高中生物學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的策略分析

摘 要：科學(xué)探究是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要維度，是學(xué)生在學(xué)習(xí)生物學(xué)的過程中必須養(yǎng)成的素養(yǎng)。日常的生物學(xué)教學(xué)是學(xué)生發(fā)展科學(xué)探究素養(yǎng)的“沃土”，教師要改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)方式，以學(xué)生為本，應(yīng)用多種策略引導(dǎo)他們探究，使他們?cè)趯?shí)踐的過程中培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)。文章基于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的重要性，以不同教學(xué)階段為入手點(diǎn)，以具體的教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)，闡述了在高中生物學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的策略。

關(guān)鍵詞：高中生物學(xué)；科學(xué)探究素養(yǎng)；培養(yǎng)策略

中圖分類號(hào)：G427" " " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號(hào)：2097-1737（2024）05-0011-03

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》明確規(guī)定了生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，包括生命觀

念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會(huì)責(zé)任。其中，科學(xué)探究素養(yǎng)是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的生物學(xué)問題，針對(duì)特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及對(duì)結(jié)果的交流與討論的能力[1]。在生物學(xué)教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，可以扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)教師講學(xué)生聽的教學(xué)局面，讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，積極地與教師和同學(xué)互動(dòng)，提高生物學(xué)教學(xué)質(zhì)量[2]?；谂囵B(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的重要性，高中生物學(xué)教師應(yīng)以日常教學(xué)為依托，以學(xué)生為本，以不同的教學(xué)階段為立足點(diǎn)，以具體的生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容為依據(jù)，采用恰當(dāng)?shù)牟呗詫?shí)施生物學(xué)教學(xué)，讓學(xué)生在親身探究的過程中發(fā)展科學(xué)探究素養(yǎng)。

一、課前：做好培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的準(zhǔn)備工作

課前是教師培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的準(zhǔn)備階段。教師的課前準(zhǔn)備工作包括確定教學(xué)內(nèi)容和設(shè)定教學(xué)

目標(biāo)。

（一）研讀生物學(xué)教材，確定科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)內(nèi)容

統(tǒng)編高中生物學(xué)教材以核心素養(yǎng)的培養(yǎng)為導(dǎo)向，

設(shè)置諸多欄目，助力教師培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)[3]。在課前階段，教師應(yīng)在“用教材教”理念的引導(dǎo)下，

研讀生物學(xué)教材中的不同欄目，確定培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的內(nèi)容。

例如，統(tǒng)編高中生物學(xué)教材必修一第一章第二節(jié)設(shè)置了“探究·實(shí)踐”欄目，介紹了“使用高倍顯微鏡觀察幾種細(xì)胞”的目的要求、材料用具和方法步驟?！澳苁褂煤唵蔚膶?shí)驗(yàn)器具”是生物學(xué)科學(xué)探究素養(yǎng)中觀察能力的具體表現(xiàn)。因此，“使用高倍顯微鏡觀察幾種細(xì)胞”是教師培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的著眼點(diǎn)。

又如，統(tǒng)編高中生物學(xué)教材必修二第一章第一節(jié)設(shè)置了“科學(xué)方法”欄目，重點(diǎn)介紹了“假說—演繹法”，這是生物學(xué)研究常用的方法之一。學(xué)生通過掌握“假說—演繹法”，可以制訂并實(shí)施合適的實(shí)驗(yàn)方案，并在實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行觀察、分析、討論，逐步得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。因此，教師可以將“假說—演繹法”作為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的入手點(diǎn)。

（二）綜合考慮多種因素，設(shè)定科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)

將培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)作為目標(biāo)是教師在生物學(xué)教學(xué)過程中踐行良好教學(xué)行為的導(dǎo)向。一般情況下，在明確的科學(xué)探究素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的指引下，教師可以確定“如何培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)”“培養(yǎng)到何種程度”[4]。因此，在課前階段，教師應(yīng)在綜合考慮教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生學(xué)情的基礎(chǔ)上設(shè)定相關(guān)的科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)，確定育人方向。

例如，“被動(dòng)運(yùn)輸”是統(tǒng)編高中生物學(xué)教材必修一第四章第一節(jié)的內(nèi)容，在細(xì)胞結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，先后講述動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水、植物細(xì)胞的吸水和失水、質(zhì)壁分離及其復(fù)原實(shí)驗(yàn)等，便于學(xué)生在鞏固已有知識(shí)的同時(shí)，提前了解“主動(dòng)運(yùn)輸”的相關(guān)內(nèi)容。在學(xué)習(xí)

“被動(dòng)運(yùn)輸”的過程中，學(xué)生要運(yùn)用已有知識(shí)，在生活中發(fā)現(xiàn)問題，并使用適當(dāng)?shù)目茖W(xué)探究方法分析并解決問題，在掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容的同時(shí)領(lǐng)悟科學(xué)探究思想，養(yǎng)成良好的科學(xué)探究精神?；诖耍處熆蓪⒖茖W(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)定為：能從生活現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題；能使用科學(xué)探究的一般方法和步驟進(jìn)行研究，并解決問題；能在學(xué)習(xí)生物學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，形成科學(xué)探究的思想方法，培養(yǎng)敢于質(zhì)疑、勇于實(shí)踐的科學(xué)態(tài)度和精神。在此目標(biāo)的指引下，教師可創(chuàng)設(shè)科學(xué)探究活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生親身體驗(yàn)，促使學(xué)生在理解知識(shí)、建構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)的同時(shí)發(fā)展科學(xué)探究素養(yǎng)。

