學(xué)生科學(xué)探究能力養(yǎng)成路徑
——以高中生物為例

■山東省菏澤第一中學(xué) 王 娟

新課程標(biāo)準(zhǔn)指明了學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)培育的目標(biāo)。“科學(xué)探究”作為核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容之一，它對提升學(xué)生的問題解決能力以及參與學(xué)科相關(guān)的社會實(shí)踐有著十分重要的意義。因此，高中生物教師在教學(xué)中有必要依據(jù)學(xué)生的實(shí)情合理設(shè)計(jì)教學(xué)活動，讓學(xué)生完成科學(xué)探究，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)，完成對知識內(nèi)容的綜合性解析，更好地提升課堂學(xué)習(xí)的實(shí)效性，促進(jìn)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展。本文基于此點(diǎn)，先論述了高中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的價(jià)值，隨后闡述了具體的路徑，旨在達(dá)成學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展。

一、高中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的價(jià)值

高中生物教師應(yīng)該清晰地認(rèn)識到科學(xué)探究這一素養(yǎng)在生物課程中所占的比重?？茖W(xué)探究主要強(qiáng)調(diào)學(xué)生對課程知識內(nèi)容的深度思考與探索，而探究式學(xué)習(xí)也是近年來高中課程教學(xué)中比較熱門的一種教學(xué)方法，它能夠擺脫傳統(tǒng)單一化教學(xué)模式對學(xué)生造成的不良影響，讓學(xué)生處于主動學(xué)習(xí)、主動實(shí)踐的狀態(tài)。因此，教師在教學(xué)中就要重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生對理論知識的理解，鼓勵(lì)并支持學(xué)生展開探究性的學(xué)習(xí)，將理論知識與實(shí)踐探索有機(jī)結(jié)合，整體提升學(xué)生的生物素養(yǎng)，保證整個(gè)課程教學(xué)堅(jiān)持學(xué)生的主體地位，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展，建構(gòu)一個(gè)更高效且開放的生物課堂。

（一）有利于學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣

在高中階段的生物教學(xué)過程中，教師培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力有利于學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。眾所周知，興趣是最好的老師，調(diào)動并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有利于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)這一門學(xué)科。所以教師要專注于學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)，按照素質(zhì)教育的相關(guān)要求，引領(lǐng)學(xué)生立足于自身的實(shí)際情況展開系統(tǒng)性的知識學(xué)習(xí)，培養(yǎng)其科學(xué)思維。學(xué)生在這樣的實(shí)踐活動中會明白學(xué)什么、怎么學(xué)，全面地理解并感知自身的知識基礎(chǔ)，甚至以此展開一系列的實(shí)驗(yàn)與探索，完成收集、觀察、調(diào)查、使用實(shí)驗(yàn)儀器等基本操作，達(dá)到培養(yǎng)科學(xué)探究能力的目的。學(xué)生在參與一系列的學(xué)習(xí)活動時(shí)，能夠體會到生物學(xué)科的實(shí)踐性特征，感悟生物學(xué)科的魅力與色彩，進(jìn)而展開自主學(xué)習(xí)，形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。這樣一來，學(xué)生也能展開多元化的思考，整體提升思維能力，獲得綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

（二）有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)獲取知識的能力

教師培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力有利于幫助學(xué)生以科學(xué)、合理的方式獲取知識。在實(shí)踐中，教師首先就要利用好生物學(xué)科的教材及實(shí)驗(yàn)材料，引導(dǎo)學(xué)生深入解讀并掌握相關(guān)知識，讓其完成自主探索與實(shí)踐，學(xué)生在這樣的實(shí)踐活動中，將綜合、全面地閱讀課本教材。其次，教師設(shè)定學(xué)習(xí)目標(biāo)和問題，引導(dǎo)學(xué)生完成閱讀探究、總結(jié)歸納、交流展示、質(zhì)疑釋疑等一系列過程，最終將幫助學(xué)生完成對所學(xué)知識的具象化認(rèn)知。以此為基礎(chǔ)，學(xué)生也將獲得對知識內(nèi)容的直觀體會，有利于全方面體驗(yàn)知識探究的過程，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，促進(jìn)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展。

（三）有利于培養(yǎng)學(xué)生的操作能力與嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度

