高中生物學(xué)教學(xué)中學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)策略

何秀芳

（甘肅省武威第二中學(xué)，甘肅武威 733000）

科學(xué)探究是生物核心素養(yǎng)的四要素之一，也是科學(xué)育人價(jià)值觀的集中體現(xiàn)。高中生物落實(shí)科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)，有助于全面發(fā)展學(xué)生的思維能力和研究能力，促進(jìn)理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合，塑造學(xué)生不懈求索的科學(xué)態(tài)度。為此，教師必須高度重視學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的發(fā)展，創(chuàng)新生物學(xué)教學(xué)的模式和方法，設(shè)計(jì)形式豐富的科學(xué)探究活動，引領(lǐng)學(xué)生積極地參與思考、觀察和動手實(shí)踐，使其感受探究的樂趣，潛移默化地形成自主探究技能，從而實(shí)現(xiàn)對學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的高效培養(yǎng)。

一、高中生物學(xué)教學(xué)中學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)意義

（一）能夠鍛煉學(xué)生觀察和分析生物現(xiàn)象的能力

生物學(xué)現(xiàn)象是學(xué)生獲取生物認(rèn)知的主要載體，學(xué)生對生命體結(jié)構(gòu)和活動規(guī)律的理解，都要依托于對生命現(xiàn)象的深入觀察和分析?，F(xiàn)階段學(xué)生對各類生物現(xiàn)象存在觀察不仔細(xì)、分析不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那闆r。在這種條件下，學(xué)生很難樹立結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的生物觀念?？茖W(xué)探究的主要對象是特定的生物學(xué)現(xiàn)象，強(qiáng)調(diào)觀察、了解現(xiàn)象中潛在的生命規(guī)律，理解生命體活動的細(xì)微變化和本質(zhì)特征。為此，在高中生物學(xué)教學(xué)中著力培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，能夠鍛煉學(xué)生觀察和分析生物現(xiàn)象的能力，教師可以基于課本圖示、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等，帶領(lǐng)學(xué)生開展觀察、表達(dá)、分析等一系列活動，使其通過觀察發(fā)展直覺思維和抽象思維，經(jīng)過分析揭示現(xiàn)象的本質(zhì)，理解生物的多樣性、統(tǒng)一性和復(fù)雜性，構(gòu)建科學(xué)思維和生命觀念，從而得到觀察和分析能力的充分鍛煉。

（二）能夠強(qiáng)化學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決生物問題的能力

新時期的高中生物學(xué)教學(xué)有著非常明確的問題導(dǎo)向，教師需要根據(jù)課程內(nèi)容向?qū)W生提出有研討價(jià)值的核心問題，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識技能對問題進(jìn)行抽絲剝繭，在此過程中不斷地發(fā)現(xiàn)和解決新問題，最終實(shí)現(xiàn)對生物知識的意義構(gòu)建?？茖W(xué)探究素養(yǎng)的內(nèi)涵是指發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的生物學(xué)問題，通常涉及提出問題、作出假設(shè)、制訂計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃、結(jié)論研討等探究環(huán)節(jié)，而且所有活動都是基于問題而展開的，與教學(xué)的問題導(dǎo)向不謀而合。因此，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)有益于強(qiáng)化學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決生物問題的能力，教師可以利用與課程有關(guān)的認(rèn)知材料，啟發(fā)學(xué)生通過探究性學(xué)習(xí)，在材料中獲取信息、發(fā)現(xiàn)和提出問題，組織學(xué)生合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、動手操作，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果開展表達(dá)和交流，解答問題、建立新知，從而通過科學(xué)探究的實(shí)踐訓(xùn)練，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決生物問題的能力獲得發(fā)展。

（三）能夠幫助學(xué)生掌握科學(xué)研究的思路和方法

生物學(xué)探究對嚴(yán)謹(jǐn)性有著較高的追求，要求我們必須尊重事實(shí)和證據(jù)，運(yùn)用科學(xué)的思維方法去認(rèn)識事物，遵循一定的路線和技巧，完成科學(xué)研究的各個步驟。目前部分學(xué)生缺乏嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，對科學(xué)研究的路線和方法缺乏清晰的認(rèn)知，不利于學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成?？茖W(xué)探究具有一套較為規(guī)范的實(shí)施流程，強(qiáng)調(diào)基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)，通過歸納與概括、演繹與推理、創(chuàng)造和實(shí)踐，決策研究解決問題的路徑和方案，繼而按部就班地執(zhí)行方案。因此，教師必須針對事實(shí)和證據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生開展理性思考，在探究的過程中注重思路的點(diǎn)撥和方法的傳授，不斷規(guī)范學(xué)生的基本探究技能，使其明確思路、習(xí)得方法，在生物學(xué)習(xí)中實(shí)現(xiàn)自主突破和創(chuàng)造，從而凸顯科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)意義。

