基于高中生物實驗的科學(xué)探究能力培養(yǎng)

江振根

（福建省三明市建寧縣第一中學(xué)，福建三明 354500）

引言

實驗教學(xué)不僅可以讓學(xué)生直觀地理解生物知識，還能拓展學(xué)生的思維，增強探究能力和實踐操作能力。這能夠幫助學(xué)生在實驗過程中更深入地理解生物知識，并將所學(xué)知識應(yīng)用于實際，從而促進學(xué)生全面發(fā)展。

一、創(chuàng)設(shè)問題情境，培養(yǎng)探究意識

生物教師要想提升學(xué)生的生物核心素養(yǎng)中的科學(xué)探究能力，創(chuàng)設(shè)問題情境就是一種行之有效的方法。讓學(xué)生在問題情境的驅(qū)動下，在學(xué)習(xí)的過程中主動植入自己的思考和探究，教師也可以根據(jù)學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況找到學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，并按照相關(guān)的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān)聯(lián)性的“問題串”，以此為載體展開課堂有效教學(xué)，將其貫穿到教學(xué)活動中的各個環(huán)節(jié)。

（一）巧借“問題串”，有效激發(fā)學(xué)生的求知欲

在實際教學(xué)過程中，教師應(yīng)當將教學(xué)目標設(shè)計成帶有內(nèi)在邏輯關(guān)聯(lián)的、貼近學(xué)生認知水平的“問題串”，對學(xué)生的探究潛能進行有效挖掘，充分激發(fā)和調(diào)動學(xué)生的好奇心、求知欲，讓學(xué)生能夠因此產(chǎn)生積極的情感體驗和濃厚的學(xué)習(xí)興趣。例如，在教學(xué)人教版高中生物必修1“體驗制備細胞膜的方法”這一內(nèi)容時，教師可結(jié)合教學(xué)的重難點，拋出以下幾個具有內(nèi)在關(guān)聯(lián)的問題：能直接進行細胞膜觀察嗎？細胞膜有哪些功能？細胞膜的組成成分是什么？為什么細胞壁不是生命系統(tǒng)的邊界？然后，教師通過生活中的實例設(shè)置問題，引導(dǎo)學(xué)生分析，再引出細胞膜的成分，這同時將“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的學(xué)科思想在課堂上進行滲透。最后教師再引導(dǎo)學(xué)生深入思考并感悟，系統(tǒng)的邊界不是空間上的外圍，而是具有特定的結(jié)構(gòu)和功能，這對整個系統(tǒng)具有重要意義，這對學(xué)生系統(tǒng)思維的培養(yǎng)也大有裨益。這一連串具有內(nèi)在聯(lián)系又相互遞進的問題使學(xué)生的探究學(xué)習(xí)，讓學(xué)生一探到底。它既檢驗了學(xué)生的自我學(xué)習(xí)成果，又形成了具有探究品質(zhì)的高質(zhì)量課堂。

（二）利用“問題串”，拓展學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的深度和廣度，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維

在“問題串”的教學(xué)模式中，教師要根據(jù)教學(xué)實際情況進行大膽的實踐和創(chuàng)新，驅(qū)動學(xué)生進行主動探究和主動思考。這樣不僅可以將學(xué)生的問題意識激發(fā)出來，還能對學(xué)生思維的廣度和深度進行有效的拓展。例如，在人教版高中生物必修1“植物細胞的吸水與失水”的教學(xué)中，教師可以利用“問題串”，創(chuàng)新實驗教學(xué)觀念。如教師可以拋出問題：“對臨時裝片進行了幾次觀察，每次觀察的現(xiàn)象是什么？是否只有外表皮細胞才具有這一特性？對其他無顏色細胞該怎樣觀察？”這樣能夠引導(dǎo)學(xué)生通過其他的實驗方式來驗證或者鞏固所學(xué)知識。教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用白菜葉等材料來進行實驗操作，那同樣可以完成實驗過程，達到實驗?zāi)康摹Ｔ谶@一過程中，學(xué)生的創(chuàng)新思維得到了培養(yǎng)和鍛煉，探究意識也逐漸得到了一定程度的培養(yǎng)和增強[1]。

二、改進教學(xué)方法，重視探究過程

首先，教師要指導(dǎo)學(xué)生對探究方法進行了解和掌握，這也是實施探究性學(xué)習(xí)的一個重要目標。教師只有先讓學(xué)生掌握探究學(xué)習(xí)的方法，才能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度由“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”，從“學(xué)會”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皶W(xué)”。例如，在開展“觀察葉綠體”實驗活動之前，教師要讓學(xué)生先弄清楚自己要“觀察什么”“如何觀察胞質(zhì)環(huán)流現(xiàn)象”，再進一步探究“如何加強胞質(zhì)環(huán)流現(xiàn)象”。通過這一系列實驗問題的解決可使學(xué)生先明確實驗?zāi)康?，再細致地、有目標地去進行觀察活動，并進一步完成探究，從而培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實踐能力，進而培養(yǎng)和開發(fā)學(xué)生的探究能力。

