將探究做到實(shí)處滲透生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

段中紅

摘要：以“探究種子萌發(fā)的環(huán)境條件”教學(xué)為例，探討在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中將探究做到實(shí)處的方法，以引導(dǎo)學(xué)生在循序漸進(jìn)的探究過程中獲取知識，體驗(yàn)探究的樂趣與意義，滲透生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：科學(xué)探究;實(shí)驗(yàn);生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

中圖分類號：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

1引言

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）提出：倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，力圖改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，幫助學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。生物學(xué)的發(fā)展和提高是“實(shí)踐一理論一再實(shí)踐一再理論”的循環(huán)過程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生獲取知識和方法、提升能力的有效途徑，是滲透生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)——科學(xué)思維、科學(xué)探究等的重要載體。

“教為主導(dǎo)，學(xué)為主體”的教學(xué)理念要求教師創(chuàng)設(shè)以學(xué)生為中心的課堂環(huán)境，要發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，引導(dǎo)學(xué)生按照“發(fā)現(xiàn)問題——提出問題——作出假設(shè)——制定計(jì)劃——實(shí)施計(jì)劃——得出結(jié)論——表達(dá)交流”的探究過程，完成實(shí)驗(yàn)。這樣的實(shí)驗(yàn)課堂避免了將探究性實(shí)驗(yàn)做成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，將探究實(shí)驗(yàn)做到實(shí)處，培養(yǎng)了學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

在教學(xué)實(shí)踐中，筆者發(fā)現(xiàn)雖然實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中學(xué)生的主體作用很重要，但教師的主導(dǎo)作用不能忽視;教師要在實(shí)驗(yàn)前精心設(shè)計(jì)準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)中適時引導(dǎo)和大膽放手，針對實(shí)驗(yàn)后產(chǎn)生的生成性問題要引導(dǎo)學(xué)生二次探究。下面以“探究種子萌發(fā)的環(huán)境條件”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，談一談如何在實(shí)驗(yàn)中啟發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維，進(jìn)行“真”探究。

2精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，將科學(xué)探究做到實(shí)處，避免“偽”探究

核心素養(yǎng)是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中逐漸形成和發(fā)展起來的，它的形成是循序漸進(jìn)的?？茖W(xué)思維和科學(xué)探究是核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容。科學(xué)思維幾乎貫穿于初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的始終，而科學(xué)探究只是體現(xiàn)在初中生物學(xué)的一部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。教師要充分利用這些實(shí)驗(yàn)，來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

科學(xué)探究側(cè)重于學(xué)生獲取知識的過程，但是初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于課堂時間的限制，很多學(xué)生就是根據(jù)書上的實(shí)驗(yàn)步驟，一步一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這是種“偽”探究，不能體現(xiàn)科學(xué)探究對于學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，也失去了科學(xué)探究的意義。教師要遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，按照學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題一自主設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)一從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中發(fā)現(xiàn)新問題一進(jìn)一步探究的順序來組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生“跳起來摘到果實(shí)”。在學(xué)生思維的最近發(fā)展區(qū)內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生才會有探究的興趣和信心。

探究性學(xué)習(xí)需要教師在教學(xué)中以探究活動為載體，創(chuàng)設(shè)有效的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生提出迫不及待想要探究的問題，師生共同交流，在有限的課堂時間里，教師要引導(dǎo)學(xué)生先探討一些具有思維價值的問題。

在實(shí)施七年級上冊“探究種子萌發(fā)的環(huán)境條件”實(shí)驗(yàn)時，學(xué)生由于知識、經(jīng)驗(yàn)等限制，設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)方案的能力還是很薄弱的。如果學(xué)生一開始就從影響種子萌發(fā)的多個條件一起著手設(shè)計(jì)，必然會有很大的困難，無從下手。本節(jié)實(shí)驗(yàn)探究課就是以《課程標(biāo)準(zhǔn)》為依據(jù)，基于學(xué)生的認(rèn)知水平，引導(dǎo)學(xué)生在循序漸進(jìn)中探究，進(jìn)而獲取知識，激發(fā)其科學(xué)探究的興趣，體驗(yàn)到探究的樂趣與意義。

