以“探究非生物因素對某種動物的影響”為例談中學生物核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

王延杰

（重慶市求精中學校 重慶 400042）

生物學科核心素養(yǎng)定義為：學生通過中學生物學科的學習可以綜合運用生物學知識、方法和技能去解決實際問題時所需要的必備品質和關鍵能力，具體包括生命觀念、理性思維、科學探究和社會責任四大要素。

一、科學探究的重要性

科學探究是學生運用科學方法對某一自然現(xiàn)象進行觀察、提問、假設、方案設計與實施以及對結果的進行表達和交流的一種綜合能力[1]。在中學生物教學中開展科學探究活動有利于學生轉變學習方式，使學生能主動地獲取生物科學知識，有利于學生創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)，使學生能用審慎的態(tài)度和科學的方法去解決生活中與生物學相關的問題。在中學生物課程中進行實驗教學對于學生科學探究能力的培養(yǎng)可以起到至關重要的作用。

二、科學探究過程的落實

“探究非生物因素對某種動物的影響”為人教版七年級上冊“生物與環(huán)境的關系”這一節(jié)的一個探究性試驗。該實驗旨在讓學生初步學會在探究中控制變量和設計對照實驗，體驗探究活動的一般過程，學會觀察現(xiàn)象和記錄數(shù)據(jù)；能根據(jù)實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進行分析，并得出結論。探究的一般過程、探究中控制變量和設置對照實驗是該實驗的兩個重點。難點是探究活動的組織、理解控制變量和設置對照實驗。

為了在該實驗過程中訓練學生的科學探究能力，特在實驗過程中設置學生自主探究環(huán)節(jié)，實驗前按照課本中準備實驗材料和用具的要求，準備了鼠婦、木盒，透明玻璃板，遮光紙等材料，但并不事先制作成半邊透明半邊遮光形式的蓋板，而是將實驗用具分散放置。

（一）問題的提出

鼠婦及其生活環(huán)境介紹，為了更好地讓學生了解它，通過圖片的形式展示鼠婦及其生活環(huán)境，讓學生從教師提供的各種素材中，仔細觀察細微處，從中發(fā)現(xiàn)問題。以“問題化”的陳述方式提問，鼠婦總是在陰暗的角落活動，而在光線明亮的地方卻很少看到。那么，光照條件是不是影響了鼠婦的分布呢？

因為非生物因素很多，有光、水、溫度、空氣等，初中學生探究能力有限，多因素分析容易造成學生思考混亂，特引導學生思考單一因子對鼠婦生活的影響，這也讓學生初步學會控制單一變量開展實驗探究。

（二）作出假設

根據(jù)對鼠婦的生活環(huán)境的觀察和老師的引導，學生做出合理的假設：光影響鼠婦的分布。

“猜想與假設”是科學探究的先導，嘗試根據(jù)經(jīng)驗和已有知識對問題的成因提出猜想。學生做出假設的依據(jù)正是已有的知識，背景材料，在比較陰暗的地方看到了鼠婦，而在明亮的地方?jīng)]有看到。

假設是科學思維的一種形式，是科學研究中重要的方法，也是對問題中事物的因果性、規(guī)律性做出的假定性解釋。在科學探究中，提出合理的假設除了為探究活動指明方向外，可以充分發(fā)展學生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力。

（三）制定計劃與設計實驗

“制定計劃與設計實驗”是科學探究的具體化程序化。本課題中，讓學生根據(jù)提出的假設，自己選擇實驗用具，設定實驗條件，選擇科學探究的方法。本實驗設計實驗的難點在于怎樣做才能保證鼠婦的分布只是由于環(huán)境因素“光”引起的，設置單一變量，控制無關變量是制定實驗計劃和設計實驗的基礎。在這個基礎下，讓學生積極思考控制無關變量的方法，經(jīng)小組展開討論，同學們很容易想到控制無關變量就是除了我們要研究的光之外，其他實驗條件都完全相同。明確單一變量設置的原則，接下來就是實驗設計過程。

