利用探究實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)

■天津市武清區(qū)楊村第一中學(xué) 王 旭

生物學(xué)是一門基于實(shí)驗(yàn)的學(xué)科，探究性實(shí)驗(yàn)是其重要組成部分，探究實(shí)驗(yàn)可培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，有利于提高學(xué)生獨(dú)立獲取知識(shí)的能力。但受各種因素的影響，教師容易將探究性實(shí)驗(yàn)作為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前已經(jīng)知道實(shí)驗(yàn)結(jié)論，教師再講解實(shí)驗(yàn)操作步驟，讓學(xué)生按照已有步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生沒(méi)有任何思考空間、創(chuàng)新的機(jī)會(huì)。在這種“重結(jié)果、輕過(guò)程”的授課模式下，學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和能動(dòng)性幾乎完全喪失，學(xué)生只知其然而不知其所以然。

一、開展探究實(shí)驗(yàn)的意義

教師可通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生親歷探究實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)其良好的科學(xué)思維，并形成一定的科學(xué)探究能力。探究性實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的主要區(qū)別是前者實(shí)驗(yàn)結(jié)果不確定，這對(duì)于學(xué)生養(yǎng)成敢質(zhì)疑、能接受質(zhì)疑的品質(zhì)非常重要。此外，開展探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠?yàn)閷W(xué)生提供更多觀察、思考的空間，這對(duì)于提高學(xué)生的創(chuàng)新能力十分有效。在探究實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生對(duì)于待探究的問(wèn)題可作出不同的假設(shè)，針對(duì)不同的假設(shè)討論出合理的實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，在調(diào)動(dòng)學(xué)生的探究欲望的同時(shí)能使其從根本上明確實(shí)驗(yàn)原理。另外，探究性實(shí)驗(yàn)可充分激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)的課堂上將能夠做到積極思考、主動(dòng)發(fā)言、樂(lè)于探討。

二、利用探究過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)

探究性實(shí)驗(yàn)?zāi)茏寣W(xué)生在活動(dòng)中學(xué)習(xí)，在活動(dòng)中思維，在活動(dòng)中發(fā)展。學(xué)生是課堂的主人，學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)應(yīng)該握在他們手中，教師只是活動(dòng)的組織者，應(yīng)積極搭建平臺(tái)，讓學(xué)生親歷實(shí)驗(yàn)探究，在課堂上發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

（一）通過(guò)問(wèn)題串引導(dǎo)學(xué)生開展探究

探究性實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是核心內(nèi)容，如何引導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是教學(xué)中的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。尤其是高中低年級(jí)的學(xué)生接觸生物學(xué)時(shí)間短，思維局限性大，很難單獨(dú)完成合理且完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。因此在此過(guò)程中，教師需要做好充分的引導(dǎo)工作，通過(guò)問(wèn)題串引導(dǎo)學(xué)生開展探究。

在“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”的實(shí)驗(yàn)中，在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)前，教師設(shè)計(jì)的引導(dǎo)的問(wèn)題串可以為：第一，如果假設(shè)正確，當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？當(dāng)外界溶液濃度小于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？第二，如何提高或降低外界溶液濃度？第三，如何觀察到細(xì)胞吸水或失水？需要用什么工具？

在“探究影響酶活性的條件”實(shí)驗(yàn)中，核心假設(shè)有兩個(gè)：第一，溫度會(huì)影響酶活性。第二，pH會(huì)影響酶活性。針對(duì)第一種假設(shè)提出的問(wèn)題串為：準(zhǔn)備選擇哪種酶作為實(shí)驗(yàn)材料？為什么不選擇H2O2酶作為實(shí)驗(yàn)材料？如何設(shè)置實(shí)驗(yàn)的自變量？需要考慮哪些無(wú)關(guān)變量？針對(duì)第二種假設(shè)提出的問(wèn)題串為：準(zhǔn)備選擇哪種酶作為實(shí)驗(yàn)材料？準(zhǔn)備設(shè)置哪幾個(gè)pH數(shù)值？怎么設(shè)置對(duì)照組？怎樣將溶液調(diào)至預(yù)設(shè)pH？

