核心素養(yǎng)視域下高中生物探究性實驗教學(xué)設(shè)計策略研究

周麗云（福建省福州市福清康輝中學(xué) 352300）

眾所周知，探究性實驗教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力發(fā)揮了決定性作用。伴隨新課程標準持續(xù)推進實施，圍繞以促進學(xué)生核心素養(yǎng)為根本任務(wù)的課程教育改革，為提升高中生物探究性實驗教學(xué)質(zhì)量提供了新的動力源泉。

一、探究性實驗教學(xué)與核心素養(yǎng)培育的內(nèi)在關(guān)系

高中生物探究性實驗教學(xué)，是指立足具體的現(xiàn)實生活情境，挖掘具有探究價值的生物問題，在兼具啟發(fā)性、引導(dǎo)性的課堂場景中，鼓勵學(xué)生依托自身知識儲備發(fā)現(xiàn)問題、判斷問題、解析問題，依據(jù)生物問題的基本規(guī)律與屬性，應(yīng)用科學(xué)方法提出實驗假設(shè)，并在論證中找到解決問題的正確策略與方法的實驗?zāi)Ｊ?。高中生物探究性實驗教學(xué)的價值主要表現(xiàn)：第一，高中生物探究性實驗教學(xué)，符合科學(xué)探究素養(yǎng)的本質(zhì)要求。高中生物探究性實驗教學(xué)主張以學(xué)生自主探究和聯(lián)合探究為基本方式，充分激發(fā)學(xué)生主體潛能，推崇過程性、探究性教學(xué)，在以學(xué)生為根本主導(dǎo)的實驗過程中提高知識的遷移與架構(gòu)能力，展示探究的全過程。第二，高中生物探究性實驗教學(xué)，是增強學(xué)生探究能力的核心路徑。科學(xué)探究素養(yǎng)本質(zhì)上是一種遵循科學(xué)規(guī)律、秉持科學(xué)精神以及強調(diào)研究思路的能力。高中生物探究性實驗教學(xué)，是一種基于建構(gòu)主義、實用主義和自我效能感為理論根基的教學(xué)模式，利用知識建構(gòu)與轉(zhuǎn)移達到解決實際問題的目的，其符合探究能力培養(yǎng)規(guī)律，是一種科學(xué)高效的方法。

二、核心素養(yǎng)培育視角下探究性實驗教學(xué)發(fā)展的制約因素

1.高中生生物實驗探究能力薄弱

開展生物實驗探究，對學(xué)生生物學(xué)基礎(chǔ)具有一定要求，尤其是生物知識的架構(gòu)與遷移能力。當(dāng)前，高中學(xué)生生物實驗探究的基礎(chǔ)與知識遷移能力普遍較為薄弱，主要表現(xiàn)：一是學(xué)生對開展生物實驗探究的興趣不夠。長期以來，學(xué)生習(xí)慣了被動接受生物知識，動手實驗習(xí)慣先看教師演示，而后進行模仿，導(dǎo)致學(xué)生注重實驗知識的記憶，缺乏對實驗知識主動探究的意識和興趣。二是學(xué)生缺乏實驗探究能力的專項性訓(xùn)練。高中生物教師缺乏對學(xué)生自主探究與合作探究的有效引導(dǎo)，極度缺少有針對性的實驗指導(dǎo)。

2.高中生物探究性實驗教學(xué)應(yīng)用不足

整體來看，生物實驗中的“演示性實驗”始終處于主導(dǎo)地位，其應(yīng)用范圍最廣，應(yīng)用頻率最高，深受青睞。究其原因，演示性實驗一般相對比較安全，能夠更加直觀、高效地展示實驗過程與結(jié)果，也易于學(xué)生掌握實驗知識。然而，演示性實驗中，學(xué)生主動參與意識比較薄弱，主體性地位體現(xiàn)不明顯，自主探究能力培養(yǎng)明顯不足。部分高中生物教師為了趕授課進度，對實驗耗費時間長、難度大、論證結(jié)果存在諸多不可控因素的探究性實驗應(yīng)用力度不夠，應(yīng)用總體數(shù)量偏少、范圍較小。

3.生物教師探究性實驗教學(xué)資源匱乏

由于日常生物實驗教學(xué)應(yīng)用力度與應(yīng)用范圍較小，實驗教學(xué)資源也比較匱乏，導(dǎo)致很多高中生物教師不能對探究性實驗進行深入、系統(tǒng)和全面研究，主要表現(xiàn)：其一，探究性實驗基礎(chǔ)設(shè)施不夠完善，主要體現(xiàn)在實驗器具、實驗材料、實驗場所不足，以及部分學(xué)校實驗時間也無法得到有效保證。其二，探究性實驗教學(xué)方法比較單一，尤其是與核心素養(yǎng)培育的貼合度較低。部分生物教師沿用傳統(tǒng)實驗教學(xué)思維，未能以核心素養(yǎng)培養(yǎng)為目標導(dǎo)向豐富探究性實驗的教學(xué)模式，探究性實驗教學(xué)方法創(chuàng)新性不足。