高中生物教師在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的過程中，必然會涉及一系列的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，目的就是讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中完成一系列的實(shí)驗(yàn)探究活動，形成科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求真的學(xué)習(xí)態(tài)度。所以科學(xué)探究能力的培養(yǎng)將推動學(xué)生主動性發(fā)展，讓其主動投入實(shí)驗(yàn)操作活動，發(fā)展創(chuàng)造力及創(chuàng)新能力。在實(shí)驗(yàn)操作過程中，將看似無關(guān)的事物進(jìn)行聯(lián)結(jié)，實(shí)現(xiàn)思維的連通，能夠給學(xué)生留出廣闊的思維空間，促使學(xué)生思維發(fā)散，借此培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。這樣一來，學(xué)生也將綜合探究所學(xué)的知識內(nèi)容，激發(fā)自身的創(chuàng)新、創(chuàng)造能力，從而更靈活地解決自身在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的各種問題，體現(xiàn)主動學(xué)習(xí)的過程，引領(lǐng)學(xué)生實(shí)現(xiàn)對知識內(nèi)容的有效理解，讓整個(gè)課程學(xué)習(xí)達(dá)到學(xué)以致用的效果。

（四）有利于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力

教師培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力將能夠大大提升學(xué)生的問題解決能力。生物學(xué)就在我們的身邊，密切聯(lián)系生活，讓學(xué)生走近自然，發(fā)現(xiàn)問題并解決問題是生物學(xué)科最好的教學(xué)方法，而探究式學(xué)習(xí)是實(shí)現(xiàn)這一教學(xué)方法的有效路徑。在教學(xué)過程中，教師專注于學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生從課內(nèi)走到課外，探討生活中常見的問題，引發(fā)其對生物界相關(guān)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)與探究，這樣既能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，也能豐富他們的實(shí)操經(jīng)驗(yàn)及科學(xué)探究精神。學(xué)生也將在教師的引導(dǎo)下?lián)碛懈嗟膶?shí)踐機(jī)會，在做的過程中學(xué)習(xí)知識，獲得深入理解，從而提升實(shí)踐探究能力，體驗(yàn)到成功的喜悅，落實(shí)可持續(xù)發(fā)展。

二、高中生物教學(xué)中學(xué)生科學(xué)探究能力養(yǎng)成的路徑

（一）巧妙設(shè)置疑問，發(fā)現(xiàn)問題引領(lǐng)探究

教師在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的時(shí)候應(yīng)該巧妙地設(shè)計(jì)問題，引領(lǐng)學(xué)生在問題的發(fā)現(xiàn)與探究中經(jīng)歷思考與質(zhì)疑的過程，形成科學(xué)探究的精神理念，達(dá)到有效培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的目的。

以人教版高中生物教材為例，在教學(xué)《細(xì)胞的增殖》時(shí)，課程教學(xué)的重點(diǎn)是讓學(xué)生了解細(xì)胞生長與增殖的周期性，能夠簡述細(xì)胞有絲分裂的過程及重要意義。在這一過程中，為了幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)有效的課程學(xué)習(xí)，教師有必要結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)與具體教學(xué)活動相關(guān)的問題，引領(lǐng)學(xué)生完成實(shí)踐探究。比如，教師可以用多媒體為學(xué)生展示一頭大象及一只老鼠的圖片，借助直觀圖示向?qū)W生提出一個(gè)問題：“這兩種動物在體型上有什么樣的區(qū)別呢？它們相對應(yīng)的器官和組織在細(xì)胞的體積上存在什么樣的差異呢？”借助學(xué)生現(xiàn)實(shí)生活中見到過的動物拋出問題，讓學(xué)生具備濃厚的探究興趣。而學(xué)生因?yàn)樯罱?jīng)驗(yàn)、知識基礎(chǔ)的不同，在討論中也將出現(xiàn)分歧。比如，有的學(xué)生認(rèn)為大象的器官和細(xì)胞組織比老鼠大，也有的學(xué)生認(rèn)為二者的器官和細(xì)胞組織并無明顯區(qū)別等。當(dāng)學(xué)生出現(xiàn)意見分歧后，就會互相辯駁，教師便可以在此基礎(chǔ)上提出新的問題：“大象和老鼠出現(xiàn)如此大的體型差根本原因是什么呢？它是否與細(xì)胞數(shù)量、細(xì)胞體積相關(guān)呢？”很多學(xué)生不能完成這一問題的解答。對此，教師可以順勢導(dǎo)入課堂，引領(lǐng)學(xué)生完成對這一問題的探究與分析，回到課堂最開始的問題，讓學(xué)生解釋大象和老鼠體型差距如此之大的原因。以這種方式便實(shí)現(xiàn)了課堂的前后串聯(lián)，培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)立思考意識和能力，達(dá)到了科學(xué)探究素養(yǎng)的有效培育。