因此有同學就設計了一個實驗，設兩個實驗組，一組不照光，另一組照光，其他條件完全相同。經(jīng)過動手實驗操作，兩者并沒有很大差別，對鼠婦的分布沒有影響。有同學對該設計提出不同意見，兩個實驗組該用什么反映鼠婦的分布受到光的影響呢？因此以合理的方式反應實驗結果，也是設計實驗要考慮的問題。經(jīng)小組討論，實驗結果的反映應該集中在鼠婦的分布上。教師在此處進行引導，是否可以統(tǒng)計光處和黑暗處鼠婦的量，兩種環(huán)境下進行對比反映鼠婦的分布是否收到光的影響。鼠婦是可以活動的，如果其分布受到光的影響，它就會向光移動或背光移動。此時，小組繼續(xù)展開討論應該如何設置實驗。設想鼠婦“站在”黑暗和光亮的臨界線上，喜光，則鼠婦會向光處移動；厭光，則鼠婦會背光移動；不喜光也不厭光，則鼠婦可能會向兩邊都會移動。可以用鼠婦在兩個區(qū)域分布的多少來衡量鼠婦的分布受到光的影響。

之所以花時間讓學生自己探究制定計劃和實驗方案，它旨在讓學生動手之前先動腦，使探究活動的方法更明確、思路更清晰、過程更科學。但很多老師都不舍得把時間花在讓學生制定計劃和設計實驗上，而是讓學生按照現(xiàn)成的“報告冊或課本”的步驟與方法做，或者按照老師的思路做，導致學生被動地做實驗，很少去思考到底為什么要這樣做，怎么做，除了這樣做，是否還可以用其他方法做等等問題。

實驗器材的選擇和設計也是該探究實驗的關鍵，通過上面的分析，學生基本可以明確，鼠婦站在臨界線上，它可能“往左走”，也可能“往右走”，因此要設計一個一側為暗處一側為光處且光處和暗處相通的實驗裝置，實驗時將鼠婦放于臨界線上，根據(jù)兩側鼠婦的多少來衡量鼠婦的分布是否受到光的影響。

（四）進行實驗和數(shù)據(jù)收集

具體去實施所制定的實驗計劃和實驗方案，是培養(yǎng)學生實驗能力（即動手能力）、觀察能力的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)學生小組討論設計如課本所示實驗。

在實驗過程中，教師要引導學生尊重實驗事實，客觀、真實、準確地記錄和描述實驗數(shù)據(jù)，決不能為達到數(shù)據(jù)精確而任意篡改數(shù)據(jù)。并學會對數(shù)據(jù)進行簡單的比較。

（五）數(shù)據(jù)分析

拿到數(shù)據(jù)之后，學生普遍不知道該如何分析手里的數(shù)據(jù)，教師可以引導學生通過小組展示分析數(shù)據(jù)。每組展示數(shù)據(jù)并記錄在黑板上，通過分析若干小組的10次實驗結果橫向觀察，10次的數(shù)據(jù)進行簡單的對比暗處和光處鼠婦的數(shù)量，可以看到鼠婦運動是否有一個明顯的趨勢。同時縱向觀察第10次數(shù)據(jù)，10分鐘后鼠婦趨于平靜，排除其他因素對鼠婦運動的影響。為了減少誤差，將全班所有組的第10次數(shù)據(jù)暗處和光處數(shù)量分別進行平均得出結論。

（六）得出結論

通過我們實驗的分析，鼠婦在10次記錄中，運動趨向于暗處。這就與我們做出的假設相一致。得到結論之后，學生要會對實驗過程和結論進行評估。評估是對探究反思的過程，它不僅可能引出新的發(fā)現(xiàn)，還有利于學生養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，發(fā)展批判性思維。讓學生通過探究活動中的評估環(huán)節(jié)，學會進行評估的基本方法和途徑，強化對探究過程和探究結果進行評估的意識，對發(fā)展學生的批評性思維具有積極的意義。

三、結束語

本探究成功地引導學生提出問題、設計實驗并解決問題，由于初中學生知識儲備和探究能力有限，教師給學生準備了部分實驗器材，相當于給了學生一部分啟發(fā)，同時又發(fā)揮了小組討論的重要作用。 是否可以采用拋錨式教學，讓學生感知和發(fā)現(xiàn)問題并展開自主探究可以進一步探索。