三、基于核心素養(yǎng)培育的探究性實驗教學(xué)策略探究

1.貫徹科學(xué)原則，加大探究性實驗的推廣應(yīng)用

核心素養(yǎng)視域下，要提高生物探究性實驗教學(xué)實效，就要遵循正確的課程應(yīng)用設(shè)計原則，提高探究性實驗應(yīng)用力度。第一，科學(xué)遵循問題導(dǎo)向原則。根據(jù)科學(xué)探究素養(yǎng)目標要求，以問題為中心，以解決問題為主線，利用有效提問激發(fā)學(xué)生好奇心與積極性。第二，科學(xué)遵循有效探究原則。選取的探究問題要貼合課程大綱要求，貼近學(xué)生生活實踐，符合學(xué)生認知“最近發(fā)展區(qū)”需要，確保學(xué)生任務(wù)探究既具有一定挑戰(zhàn)性，又具備有效可行性。第三，科學(xué)遵循守正創(chuàng)新原則。教育家陶行知先生提出：“教師必須要有健康體魄，農(nóng)人的身手，科學(xué)的頭腦，藝術(shù)的興味，改革社會的精神。有發(fā)明之力者雖舊必新，無發(fā)明之力者雖新必舊；讓學(xué)生走上創(chuàng)造之路，手腦并用，勞力上勞心?！币虼耍_展探究性實驗教學(xué)，必須全方位提升學(xué)生解決現(xiàn)實生活中生物問題的能力。第四，科學(xué)遵循生活實踐原則。一方面，教師在創(chuàng)設(shè)實驗情境時，應(yīng)根據(jù)實驗重點知識，選擇貼近學(xué)生生活化的場景營造教學(xué)情境，帶給學(xué)生一種親切感與熟識感；另一方面，應(yīng)注重加強引導(dǎo)學(xué)生由課內(nèi)實驗向課外實踐延伸，利用實驗知識解決現(xiàn)實生活中的實際問題。

2.明確目標設(shè)定，增強探究性實驗實施效果

要增強探究性實驗的實施效果，必須明確落實核心素養(yǎng)各要素的任務(wù)目標，確定實驗重點內(nèi)容。高中生物核心素養(yǎng)涵蓋了以理解生命現(xiàn)象為基礎(chǔ)的生命價值觀念素養(yǎng)，以基于分析事實、證據(jù)為手段的科學(xué)思維素養(yǎng)，以觀察、提問、假設(shè)、論證為基本路徑的科學(xué)探究素養(yǎng)，以理性分析、判斷與解釋為基本方式，解決社會現(xiàn)實問題的社會責(zé)任素養(yǎng)四個維度。探究性實驗的目標設(shè)定，必須立足這四個維度，具體來說：首先，要樹立正確生命價值觀念的探究目標。引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的生命觀念，是生物教學(xué)的首要職責(zé)。生物課程中，例如“穩(wěn)態(tài)與平衡”“遺傳與變異”“生物與環(huán)境”等諸多內(nèi)容，都應(yīng)當(dāng)融入生命觀念的教育。其次，要重點培養(yǎng)學(xué)生以收集證據(jù)和求證意識能力為導(dǎo)向的科學(xué)思維目標。在探究性實驗中，要引導(dǎo)學(xué)生尊重事實依據(jù)，秉持科學(xué)嚴謹、求真務(wù)實的實驗態(tài)度，掌握科學(xué)思維方法，客觀全面地認識事物。科學(xué)思維目標設(shè)定應(yīng)注重匯集、歸納、概括、演繹等探究方法的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生掌握發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、推理假設(shè)、實驗設(shè)想、方法選取、實驗論證等技巧。比如，在“探究酵母菌呼吸方式”探究性實驗中，設(shè)置有氧與無氧兩種實驗環(huán)境，模擬酵母菌的呼吸方式，引導(dǎo)學(xué)生觀察不同環(huán)境下酵母菌呼吸產(chǎn)生的物質(zhì)，并利用物質(zhì)鑒定原理進行判斷、驗證。再次，合理制定科學(xué)探究目標。探究性實驗教學(xué)中的科學(xué)探究素養(yǎng)目標設(shè)置，既要包含個體層面的自主探究目標，也要包含小組合作探究目標。個體探究應(yīng)側(cè)重于自主提出問題、明確探究思路方法，找到解決問題的路徑，驗證實驗結(jié)論，保證研究結(jié)果的科學(xué)性與正確性等；合作探究應(yīng)注重實驗任務(wù)分解、明晰解決思路、合作精神培養(yǎng)以及觀點碰撞交流等，核心目標是在促進學(xué)生自主探究能力的基礎(chǔ)上強化團隊合作意識。最后，制定科學(xué)合理的社會責(zé)任目標。從核心素養(yǎng)的本質(zhì)要求來看，利用生物知識解決現(xiàn)實問題是生物教育的根本任務(wù)，也是學(xué)生生物學(xué)知識學(xué)以致用的社會責(zé)任素養(yǎng)。探究實驗中對于社會責(zé)任感的培養(yǎng)應(yīng)當(dāng)注重從挖掘社會熱門生物議題入手，滲透保護環(huán)境、人與自然和諧共處、構(gòu)建節(jié)約型社會等社會責(zé)任內(nèi)容。