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是探究實(shí)驗(yàn)的靈魂，教師不可為了追求課堂效果而禁錮學(xué)生的思維，應(yīng)放手讓學(xué)生去思考、討論，最終得出最佳設(shè)計(jì)方案，這對(duì)于提升學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)探究能力至關(guān)重要。

（二）保證學(xué)生安全、正確地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)課的課堂上，學(xué)生興奮活躍，紀(jì)律容易變差，因此，教師在保證學(xué)生安全的前提下利用正確的操作步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)尤為重要。學(xué)生在動(dòng)手操作前，應(yīng)設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)方案，保證小組內(nèi)有明確的分工。教師還可以在課下多組織興趣小組活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，課上將興趣小組同學(xué)分散至各課堂學(xué)習(xí)小組，可以有效地保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。開展實(shí)驗(yàn)也是探究實(shí)驗(yàn)的重要一環(huán)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師應(yīng)將自己定位為學(xué)生實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)者，將學(xué)生為實(shí)驗(yàn)操作的實(shí)施者。全程監(jiān)督學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，以便做好及時(shí)的引導(dǎo)和錯(cuò)誤糾正。

（三）指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力

首先，教師應(yīng)在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，多檢查學(xué)生是否認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)結(jié)果的記錄，不僅要記錄符合預(yù)期的現(xiàn)象，也要將實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題、與預(yù)期結(jié)果有偏差的現(xiàn)象進(jìn)行正常記錄，為實(shí)驗(yàn)分析做好充足準(zhǔn)備。其次，教師應(yīng)教會(huì)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)的一般方法，引導(dǎo)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行科學(xué)推理，對(duì)于學(xué)生提出的新思想、新舉措，教師應(yīng)及時(shí)給予評(píng)價(jià)和肯定，激發(fā)學(xué)生思考的內(nèi)驅(qū)力。最后，多組織學(xué)生進(jìn)行組內(nèi)和組間分享交流，使學(xué)生充分意識(shí)到群策群力的力量，培養(yǎng)學(xué)生的群體意識(shí)、團(tuán)結(jié)合作精神。

在“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)的確觀察到細(xì)胞發(fā)生失水和吸水現(xiàn)象，但實(shí)驗(yàn)后學(xué)生無(wú)法將觀察到的現(xiàn)象與水分進(jìn)出植物細(xì)胞的原理進(jìn)行聯(lián)系。教師可再次帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)記錄表格的分享，通過(guò)實(shí)驗(yàn)記錄表格的重現(xiàn)，學(xué)生不難明確水分可以自由通過(guò)原生質(zhì)層，而蔗糖不可以通過(guò)，原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，水分進(jìn)出植物細(xì)胞是其滲透作用的表現(xiàn)。

實(shí)驗(yàn)分析得出結(jié)論是探究實(shí)驗(yàn)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，依據(jù)此環(huán)節(jié)學(xué)生可以將實(shí)驗(yàn)事實(shí)轉(zhuǎn)化為科學(xué)結(jié)論，充分發(fā)展自身的科學(xué)思維。

三、結(jié)語(yǔ)

中學(xué)開展的探究性實(shí)驗(yàn)與科學(xué)家從事的科學(xué)探究有本質(zhì)區(qū)別，在科學(xué)上，我們探究的實(shí)驗(yàn)已有正確的結(jié)果、結(jié)論。而課堂中的探究實(shí)驗(yàn)初始目標(biāo)是教會(huì)學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的一般方法：基于現(xiàn)象提出值得探究的問(wèn)題，作出假設(shè)并嘗試回答問(wèn)題，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并嘗試驗(yàn)證假設(shè)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察記錄現(xiàn)象，最終分析實(shí)驗(yàn)并得出科學(xué)結(jié)論；進(jìn)階目標(biāo)是利用探究實(shí)驗(yàn)發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)探究能力；終極目標(biāo)是加以適當(dāng)?shù)囊I(lǐng)，使學(xué)生的生命觀念和社會(huì)責(zé)任在探究過(guò)程中得到長(zhǎng)足發(fā)展?，F(xiàn)階段初始目標(biāo)基本均可達(dá)成，但要達(dá)成進(jìn)階目標(biāo)以及終極目標(biāo)還需要我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中不斷總結(jié)探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式方法，為學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展提供強(qiáng)有力的保障。