二、高中生物學(xué)教學(xué)中學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)策略

（一）創(chuàng)設(shè)生物教學(xué)情境，喚醒科學(xué)探究欲望

在高中生物學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，前提條件是先激發(fā)學(xué)生的探究興趣。生物知識的概念性較強(qiáng)，如果教師不做好激趣的鋪墊，就急于開展探究活動，學(xué)生無法全身心地投入其中。興趣的產(chǎn)生基于真實(shí)、生動的情境，教師應(yīng)該根據(jù)生物學(xué)課程和科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)，創(chuàng)設(shè)新奇、豐富的教學(xué)情境，使學(xué)生的情緒、思維、感官得到多維度的刺激，從而喚醒科學(xué)探究欲望。

第一，創(chuàng)設(shè)問題情境。創(chuàng)設(shè)問題情境能夠制造認(rèn)知沖突，是激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究動機(jī)的最直接辦法。教師應(yīng)該分析生物課本內(nèi)容，綜合考慮學(xué)生的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)和興趣點(diǎn)，設(shè)計(jì)囊括課程核心知識的導(dǎo)學(xué)問題，而且問題要融合學(xué)生已掌握的舊知識、基本的生命活動規(guī)律，以及聯(lián)系生活中常見的生物現(xiàn)象和例子。在提問環(huán)節(jié)，教師應(yīng)該基于問題出示一些具象化的認(rèn)知材料。比如，問題涉及自然事物，教師要出示相關(guān)的圖片或視頻材料，輔助學(xué)生理解問題的指向。與此同時，教師要鼓勵學(xué)生圍繞著問題情境，開展思考和討論交流，闡述自身對生命活動規(guī)律的認(rèn)知和理解。教師順著問題和學(xué)生的交流情況，引出生物課程的探究主題和目標(biāo)，從而使學(xué)生對科學(xué)探究活動產(chǎn)生強(qiáng)烈的期待［1］。

第二，創(chuàng)設(shè)生物史情境。生物史具有一定的故事性，同時內(nèi)含生物學(xué)家的智慧結(jié)晶和科研精神，能夠感染學(xué)生的情感態(tài)度，是最為生動的情境創(chuàng)設(shè)素材。在基于生物史創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境時，教師可以開發(fā)課本中自有的史料資源，比如生物科學(xué)史話、科學(xué)家的故事、生物科學(xué)進(jìn)展等欄目，也可以根據(jù)相關(guān)知識點(diǎn)從互聯(lián)網(wǎng)平臺收集相關(guān)的史料素材，組織學(xué)生合作研讀史料，探討生物學(xué)的研究發(fā)展進(jìn)程以及科學(xué)家運(yùn)用的研究思路和方法，感悟持之以恒、堅(jiān)持不懈的科學(xué)態(tài)度。之后，教師再導(dǎo)出生物課程的探究項(xiàng)目和內(nèi)容，調(diào)動學(xué)生的科學(xué)探究欲望。

（二）重視生物觀察訓(xùn)練，強(qiáng)化科學(xué)探究思維

為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，教師必須發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)的意識和能力。高中學(xué)生的抽象思維還有待發(fā)展，無法自主對生物現(xiàn)象的相互關(guān)系或特性進(jìn)行解釋和抽象，阻礙科學(xué)探究思維的進(jìn)一步提升。觀察是學(xué)生獲取生物知識的主要窗口，同時也能促進(jìn)學(xué)生從直覺思維向抽象思維遷移。因此，教師應(yīng)該重視實(shí)施生物觀察訓(xùn)練，根據(jù)課程涉及的生物學(xué)現(xiàn)象開發(fā)利用課內(nèi)外的觀察材料，引導(dǎo)學(xué)生通過深入觀察認(rèn)識生物體結(jié)構(gòu)、形態(tài)、顏色等基本特征，強(qiáng)化學(xué)生直覺、想象、抽象、邏輯等多方面的科學(xué)探究思維。

