基于“精準(zhǔn)教學(xué)”視角例談科學(xué)探究能力的培養(yǎng)

甘耀平

摘要：概述如何在高中生物學(xué)教學(xué)中通過(guò)精做教材實(shí)驗(yàn)、精學(xué)生物學(xué)史、精設(shè)實(shí)驗(yàn)專題、精準(zhǔn)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)等途徑提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。

關(guān)鍵詞：精準(zhǔn)教學(xué);科學(xué)探究;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

精準(zhǔn)教學(xué)（Precision Teaching）是基于斯金納的行為主義學(xué)習(xí)理論而提出的，主張學(xué)習(xí)即操作性條件反射，以流暢度作為衡量學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)展的指標(biāo)。精準(zhǔn)教學(xué)是一種高效的知識(shí)與技能的教學(xué)方法，可促使學(xué)習(xí)者取得學(xué)業(yè)進(jìn)步，也是補(bǔ)救學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)能力不足的有效策略。在學(xué)生發(fā)展的核心素養(yǎng)體系中，科學(xué)探究是核心素養(yǎng)的重要組成部分，也是高中生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的構(gòu)成要素。如何通過(guò)精準(zhǔn)教學(xué)提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，筆者在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行了積極嘗試。

1精做教材實(shí)驗(yàn)，在實(shí)踐中提升科學(xué)探究能力

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱《新標(biāo)準(zhǔn)》）在教學(xué)實(shí)施建議中明確提出要加強(qiáng)和完善生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，指出實(shí)驗(yàn)教學(xué)是生物學(xué)課程的特點(diǎn)，也是生物學(xué)教學(xué)的基本形式之一。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是促成學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要支撐。培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，教師應(yīng)加強(qiáng)生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，增加學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐和體驗(yàn)的機(jī)會(huì)。

例如，在進(jìn)行“檢測(cè)生物組織中的糖類、油脂和蛋白質(zhì)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，除了給學(xué)生提供白梨、花生和豆?jié){三種典型實(shí)驗(yàn)材料，教師還可提供甘蔗、番茄、西瓜、面粉、食用油等常見(jiàn)材料。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生思考：教材為什么選擇梨、花生和豆?jié){作為典型的實(shí)驗(yàn)材料？有其他替代的材料嗎？如果用其他材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果又會(huì)如何？每一種生物組織是否只含一種物質(zhì)？能不能通過(guò)本實(shí)驗(yàn)檢測(cè)出一種生物組織中含有的不同物質(zhì)？這樣在教材原有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)提供更為豐富的實(shí)驗(yàn)材料，使原本的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)具有了一定的探索空間。在實(shí)驗(yàn)中，教師激發(fā)了學(xué)生的主動(dòng)思考和積極探究，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)材料的選擇和實(shí)驗(yàn)操作要求等都有了更深刻的理解，在強(qiáng)化生物學(xué)概念的同時(shí)，也培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)探究能力?！犊荚囌f(shuō)明》明確規(guī)定了19個(gè)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)涉及大量生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)方法和基本技能，是高中生物學(xué)課程的基礎(chǔ)，也是生物學(xué)課程價(jià)值的體現(xiàn)。教材中的每個(gè)實(shí)驗(yàn)都涵蓋了實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)論等實(shí)驗(yàn)的組成要素。教師只有重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生精做教材中這些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，才能使學(xué)生身臨其境，真正提高學(xué)生的動(dòng)手能力和科學(xué)探究能力，發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

2精學(xué)生物學(xué)史，在模仿中提升科學(xué)探究能力

生物科學(xué)史反映了科學(xué)家的探究活動(dòng)與方法，能夠?yàn)閷W(xué)生理解科學(xué)探究，掌握科學(xué)方法提供范例?！缎抡n標(biāo)》在實(shí)施建議中也提出要注重生物科學(xué)史和科學(xué)本質(zhì)的學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)生物科學(xué)史能使學(xué)生沿著科學(xué)家探索生物世界的道路，理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的思路和方法，學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神，這對(duì)提高學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)很有意義。教師組織學(xué)生對(duì)生物科學(xué)史中的這些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)進(jìn)行精心學(xué)習(xí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，有利于學(xué)生在模仿中提高科學(xué)探究能力。

例如，對(duì)生長(zhǎng)素發(fā)現(xiàn)史的教學(xué)，浙科版的教材介紹了達(dá)爾文父子實(shí)驗(yàn)、丹麥植物學(xué)家波森·詹森實(shí)驗(yàn)和溫特實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都蘊(yùn)含了生物學(xué)重要的科學(xué)實(shí)驗(yàn)思想和巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。在學(xué)習(xí)達(dá)爾文父子實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可提出以下問(wèn)題，以引發(fā)學(xué)生的探究學(xué)習(xí)：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明植物幼苗具有向光性？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明向光性與尖端的存在有關(guān)？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明植物感光部位在尖端？該實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸鍪裁赐普?？在學(xué)習(xí)波森·詹森實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可引導(dǎo)學(xué)生思考該實(shí)驗(yàn)的自變量和因變量分別是什么，無(wú)關(guān)變量有哪些？該實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論？在學(xué)習(xí)溫特實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生思考，溫特對(duì)波森·詹森做了哪些技術(shù)改進(jìn)？溫特在實(shí)驗(yàn)中如何控制實(shí)驗(yàn)變量？該實(shí)驗(yàn)有哪些對(duì)照方式？溫特實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論？教師通過(guò)精心設(shè)問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生精心思考，讓學(xué)生真正體驗(yàn)科學(xué)探究的一般過(guò)程，理解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本原則，并將這些科學(xué)的思維品質(zhì)和科學(xué)方法內(nèi)化為自己的思維方法和行為方式，學(xué)會(huì)按照科學(xué)家們認(rèn)識(shí)世界的方法去從事學(xué)習(xí)和研究，學(xué)會(huì)獨(dú)立觀察問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。