2.1問題情境導(dǎo)入，使學(xué)生從感性認(rèn)識上升到理性思考

在探究“種子萌發(fā)的環(huán)境條件”時，教師首先讓學(xué)生從生活經(jīng)驗(yàn)和已有的知識出發(fā)，誦讀姚鼐的《山行》：“布谷飛飛勸早耕，舂鋤撲撲趁初晴。千層石樹通行路，一帶山田放水聲?！苯處熡晒旁娗榫硨?dǎo)入，使學(xué)生感受春耕的喜悅熱鬧、新生命開始的希望。教師提出問題：“一年之計(jì)在于春”，春天是大多數(shù)作物的播種季節(jié)。為什么種子在春天播下去容易長出幼苗？將學(xué)生從感性認(rèn)識帶到理性思考后，追問“種子的萌發(fā)需要哪些環(huán)境條件？學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和教師提供的資料，嘗試回答。教師繼續(xù)追問：如何證明自己的答案是正確的呢？引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入了深度思考，請學(xué)生提出自己想要去探究的問題，然后引導(dǎo)學(xué)生分小組設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)，請學(xué)生交流小組的設(shè)計(jì)方案。

2.2學(xué)生設(shè)計(jì)引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，循序漸進(jìn)地探究，潛移默化地提高學(xué)生的科學(xué)思維

學(xué)生分小組設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)，有的小組把所有條件一起探究，分不清實(shí)驗(yàn)組和對照組。筆者要求每個小組設(shè)計(jì)圍繞一個變量的對照實(shí)驗(yàn)，分小組討論交流。為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)的高效，教師可以引導(dǎo)學(xué)生同時探究幾個條件，其中先設(shè)計(jì)一個適合種子萌發(fā)的這一組作為對照組，再分別設(shè)計(jì)某一個欠缺的環(huán)境條件作為變量來研究的這一組為實(shí)驗(yàn)組，由淺入深。這樣既降低了學(xué)生探究的難度，也符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

學(xué)生分小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時，還有幾個難點(diǎn)需要突破，如實(shí)驗(yàn)材料的處理選擇，圍繞空氣這個變量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。其中對于如何設(shè)置缺氧的環(huán)境這個難點(diǎn)，很多學(xué)生提出，將瓶蓋擰緊或用真空泵將瓶子的空氣抽盡。第一種方法不合理，第二種方法操作起來不容易，教師聯(lián)系學(xué)生游泳的生活經(jīng)驗(yàn)來啟發(fā)學(xué)生的思維，引導(dǎo)學(xué)生得出選擇使用浸沒種子的方法來營造缺氧的環(huán)境，突破了這個難點(diǎn)。再如，教師引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)過程中：一個實(shí)驗(yàn)組中的培養(yǎng)皿放冰箱里，另外三個放櫥柜里而不是桌上的目的是什么？學(xué)生通過小組討論，得出：這樣設(shè)計(jì)既營造了無光的環(huán)境，也保證了冰箱里的實(shí)驗(yàn)組和2號對照組的變量只有一個。教師要強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中每一步的設(shè)計(jì)實(shí)施，都要嚴(yán)謹(jǐn)，以此保證變量的唯一性。

如果探究的問題一開始難度太大，學(xué)生自然會退縮，不敢嘗試。這種循序漸進(jìn)的引導(dǎo)可以突破難點(diǎn)，既激發(fā)了學(xué)生科學(xué)探究的欲望，也為終身學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

3注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)的引申拓展，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展