第一，觀察生物教材中的平面模式圖。模式圖是生物學(xué)的第二語言，觀察這些模式圖對學(xué)生的科學(xué)探究思維起到良好的促進(jìn)作用。在觀察訓(xùn)練中，教師可以指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真地閱讀圖示，獲取生命體的結(jié)構(gòu)和形態(tài)信息，把眼睛看到的特征用嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確的語言表述出來。如果教材提供的是兩種類似生命體的平面模式圖，教師還可以讓學(xué)生開展對比式的觀察探究，比較兩種生命體基本特征的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，研究每個基本特征所對應(yīng)的功能，揭示生命活動的本質(zhì)規(guī)律，從而提高學(xué)生的觀察能力，以及演繹與推理的理性思維［2］。

第二，觀察動態(tài)的生命體運(yùn)動。除了靜態(tài)的平面模式圖外，教師在實(shí)施生物觀察訓(xùn)練時，還應(yīng)該引入動態(tài)的觀察素材，比如含有生物現(xiàn)象的模擬動畫，或是利用模型、教具等演示生命結(jié)構(gòu)的組合、分裂過程，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察感知生命現(xiàn)象的動態(tài)變化和規(guī)律，把得到的信息記錄下來，繪制成相應(yīng)的圖示或表格，對生命體進(jìn)行理論或功能的分析，經(jīng)歷直覺—抽象的思維發(fā)散過程，從而深化學(xué)生對生命體本質(zhì)的理解，達(dá)到科學(xué)探究思維的有效培養(yǎng)目標(biāo)。

（三）開展生物實(shí)驗(yàn)活動，鍛煉科學(xué)探究能力

實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的主要平臺。通過實(shí)驗(yàn)探索和實(shí)踐，學(xué)生能夠親身體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程，也能夠掌握科學(xué)的探究技巧和方法，并形成樂于合作、勇于創(chuàng)新的意識。因此，在高中生物學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)該重點(diǎn)開展實(shí)驗(yàn)活動，采用分組實(shí)驗(yàn)的模式，根據(jù)課程內(nèi)容給學(xué)生布置實(shí)驗(yàn)探究任務(wù)，提供資源和器材支持，做好實(shí)驗(yàn)技能的規(guī)范化訓(xùn)練，打造自主、合作的探究環(huán)境，讓學(xué)生互幫互助、協(xié)作配合，出色地完成每個實(shí)驗(yàn)步驟，從而鍛煉學(xué)生的科學(xué)探究能力。

第一，深度分析，提出假說。在這一步，教師盡量不要把生物實(shí)驗(yàn)課題和方案直接出示給學(xué)生，而是提供與實(shí)驗(yàn)課題有關(guān)的情景認(rèn)知材料，引導(dǎo)學(xué)生以教材為參考，對認(rèn)知材料中的生物現(xiàn)象展開深度分析，發(fā)現(xiàn)其中潛藏的生物學(xué)問題，并聯(lián)系以往學(xué)過的知識對生物現(xiàn)象的原理和規(guī)律提出有依據(jù)的假說，使學(xué)生自主明晰實(shí)驗(yàn)探究的目標(biāo)。

第二，明確變量，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。在這一步，教師應(yīng)該圍繞實(shí)驗(yàn)假說給學(xué)生布置設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的任務(wù)。通常生物實(shí)驗(yàn)會涉及變量，而控制單一變量是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)的成敗，教師可以組織學(xué)生合作收集和研究相關(guān)資料，通過討論辨明實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)變量，根據(jù)變量判斷是否需要增設(shè)實(shí)驗(yàn)對照組。在制定實(shí)驗(yàn)步驟時，教師需要不間斷地巡視課堂，在學(xué)生每決策出一個實(shí)驗(yàn)步驟之后鼓勵學(xué)生說一說依據(jù)和原理。如果思路有誤，教師可以通過設(shè)問的方式加以提示，讓學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)步驟，繪制出簡易的儀器裝置圖和流程圖；若是對照組實(shí)驗(yàn)，教師還要在流程圖中詳細(xì)地標(biāo)注控制變量的步驟和操作要點(diǎn)，避免學(xué)生在后續(xù)實(shí)操階段遺忘［3］。

第三，動手操作，規(guī)范方法。在這一步，教師應(yīng)該給予學(xué)生自主探究的空間，讓學(xué)生以小組為單位，嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)好的生物實(shí)驗(yàn)方案，合作開展操作、觀察、記錄數(shù)據(jù)等活動。由于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能尚未完善，他們?nèi)菀壮霈F(xiàn)一些不符合標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)行為，為了確保順利地獲得實(shí)驗(yàn)成果，教師需要著重規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究方法。以實(shí)驗(yàn)用具的組裝為例，教師可以提醒學(xué)生仔細(xì)地檢查組裝后的用具與儀器裝置圖是否一致；在記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時，教師應(yīng)該指導(dǎo)學(xué)生，在實(shí)驗(yàn)本上注明使用儀器、條件、時間、溫度、計(jì)算方法等類別，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理和記錄，保證數(shù)據(jù)完整、條理清晰，便于查閱和分析，從而有效地滲透科學(xué)探究方法，助力學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)［4］。

