基于科學探究能力培養(yǎng)的高中生物課堂教學探索

陳貞蓮

（福建省莆田哲理中學，福建莆田 351100）

引 言

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》將“核心素養(yǎng)為宗旨”作為首要基本課程理念。其中，科學探究是學科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容之一，也是近年來高考考查的重要能力之一[1]?？茖W探究是培養(yǎng)學生觀察提問、設計實驗、方案實施和交流討論等能力的過程。本文主要探討如何在課堂教學中提高學生的科學探究能力。

一、創(chuàng)設問題情境課堂，培養(yǎng)科學探究意識

問題是科學探究的出發(fā)點，是培養(yǎng)探究能力的前提[2]。當前，很多中學生的問題意識淡薄，特別是高中生在課堂教學中很少提問題、不敢提問題，甚至不會提問題。因此，培養(yǎng)學生的問題意識是課堂教學的重要環(huán)節(jié)。在實際教學過程中，問題情境的創(chuàng)設可以使學生產(chǎn)生明顯的問題意識傾向，激發(fā)學生的學習動力。

例如，在教學人教版必修三《生態(tài)系統(tǒng)的能量流動》一節(jié)的“能量流動的過程”的內(nèi)容中，教師可以“草→兔子→狼→狐”中能量流經(jīng)“草”的過程為例，以學生認知的最近發(fā)展區(qū)為基礎，設置如下問題串。（1）第一營養(yǎng)級“草”的能量來自哪里？能量是如何輸入第一營養(yǎng)級的？（2）照射在生產(chǎn)者“草”身上的太陽能就是輸入生產(chǎn)者體內(nèi)的能量嗎？生產(chǎn)者固定的能量以什么形式存在哪里？（3）生產(chǎn)者固定的太陽能有幾個去向？嘗試回憶總光合作用量、凈光合作用量、呼吸作用消耗量之間的關系，并加以分析。（4）用于生長發(fā)育和繁殖的能量最后有哪些去向？（5）請嘗試構建能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級的模型。學生在對問題進行推理、分析、類比、解釋、交流的過程中,進一步發(fā)現(xiàn)新的問題,并對問題進行更深入的研究。

學生是課堂的主體，展示學生的思維和探究過程是問題情境式教學中最重要的環(huán)節(jié)。隨著信息技術與課堂的逐漸融合，學生思維的展示形式由簡單的課堂問答、板演，逐步發(fā)展為投影儀、教學助手等手段。教師應為學生提供觀察、思考、探究、表達、交流、表現(xiàn)的機會，使課堂教學更靈動、更活潑，并借以訓練發(fā)展學生的問題意識。實踐證明,運用問題情境組織教學,能有效啟迪學生的思維,培養(yǎng)學生的探究意識和探究精神。

二、充分利用科學史的學習，掌握科學的探究方法

科學的探究方法是提高科學探究能力的基礎。知識的形成和發(fā)現(xiàn)本身就是一個艱難、曲折的過程，生物科學史中的一些經(jīng)典實驗，蘊含著科學家嚴謹?shù)目茖W思維和科學精神，學習科學史，不僅能使學生理解科學的本質(zhì)，同時還能激發(fā)學生對科學的熱愛，幫助學生掌握科學探究的方法。

例如，在教學人教版《遺傳與進化》一課中，教材按照遺傳學發(fā)展史和學生的認知規(guī)律編排了一系列經(jīng)典實驗，如基因在染色體上的實驗證據(jù)是在學生學習了孟德爾“假說——演繹法”的基礎上展開的。在教學過程中，教師可以先介紹性染色體的結(jié)構特點，再引導學生對摩爾根的果蠅雜交實驗結(jié)果提出三種假設。（1）控制白眼的基因只在Y 染色體的非同源區(qū)段上(親本基因型：XX× XYA)；（2）控制白眼的基因只在X 染色體的非同源區(qū)段上(親本基因型：XAXA× XaY)；（3）控制白眼的基因在X、Y 染色體的同源區(qū)段上(親本基因型：XAXA× XaYa)。教師可以引導學生利用遺傳圖解根據(jù)上述假設對果蠅雜交實驗進行解釋、演繹推理，由此發(fā)現(xiàn)，假設（2）和（3）均可成立。此時，教師再設計探究性問題：如何證明眼色基因是位于X 染色體的非同源區(qū)段，還是位于X、Y 染色體的同源區(qū)段？（提示：X 非同源區(qū)段和X、Y 同源區(qū)段的差異主要表現(xiàn)在何種個體上？如何讓其表現(xiàn)出來呢？）

教師通過一系列過程，將科學史實驗的相關背景知識以問題的形式逐步展現(xiàn)出來，引導學生在分析問題、解決問題的過程中體驗科學家勇于實踐的科學精神和科學態(tài)度，讓學生更好地掌握科學探究的方法，為培養(yǎng)學生的科學探究能力提供了有力保障。

三、重視生物實驗教學，提高科學探究能力

生物實驗過程其實就是科學探究的過程，也是提高學生科學探究能力的重要手段[3]。傳統(tǒng)的實驗教學模式往往以教師講授、學生操作為主，缺乏對學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的引導，阻礙了學生科學思維和科學探究能力的發(fā)展。建構主義理論認為，學習應該是學生主動建構知識的過程，而非被動接受或吸收。因此，教師必須轉(zhuǎn)變實驗課的教學理念，將實驗活動的主動權還給學生。

例如，在教學人教版必修一的探究性實驗課《檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)》一課中，大多數(shù)教師為了縮短實驗教學時間，忽略了實驗探究過程，將其變成驗證性實驗。在實際教學中，教師可以提供多樣化的實驗材料，引導學生在自主學習的基礎上進行實驗探究。（1）提供的材料中含有哪些化合物？如何檢測？（2）如何選擇材料進行分組實驗？如何設計實驗方案？（3）花生子葉的處理方法有哪些？通過實驗探究，教師引導學生在觀察、質(zhì)疑、討論、探究、操作、交流中學習和發(fā)展，掌握科學探究的一般方法，提高學生的科學思維和科學探究能力。

在實驗教學中，教師還可以結(jié)合教材內(nèi)容對實驗進行拓展，如在教學人教版必修一《探究植物細胞吸水和失水》實驗中，教師可以增加紫色洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮、0.1g/ml 蔗糖溶液、0.5g/ml 蔗糖溶液、0.1g/ml 胭脂紅溶液、0.05g/ml KNO3溶液、5% NaCl 溶液等材料和試劑，鼓勵學生對實驗大膽質(zhì)疑。（1）實驗材料必須是有顏色的植物細胞嗎？其他材料是否可以？（2）如果改變蔗糖溶液的濃度，實驗結(jié)果是否一致？（3）能否用其他溶液代替蔗糖溶液，實驗結(jié)果是否一致？教師可以根據(jù)上述問題引導學生對問題進行大膽假設，設計實驗進一步探究，分析并得出相應的結(jié)論，提高學生的科學探究能力。

結(jié) 語

綜上所述，在教學過程中，要想實現(xiàn)學生科學探究能力培養(yǎng)目標，就應當營造和諧、民主的教學氛圍。教師應根據(jù)學生的生活經(jīng)驗和所掌握的生物學知識，從生活、科學實例中創(chuàng)設生動的情境和遞進式問題，激發(fā)和推動學生的認知活動、實踐活動與情感活動，培養(yǎng)學生的科學思維，提高學生的科學探究能力。