué)探究重要的一點(diǎn)就是提出假設(shè)，假設(shè)就是學(xué)生將所遇到的問題與所學(xué)的知識相聯(lián)系，通過對問題的深思熟慮，做出一定的邏輯關(guān)系分析所得到的結(jié)果。因此，在科學(xué)探究中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生有依據(jù)性地做出推斷，提出假設(shè)，再深入探究，最后再通過實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證假設(shè)。

例如，在“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中出現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯的問題，分析后認(rèn)為是濾液太少、太稀的原因。因此，筆者引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)解決方案。學(xué)生思考后認(rèn)為，可以利用“薩克斯實(shí)驗(yàn)”中酒精水浴加熱的方式來改善實(shí)驗(yàn)條件，并在筆者的指導(dǎo)下提出了相關(guān)假設(shè)。接下來，利用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。學(xué)生采用菠菜葉為實(shí)驗(yàn)材料，首先進(jìn)行材料處理，除去菠菜葉中脈，將其剪成細(xì)條狀;接著設(shè)置變量，采用熱水浴，溫度分別為30 ℃、50 ℃、70 ℃、90 ℃;然后提取濾液，在試管中加入2 mL的乙醇，與菠菜充分接觸，封閉管口，浸入熱水中進(jìn)行加熱;最后進(jìn)行含量測定。測定后發(fā)現(xiàn)，在熱水浴加熱中，現(xiàn)象明顯，70℃的水浴提取的色素是最多的，檢測時(shí)，葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素分明。

學(xué)生經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)是正確的，學(xué)生會很有成就感，這遠(yuǎn)比解決一道難題所獲得的成就感要大得多，而這種成果，是離不開教師的指引的。學(xué)生的假設(shè)在教師的一步步“套路”之中得以驗(yàn)證，學(xué)生這種發(fā)散思維、深入探究的學(xué)習(xí)方式對培養(yǎng)他們的學(xué)科核心素養(yǎng)是很有幫助的。

三、自主設(shè)計(jì)，優(yōu)化過程

實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)最能體現(xiàn)一個學(xué)生的邏輯思維能力和對知識點(diǎn)及知識點(diǎn)銜接的理解與掌握能力。因此，在科學(xué)探究過程中，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生在提出假設(shè)后，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，以有效驗(yàn)證假設(shè)，并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)操作過程，從而提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。

例如，在教學(xué)“酶”這一內(nèi)容時(shí)，學(xué)生適時(shí)地提出問題：酶對一種物質(zhì)具有轉(zhuǎn)移性，是否對組成單位相同的兩種物質(zhì)也具有轉(zhuǎn)移性呢？對于這個問題，學(xué)生經(jīng)過思考，提出了假設(shè)。此刻，便是引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的時(shí)機(jī)，在筆者的引導(dǎo)下，學(xué)生選取了2 g淀粉酶和98 mL水配制了酶溶液，并使用淀粉溶液和蔗糖溶液做對比，實(shí)驗(yàn)溫度定在60 ℃，是不影響酶活性的。最后，使用斐林試劑鑒定是否產(chǎn)生了還原糖。學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的過程中，筆者認(rèn)為最大的亮點(diǎn)在于指出蔗糖溶液需現(xiàn)用現(xiàn)配，避免外界因素造成實(shí)驗(yàn)偏差。學(xué)生的這個方案是沒有問題的，且對所有因素都有所考慮。

建構(gòu)科學(xué)探究模式，就是促使學(xué)生擁有科學(xué)家的思維，能在分析和解決問題時(shí)做到有根有據(jù)。學(xué)生的思維具有邏輯性，思考問題會更加全面，這對科學(xué)探究模式的建構(gòu)和核心素養(yǎng)的培養(yǎng)都具有重大意義。

四、交流反思，碰撞火花

交流是科學(xué)探究中必不可少的環(huán)節(jié)，在交流過程中，學(xué)生的探究方法得以完善，同時(shí)可將探究成果與其他同學(xué)分享。而且在思維碰撞的過程中，學(xué)生易于發(fā)現(xiàn)自身的不足并且得以反思與彌補(bǔ)。因此，在科學(xué)探究過程中，要為學(xué)生創(chuàng)建交流互動的良好環(huán)境。

例如，在“DNA粗提取和鑒定”這一實(shí)驗(yàn)中，由于實(shí)驗(yàn)器材有限，每組學(xué)生只得到一塊紗布用于過濾，在最后分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，學(xué)生得到的結(jié)果與預(yù)期不一致，且實(shí)驗(yàn)操作的難度也很大。對此，筆者為學(xué)生創(chuàng)建了一個交流的平臺，讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的分享，及對實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果的交流討論。學(xué)生在交流中指出：在做此類過濾性實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果最后要獲取的是濾液，則會選擇將紗布疊為兩層，以獲取成分較高的濾液，這樣濾渣會很少，而若是要獲取黏稠物，則要把紗布疊為四層，“隨機(jī)應(yīng)變”確保有效過濾。這一交流啟發(fā)了很多學(xué)生的思維，學(xué)生紛紛改進(jìn)自己的方案，最后都得到了預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

這樣交流，不但促進(jìn)學(xué)生總結(jié)反思，提升學(xué)生的思維能力，也有利于學(xué)生深入進(jìn)行科學(xué)探究。而這種環(huán)境不代表教師可以置身事外，而是要引導(dǎo)學(xué)生向一個正確的思維方向考慮，且學(xué)生的交流不可以局限于對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的交流，更多地需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方法上的交流。

“科學(xué)探究”這種新型的教學(xué)模式非常符合當(dāng)下的教育背景，它讓學(xué)生從“應(yīng)用型”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皠?chuàng)造型”，可有效幫助學(xué)生形成科學(xué)家的思維，使思維更加縝密和具有邏輯性，可以促進(jìn)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出假設(shè)、解決問題。這種模式最突出的特點(diǎn)就是打破了學(xué)生傳統(tǒng)、被動的思維方式。對此，在高中生物教學(xué)中教師應(yīng)適時(shí)尋找新的教學(xué)方法，積極建構(gòu)科學(xué)探究模式，從而培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

（責(zé)任編輯 黃春香）