第四，研討結(jié)論，構(gòu)建新知。學(xué)生通過參與生物實(shí)驗(yàn)操作和探究活動，已經(jīng)獲得以數(shù)據(jù)為主的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，了解實(shí)驗(yàn)過程中的因變量。在結(jié)論研討環(huán)節(jié)，教師應(yīng)該引導(dǎo)各組學(xué)生，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理、分析、判斷和推理，關(guān)注實(shí)驗(yàn)因變量的觀察指標(biāo)，判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)假說是否存在區(qū)別。如果是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論必須和假說一致，反之，則說明實(shí)驗(yàn)方案或操作過程出現(xiàn)失誤；若是探究性實(shí)驗(yàn)，各組采用的探究方法不同，可能會得出多種不同的結(jié)論，教師可以讓各小組按照本組的實(shí)驗(yàn)過程和數(shù)據(jù)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行定性表述，結(jié)論要與實(shí)驗(yàn)原理和目的相對應(yīng)，同時把實(shí)驗(yàn)結(jié)論和已有知識銜接起來，歸納總結(jié)生物理論和概念，從而增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，實(shí)現(xiàn)對新知的構(gòu)建［5］。

（四）注重啟發(fā)學(xué)生質(zhì)疑，培植科學(xué)探究精神

科學(xué)探究與質(zhì)疑存在密不可分的關(guān)系。善于質(zhì)疑的學(xué)生往往會發(fā)現(xiàn)更多的生物現(xiàn)象和問題，產(chǎn)生積極的思維活動和探究行為，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對知識點(diǎn)的深度挖掘，養(yǎng)成大膽設(shè)想和創(chuàng)新的探究品質(zhì)。為此，為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，教師應(yīng)該注重啟發(fā)學(xué)生質(zhì)疑，基于具體的教學(xué)內(nèi)容和課堂活動，給學(xué)生創(chuàng)造質(zhì)疑的機(jī)會，并根據(jù)學(xué)生提出的質(zhì)疑，引導(dǎo)其繼續(xù)往深處想、往深處學(xué)，消除所有困惑，提升發(fā)現(xiàn)問題的能力和科學(xué)思維，從而培植學(xué)生的科學(xué)探究精神。比如，在研討生物問題時，有學(xué)生反饋問題的結(jié)果或答案，教師不輕易給予肯定或否定的決斷，而是面向全體學(xué)生，鼓勵他們從不同角度發(fā)表觀點(diǎn)和意見。師生針對新的問題見解，開展進(jìn)一步的討論，剔除站不住腳的觀點(diǎn)、得出真理。這樣通過質(zhì)疑和解疑的過程，學(xué)生就能透徹地掌握生物理論的來龍去脈。再如，在生物實(shí)驗(yàn)探究的反思階段，教師也可以引導(dǎo)學(xué)生分組互相檢查實(shí)驗(yàn)方案，對其他小組的實(shí)驗(yàn)過程提出質(zhì)疑，找出其中存在的科學(xué)性錯誤、違背實(shí)驗(yàn)原理的操作方法，給予實(shí)驗(yàn)方案優(yōu)化方面的建議，促進(jìn)學(xué)生之間取長補(bǔ)短，從而借助質(zhì)疑驅(qū)動學(xué)生從機(jī)械模仿轉(zhuǎn)化為探索創(chuàng)造，提高科學(xué)探究素養(yǎng)的發(fā)展效率［6］。

三、結(jié)語

總而言之，在高中生物學(xué)教學(xué)中重視培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)能夠鍛煉學(xué)生觀察和分析生物現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)和解決生物問題的能力，幫助學(xué)生掌握科學(xué)研究的基本思路和方法。教師應(yīng)該把握學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)，立足課程目標(biāo)，創(chuàng)設(shè)多元化的生物教學(xué)情境，開展生物觀察訓(xùn)練和實(shí)驗(yàn)活動，加強(qiáng)探究技巧的傳授，注重啟發(fā)學(xué)生大膽質(zhì)疑，全方位強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)探究思維、能力和精神品質(zhì)，從而收獲豐碩的生物教學(xué)改革成果。