（二）注重任務(wù)驅(qū)動，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)引領(lǐng)探究

高中生物教師在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的過程中，應(yīng)該注重任務(wù)驅(qū)動，為學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，引領(lǐng)其展開深層探究。對此，教師應(yīng)該結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生設(shè)計(jì)相應(yīng)的任務(wù)實(shí)操活動，引領(lǐng)他們根據(jù)自身所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，參與實(shí)驗(yàn)操作與探究的過程，借此發(fā)展科學(xué)探究能力。以人教版高中生物教材為例，在教學(xué)《細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)》時(shí)，其中就涉及對糖類和脂質(zhì)儲能多少的比較。這是一個(gè)科學(xué)探究小實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以根據(jù)自身的知識理解來完成。對此，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自身的認(rèn)知基礎(chǔ)自主設(shè)計(jì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作，比如通過燃燒的方式來分析同一事物中糖類與脂質(zhì)儲能的多少，以此來探究結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。關(guān)于整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作，教師可以在保證學(xué)生安全的前提下讓學(xué)生自主完成，促使其親身參與知識形成的整個(gè)過程，完成多元化的實(shí)驗(yàn)操作。在這一過程中，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作難免存在不足之處，教師則需要根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作結(jié)果進(jìn)行分析與論述，讓學(xué)生更全面地了解自身在實(shí)驗(yàn)操作過程中存在的問題，從而進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)操作計(jì)劃與步驟。另外，教師要鼓勵(lì)學(xué)生互相分享、互相交流、查漏補(bǔ)缺，整體提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與科學(xué)探究能力，促進(jìn)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展。

（三）鼓勵(lì)小組合作，共同實(shí)操引領(lǐng)探究

在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的過程中，高中生物教師應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生展開小組合作，讓其通過合作的方式去探究相關(guān)的知識點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生之間的交流與互動，引發(fā)學(xué)生之間的思維碰撞。這樣一來，便能夠讓學(xué)生通過共同實(shí)踐操作的方式去完成探索，幫助學(xué)生渡過難關(guān)，整體彰顯學(xué)生科學(xué)探究能力與素養(yǎng)生成的過程，達(dá)到學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的目的。

以人教版高中生物教材為例，在教學(xué)《DNA 是主要的遺傳物質(zhì)》時(shí)，其中涉及肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)與實(shí)踐。對此，教師可以讓學(xué)生通過小組合作的方式完成對這一實(shí)驗(yàn)的探索。首先，教師讓學(xué)生自主閱讀教材內(nèi)容，然后為學(xué)生展示R 型細(xì)菌和S 型細(xì)菌的圖片，并提出問題：“肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)所使用的實(shí)驗(yàn)材料有哪些？兩個(gè)細(xì)菌類型的區(qū)別是什么？”讓學(xué)生通過小組合作的方式觀察R 型細(xì)菌和S 型細(xì)菌的不同，并完成表格的填寫（如表1 所示）。

表1

其次，教師可以為學(xué)生播放《格里菲斯肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)》的視頻，讓學(xué)生通過視頻進(jìn)一步了解格里菲斯實(shí)驗(yàn)過程，對比多組實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容，分析格里菲斯實(shí)驗(yàn)得到了怎樣的結(jié)論。