3精設(shè)實(shí)驗(yàn)專題，在強(qiáng)化中提升科學(xué)探究能力

精準(zhǔn)教學(xué)理論指出，教學(xué)就是提出學(xué)生應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)并對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行控制，輔以訓(xùn)練、反饋和糾正性補(bǔ)救等措施，形成所要求的行為即達(dá)到目標(biāo)并立即給予強(qiáng)化;對(duì)于那些偏離目標(biāo)或未達(dá)到目標(biāo)的行為，則在不斷強(qiáng)化的前提下進(jìn)行糾正?！犊荚囌f(shuō)明》對(duì)科學(xué)探究能力的考查主要包括：能將高中教材實(shí)驗(yàn)所涉及的方法和技能進(jìn)行綜合運(yùn)用;能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，提出或完善實(shí)驗(yàn)思路，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行分析、解釋和處理;能對(duì)一些生物學(xué)問(wèn)題進(jìn)行初步探究;能對(duì)一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案做出恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)和修訂。教師應(yīng)結(jié)合這些能力要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)專題教學(xué)，在專題強(qiáng)化中切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)綜合能力。

實(shí)驗(yàn)專題可以從判斷實(shí)驗(yàn)類型、明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒎治鰧?shí)驗(yàn)原理、選擇實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論等方面進(jìn)行系統(tǒng)教學(xué)和復(fù)習(xí)。實(shí)驗(yàn)類型可分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與探究性實(shí)驗(yàn)。前者是驗(yàn)證研究對(duì)象的己知屬性、特征及與其他因素的關(guān)系;后者是探索研究對(duì)象的未知屬性、特征及與其他因素的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿枋龅氖亲宰兞繉?duì)因變量的影響，實(shí)驗(yàn)原理是利用適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)材料，闡述自變量引起因變量變化的原因。實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡目疾樵?013年浙江省實(shí)驗(yàn)題中出現(xiàn)，而實(shí)驗(yàn)原理的考查在2018年4月選考和2019年4月浙江省實(shí)驗(yàn)題中均出現(xiàn)過(guò)，特別是原理的回答得分率都不高，教師在教學(xué)中需加以重視。實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)和完善是最常見(jiàn)的考查方式，2017年11月選考和2019年4月選考浙江省的實(shí)驗(yàn)題中均以考查實(shí)驗(yàn)步驟為主。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案要依據(jù)單一變量原則和平行重復(fù)原則，合理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分組，注意掌握實(shí)驗(yàn)步驟書寫的一般方法，提高得分率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)常通過(guò)表格、坐標(biāo)曲線或文字描述等表達(dá)方式進(jìn)行考查，教師應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生圖表設(shè)計(jì)的基本方法和格式，提高學(xué)生的答題規(guī)范。在實(shí)驗(yàn)專題教學(xué)中，教師通過(guò)優(yōu)選實(shí)驗(yàn)試題輔以針對(duì)性訓(xùn)練，對(duì)達(dá)到目標(biāo)的學(xué)生給予強(qiáng)化，對(duì)于那些偏離目標(biāo)或未達(dá)到目標(biāo)的學(xué)生在強(qiáng)化中進(jìn)行糾正，最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)達(dá)成。教師通過(guò)精心組織和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)專題教學(xué)，在不斷強(qiáng)化中提高學(xué)生理解與表達(dá)能力、實(shí)驗(yàn)與探究能力等實(shí)驗(yàn)綜合能力。

4精準(zhǔn)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)，在反饋中提升科學(xué)探究能力

精準(zhǔn)教學(xué)中的最大“精準(zhǔn)”在于教學(xué)評(píng)價(jià)，而衡量教學(xué)是否達(dá)到目標(biāo)、學(xué)生是否真正掌握知識(shí)或技能，關(guān)鍵在于檢測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)的行為過(guò)程及其反應(yīng)。信息技術(shù)的發(fā)展為精準(zhǔn)教學(xué)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。在教學(xué)過(guò)程中，教師可以根據(jù)學(xué)生日常的練習(xí)、測(cè)量與記錄情況，并通過(guò)頻繁監(jiān)測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為狀態(tài)采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，以獲得學(xué)生的發(fā)展情況。提升學(xué)生的探究能力，還需要教師在教學(xué)中結(jié)合個(gè)性化的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，及時(shí)反饋，不斷強(qiáng)化。

例如，基于網(wǎng)絡(luò)的閱卷系統(tǒng)給教學(xué)診斷和評(píng)價(jià)帶來(lái)了極大便利。每次閱卷后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成各種考試數(shù)據(jù)，教師通過(guò)信息化條件下產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)，對(duì)學(xué)生每次考試的實(shí)驗(yàn)試題答題情況進(jìn)行分類匯總和精準(zhǔn)分析，精準(zhǔn)定位學(xué)生在訓(xùn)練過(guò)程中知識(shí)掌握的薄弱點(diǎn)，分析典型錯(cuò)誤，精透研究學(xué)生在知識(shí)和技能上存在的不足，與學(xué)生共同探討、交流，提煉出解決問(wèn)題的方法和策略，并通過(guò)變式強(qiáng)化訓(xùn)練及時(shí)反饋目標(biāo)達(dá)成情況，在診斷——反饋的循環(huán)過(guò)程中不斷提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。在教學(xué)過(guò)程中，教師利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，使教學(xué)評(píng)價(jià)和能力培養(yǎng)更為及時(shí)、精準(zhǔn)和個(gè)性化，也更為有效。