其次，教師要根據(jù)實際情況采取小組合作的學(xué)習(xí)模式。采取小組合作探究的方式，可以將學(xué)生智慧匯聚起來，讓學(xué)生的思維相互碰撞，以拓寬學(xué)生的視野，減少學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，還可以讓學(xué)生的科學(xué)探究思維以及能力在交流討論中得到訓(xùn)練和強化。例如，在開展“低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化”實驗時，教師可以設(shè)計這樣一組問題以供學(xué)生在實驗操作后分小組一起討論：為什么選擇觀察根尖的分生區(qū)？分生區(qū)會發(fā)生減數(shù)分裂嗎？基于此，教師可以指導(dǎo)學(xué)生通過合作探究來加深對相關(guān)概念的理解。在相互交流的過程中，有學(xué)生提出與減數(shù)分裂無關(guān)，根尖分生區(qū)進行的是有絲分裂，選擇原因是其分化程度低，有絲分裂旺盛，易于誘導(dǎo)，減數(shù)分裂發(fā)生在生殖細胞中。學(xué)生通過這樣的合作探究對概念的理解會更加清楚，分析得會更加透徹，得出來的結(jié)論也就更加準確。

三、拓展實驗教學(xué)，培養(yǎng)探究能力

生物實驗教學(xué)具有較強的實踐性，學(xué)生在實驗過程中不僅要動腦還要動手，在動手過程中可以加強對一些理論知識的認識，實踐水平也因此得到有效的提升。例如，在進行“植物細胞的吸水與失水”的實驗教學(xué)的時候，筆者先帶領(lǐng)學(xué)生做一個演示性的實驗，達到教學(xué)目標以后，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的實際情況引導(dǎo)學(xué)生向探究的方向逐步邁進：（1）實驗操作是否可以進一步簡化，以實現(xiàn)實驗效率的提高？（2）除了蔗糖溶液外，是否可以使用其他的試劑？然后讓學(xué)生帶著這些問題進行驗證和探索，在此基礎(chǔ)上深化學(xué)生對相關(guān)知識的理解，提高學(xué)生的實踐水平。學(xué)生經(jīng)過探討、實踐和思考之后，得出如下結(jié)論：（1）實驗操作可以進一步簡化，如直接掀開蓋玻片，滴加蔗糖溶液，這樣做既可以省略幾次重復(fù)滴加試劑以及利用吸水紙吸引的步驟，縮短操作時間，又可以防止實驗操作者因為操作不當而對顯微鏡造成污染；（2）蔗糖溶液有較強的黏性，容易對顯微鏡造成污染，該實驗可以使用其他的試劑，如KNO3代替，KNO3的使用還省略了給植物細胞滴加清水的步驟，而發(fā)生質(zhì)壁分離的自動復(fù)原。再如，在實施“觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂”的實驗中，筆者引導(dǎo)學(xué)生對實驗進行改進：由于根尖分生區(qū)長度僅為2～3mm，這導(dǎo)致實驗過程中的解離、漂洗、染色步驟存在鑷取的困難，使根尖極易破碎，對此，實驗步驟改進為先剪取根尖1cm進行前三個步驟，再在制片環(huán)節(jié)剪取靠根尖分生區(qū)部位的2～3mm。

這種基于課本實驗，適度拓展改進實驗，提出新的實驗問題的教學(xué)方法，讓學(xué)生在進行新的實驗設(shè)計和實施的探究過程中，其科學(xué)探究能力也得到了培養(yǎng)。在結(jié)合教材理論和實驗方法的基礎(chǔ)上，學(xué)生在教師的引領(lǐng)和幫助下，通過相互探討，大部分都能獨立進行實驗設(shè)計、開展實驗、分析實驗結(jié)果和討論交流實驗結(jié)論等，從而充分挖掘和拓展了課本實驗，在實驗原理、材料、步驟、結(jié)論交流等方面也發(fā)揮了學(xué)生的積極作用。

結(jié)語

總而言之，實驗教學(xué)是素質(zhì)教育背景下的重要模式之一，在高中生物實驗教學(xué)中，教師要擺脫傳統(tǒng)思維的束縛，確立與人才培養(yǎng)主題相符的教學(xué)理念和教學(xué)模式，以激發(fā)學(xué)生的實驗興趣為切入點，進而增強學(xué)生的自主探究能力、觀察和分析問題的能力，提高教學(xué)的有效性。