3.豐富實驗方法，創(chuàng)新探究性實驗教學(xué)模式

高中生物教師要依據(jù)核心素養(yǎng)培育目標，及時調(diào)整探究性實驗教學(xué)方法，創(chuàng)新實驗教學(xué)模式。一是要充分汲取生活化生物知識構(gòu)建教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生探究欲望。比如，生活中酵母菌發(fā)面蒸饅頭為何可以變得多孔而松軟？此問題引導(dǎo)學(xué)生探究酵母菌的呼吸方式。二是要充分利用科學(xué)思維中的“猜想與假設(shè)”，開展探究性實驗教學(xué)，鼓勵學(xué)生在推測中發(fā)現(xiàn)問題，并找到解決思路。比如，根據(jù)生活中糧食密閉發(fā)酵可以釀出酒的現(xiàn)實，引導(dǎo)學(xué)生大膽猜測——酒精源自酵母菌的無氧呼吸，鼓勵學(xué)生探究和驗證。三是要不斷豐富和創(chuàng)新探究性實驗的形式?？梢赃m當(dāng)引入虛擬實驗、“線上+線下”混合式實驗等多種實驗教學(xué)模式，不斷增強學(xué)生學(xué)習(xí)新鮮感。注重加強基于信息技術(shù)的多元化、多場景、立體化應(yīng)用，不斷創(chuàng)新和豐富AI、VR等先進的可視化技術(shù)教學(xué)應(yīng)用模式，激發(fā)學(xué)生對實驗原理、過程、結(jié)果的探索激情，從而達到拓展學(xué)生思維空間、提高思維想象力的教育目的。四是要將探究性實驗由課堂和實驗室向課下生活進行延伸。高中生物教師要擺脫探究性生物實驗僅在學(xué)校內(nèi)部的局限，制定適合課下探究的實驗題目，鼓勵引導(dǎo)學(xué)生利用生物學(xué)知識開展課下小實驗，以增強科學(xué)探究能力。

4.實施多元評價，優(yōu)化探究性實驗教學(xué)體系

探究性實驗教學(xué)是一項具有較高難度的教學(xué)模式。高中生物教師必須通過構(gòu)建高效的實驗課堂，拉近學(xué)生與生物學(xué)科知識之間的距離，以問題驅(qū)動的方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與探究熱情，引導(dǎo)學(xué)生在實驗探究過程中發(fā)現(xiàn)問題、掌握規(guī)律、解決問題，真正落實核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標。事實證明，高中生物學(xué)探究性實驗教學(xué)對促進學(xué)生生物核心素養(yǎng)，尤其是科學(xué)探究素養(yǎng)具有重要的促進意義，要實現(xiàn)探究性實驗教學(xué)體系建設(shè)的閉環(huán)管理，必須建立多元化的評價與反饋機制。其一，學(xué)校應(yīng)注重加強組織領(lǐng)導(dǎo)，將探究性實驗教學(xué)納入學(xué)校層面的教育教學(xué)改革評價體系，真正將落實促進核心素養(yǎng)的實效作為衡量教師教學(xué)改革的指標依據(jù)，提供鮮明、有力的改革目標指引。其二，要明確設(shè)立專門的教育研究組織機構(gòu)，構(gòu)建以教研室為單位的探究性實驗教學(xué)研究小組，針對探究性實驗進行專題研究，并有計劃地對生物教師進行評價性指導(dǎo)。其三，要增強評價反饋的價值效應(yīng)，教師應(yīng)積極主動地進行自我評價，從探究性實驗的應(yīng)用力度、課堂效果、問題反饋等層面建立科學(xué)高效的評價體系。

四、結(jié)語

隨著生物核心素養(yǎng)培育的進一步落實與發(fā)展，高中生物課程教學(xué)的重難點、模式與方法、考核與評價都發(fā)生了根本性變化。高中生物教師應(yīng)當(dāng)與時俱進，不斷革新教育理念、方法和模式，確保高中生物探究性實驗教學(xué)發(fā)揮出最大價值功效。