探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)符合“實(shí)踐——認(rèn)識——再實(shí)踐——再認(rèn)識”的認(rèn)識規(guī)律。教師在課前要準(zhǔn)備充分，預(yù)設(shè)些“意外”的結(jié)果。如果只根據(jù)教科書的資料啟示開展實(shí)驗(yàn)，就只需要探究種子萌發(fā)的三個環(huán)境條件：一定的水分、適宜的溫度、充足的空氣。這節(jié)教材中實(shí)驗(yàn)材料也只需要大豆、紅豆、綠豆等對光不敏感的種子。但是，影響種子萌發(fā)的條件不僅僅是這三個，為了給學(xué)生的探究學(xué)習(xí)提供更多的鍛煉機(jī)會，筆者特意準(zhǔn)備了萵苣種子這種對光敏感的植物種子。教師把這個“意外”的種子帶到實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生觀察了實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，會進(jìn)一步產(chǎn)生疑問，為什么萵苣種子沒萌發(fā)？這樣就激發(fā)他們產(chǎn)生進(jìn)一步去探究光對植物種子萌發(fā)的影響。學(xué)生對探究有了進(jìn)一步的認(rèn)識，并產(chǎn)生繼續(xù)設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究的興趣。由于一節(jié)課無法觀察到二次探究的結(jié)果，興趣小組的學(xué)生提前探究，再在課堂上向其他同學(xué)展示了實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。這樣學(xué)生能夠輕松得出光對大豆、紅豆、綠豆種子的萌發(fā)無影響，但是對萵苣種子的萌發(fā)有影響，從而進(jìn)一步得出：光不是某些植物種子萌發(fā)的必要條件。

通過這樣既充分又有意外的準(zhǔn)備，能讓學(xué)生真正理解探究實(shí)驗(yàn)的意義，激發(fā)他們學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高了學(xué)生對現(xiàn)象的觀察、問題的探究、概念的形成，使知識的理解、結(jié)論的檢驗(yàn)、思維的發(fā)展融為一體，非常有利于學(xué)生掌握科學(xué)的邏輯思維方法和提高解決問題的能力。

4創(chuàng)設(shè)新情境，鼓勵學(xué)生提出新問題，課外滲透科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)

傳統(tǒng)的教學(xué)是把問題在課堂上弄懂，走出課堂就沒有問題了，這是片面的教學(xué)觀。現(xiàn)代的教學(xué)理論認(rèn)為，問題的解決不是最終目的，而是在解決問題以后，鼓勵學(xué)生提出新的問題，帶著新問題走出課堂，才有利于進(jìn)一步提升學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

學(xué)生在第一次探究“種子萌發(fā)的環(huán)境條件”時，在“意外”萵苣種子的設(shè)計(jì)情境下，發(fā)現(xiàn)了新的問題，并產(chǎn)生進(jìn)一步探究的欲望。經(jīng)過二次探究，學(xué)生對種子萌發(fā)的環(huán)境條件這部分知識把握的更加全面、科學(xué)，培養(yǎng)了邏輯嚴(yán)密的思維。種子有千千萬萬，如果要把每一種種子萌發(fā)的環(huán)境條件都證實(shí)，是很困難的，但是要證實(shí)哪種環(huán)境不適合種子的萌發(fā)還是很容易的。教師要引導(dǎo)學(xué)生意識到“證實(shí)”很難做到，但“證偽”是可以做到的。學(xué)生繼續(xù)探究在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的新問題，是真正實(shí)現(xiàn)以生為本的體現(xiàn)。

伽利略曾說過：“科學(xué)的真理不應(yīng)該在古代圣人的蒙著灰塵的書上去找，而應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)中和以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的理論中去找?！痹诔踔须A段，通過生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，尤其是探究實(shí)驗(yàn)，更能幫助學(xué)生形成科學(xué)的思維，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，滲透生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。教師備課時，精心設(shè)計(jì)每個環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生探究有思維價值的問題，使學(xué)生體會到科學(xué)探究是解決問題的主要途徑，體驗(yàn)到每次探究的喜悅。