最后，教師根據(jù)學(xué)生總結(jié)出的知識內(nèi)容及解答問題的過程，解析加法原理和減法原理，讓學(xué)生根據(jù)完成對兩個(gè)原理的認(rèn)知，能夠在原理解答過程中列舉相對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)案例。比如，“加法原理”指的是與常態(tài)相比，人為增加某一種影響因素，與之相對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)案例如“比較過氧化氫在不同條件下的分解”。在這一實(shí)驗(yàn)中，通過對照組分別加溫和加入肝臟研磨液等方式來完成實(shí)驗(yàn)，對比得出最后的結(jié)論。

通過這樣的方式，學(xué)生能夠積極主動地參與課程學(xué)習(xí)過程，加深對相關(guān)知識的理解，自主參與實(shí)驗(yàn)探索的各個(gè)環(huán)節(jié)，展現(xiàn)自身的能力與素養(yǎng)，多元化地解讀相關(guān)知識點(diǎn)，深化對這些知識的理解與體會，建構(gòu)完整的知識體系，最終達(dá)成科學(xué)探究能力的培育與發(fā)展。

（四）引入信息技術(shù)，優(yōu)化模式引領(lǐng)探究

在高中階段生物教學(xué)過程中，教師應(yīng)該積極地引入信息技術(shù)，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，使整個(gè)課程教學(xué)模式得以優(yōu)化，幫助學(xué)生更準(zhǔn)確且深刻地理解生物知識，增強(qiáng)學(xué)生的感知。這樣一來，便能夠讓學(xué)生的實(shí)踐操作過程更清晰、直觀、具體，幫助學(xué)生在觀察過程中培養(yǎng)科學(xué)探究能力，優(yōu)化學(xué)習(xí)效果，落實(shí)可持續(xù)發(fā)展。

以人教版高中生物教材為例，在教學(xué)《種群數(shù)量的變化》時(shí)，其中涉及“酵母菌種群大小動態(tài)變化實(shí)驗(yàn)”。在這一過程中，為了提升學(xué)生的實(shí)踐探究能力，教師應(yīng)該充分利用信息技術(shù)來完成實(shí)驗(yàn)操作。比如，教師可以播放與整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作相關(guān)的微課視頻，在視頻中為學(xué)生細(xì)致、全面地闡述實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皩?shí)驗(yàn)原理，并展示相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)用具，讓學(xué)生了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作的基本步驟及相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材的具體使用方式。

再如，為了提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率，教師可以運(yùn)用智能數(shù)字實(shí)驗(yàn)盤來檢測pH 值。用這一數(shù)字實(shí)驗(yàn)盤檢測在20℃、4℃培養(yǎng)特定天數(shù)酵母菌培養(yǎng)液的pH 值，讓實(shí)驗(yàn)操作過程更完美。借助信息技術(shù)的應(yīng)用，能夠讓實(shí)驗(yàn)探究的模式與路徑更為豐富和高效，節(jié)約學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究及操作的時(shí)間，避免學(xué)生耗費(fèi)太多時(shí)間參與實(shí)驗(yàn)而影響其他學(xué)科的學(xué)習(xí)。信息技術(shù)也能夠讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更精準(zhǔn)，讓學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)的理解更詳盡和直觀，從而掌握更多實(shí)驗(yàn)操作技巧。同時(shí)，信息技術(shù)能夠激活學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作積極性，讓學(xué)生以良好的心態(tài)去解決自身實(shí)驗(yàn)操作中存在著的各種問題及已有的疑難點(diǎn)，豐富認(rèn)知與感悟，這樣便也有利于達(dá)到高質(zhì)量教學(xué)的目的。

三、結(jié)語

綜上所述，高中生物教師在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的時(shí)候要敢于打破傳統(tǒng)單一化的課程教學(xué)模式，清晰地認(rèn)識到科學(xué)探究能力的培養(yǎng)對學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣、知識獲取能力、實(shí)操能力及問題解決能力等方面的價(jià)值與作用，在此基礎(chǔ)上采取有效策略培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。比如巧妙設(shè)疑引領(lǐng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并探究問題，通過設(shè)計(jì)任務(wù)的方式驅(qū)動學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過展開小組合作的方式引領(lǐng)學(xué)生多元探究，通過技術(shù)運(yùn)用的方式優(yōu)化課程教學(xué)模式，從多個(gè)方面著手落實(shí)學(xué)生科學(xué)探究能力的培育，促進(jìn)其學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，為其后續(xù)的綜合性探索奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。