二、課中：優(yōu)化培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的方式

在傳統(tǒng)的高中生物學(xué)課堂教學(xué)過程中，部分教師采用講授的方式引導(dǎo)學(xué)生接受學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)生在被動(dòng)接受的過程中，難以獲得科學(xué)探究機(jī)會(huì)，不利于發(fā)展科學(xué)探究素養(yǎng)。針對(duì)此情況，教師應(yīng)以學(xué)生的科學(xué)探究為出發(fā)點(diǎn)，根據(jù)教學(xué)需要，優(yōu)化教學(xué)方式，真正地讓學(xué)生獲得探究機(jī)會(huì)，使其在實(shí)踐的過程中自然而然地培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)。以統(tǒng)編高中生物學(xué)教材必修一第五章第一節(jié)“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”中第二課時(shí)“酶的特性”為例，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)，有以下兩種方式：

（一）創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指出，情境是學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)有意義建構(gòu)的支撐。尤其是在面對(duì)熟悉的生活情境時(shí)，學(xué)生既可以建立積極的情感，又可以細(xì)心觀察、發(fā)現(xiàn)問題[5]。觀察、思考、發(fā)現(xiàn)問題正是學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的起點(diǎn)。因此，在生物學(xué)教學(xué)的課中階段，教師應(yīng)圍繞教學(xué)內(nèi)容，選取與之相關(guān)的生活事物，利用恰當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行展現(xiàn)，創(chuàng)設(shè)生活情境，引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考，

發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，推動(dòng)科學(xué)探究活動(dòng)深入開展。

生活中隨處可見含酶的產(chǎn)品。其中，學(xué)生最常見的當(dāng)數(shù)洗衣粉。因此，在“酶的特性”這節(jié)課上，教師可以采用實(shí)物展示法，向?qū)W生展示一袋加酶洗衣粉，在吸引學(xué)生眼球的同時(shí)，教師可以利用投影儀在大屏幕上展示這袋洗衣粉的“說明書”。大部分學(xué)生會(huì)認(rèn)真閱讀、思考，將視線鎖定在“溫水洗滌”上，并就此提出問題：“為什么要使用溫水洗滌？”一些學(xué)生會(huì)根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和生物學(xué)認(rèn)知，聯(lián)想到酶的催化作用，踴躍作答。

基于此，教師可以在多媒體上展示一些人體體液的數(shù)據(jù)，并引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比唾液、胃液、小腸液的pH值。大部分學(xué)生會(huì)提出疑問：“為什么不同的消化液會(huì)有如此大的差別？如果改變pH值，唾液的消化功能會(huì)不會(huì)受到影響？”在問題的引導(dǎo)下，學(xué)生積極思考，能再次聯(lián)想到酶的催化作用。在學(xué)生表達(dá)后，教師可以進(jìn)行啟發(fā)：“酶具有催化作用，其催化效率高低被稱作酶的活性。根據(jù)上述情境內(nèi)容，大家還有沒有疑問？”在教師的啟發(fā)下，一些學(xué)生開拓思維，提出問題：“溫度和pH對(duì)酶的活性有怎樣的影響？”此問題指向本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容。教師可以在肯定學(xué)生的同時(shí)，和他們一起進(jìn)行探究。

通過創(chuàng)設(shè)生活情境，學(xué)生可以獲得觀察、思考、發(fā)現(xiàn)問題的機(jī)會(huì)，明確教學(xué)重點(diǎn)及科學(xué)探究方向。同時(shí)，學(xué)生還能夠鍛煉觀察能力以及問題發(fā)現(xiàn)與解決的能力，提升科學(xué)探究素養(yǎng)水平。

（二）實(shí)驗(yàn)探究，引導(dǎo)學(xué)生解決問題

實(shí)驗(yàn)探究是科學(xué)探究的重要方式，也是學(xué)生發(fā)展科學(xué)探究素養(yǎng)的重要途徑。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究時(shí)，學(xué)生可以充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，主動(dòng)與他人交流、討論科學(xué)探究方法，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、動(dòng)手操作，并細(xì)心觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)生間會(huì)認(rèn)真交流、討論，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，

建構(gòu)一定的生物學(xué)認(rèn)知，潛移默化地發(fā)展科學(xué)探究素養(yǎng)。生物學(xué)課堂教學(xué)時(shí)間有限，但教學(xué)內(nèi)容紛繁復(fù)雜。這意味著，教師應(yīng)當(dāng)圍繞重難點(diǎn)內(nèi)容及學(xué)生提出的問題，給予他們實(shí)驗(yàn)探究機(jī)會(huì)，發(fā)展科學(xué)探究素養(yǎng)。

“酶的特性”課程內(nèi)容重點(diǎn)之一是酶的專一性。圍繞此重點(diǎn)內(nèi)容，教師可以呈現(xiàn)相關(guān)的科學(xué)資料，引導(dǎo)學(xué)生閱讀、思考，總結(jié)出酶的專一性。在此過程中，

學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出問題：“淀粉酶能不能催化蔗糖的分解？”基于此，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生在小組中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

探究。

在實(shí)驗(yàn)探究過程中，大部分學(xué)生運(yùn)用已有認(rèn)知，

聯(lián)想到控制變量法、實(shí)驗(yàn)對(duì)照法，由此設(shè)想實(shí)驗(yàn)方案，

并主動(dòng)與組員進(jìn)行交流、討論，最終獲得切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)方案：在1號(hào)試管中加入2 ml的淀粉溶液，在2號(hào)試管中加入2 ml的蔗糖溶液；向兩個(gè)試管中分別滴加兩滴淀粉酶，振蕩均勻，60℃水浴反應(yīng)6 min；加入斐林試劑，振蕩均勻，水浴加熱至沸騰；接著，各組成員分工合作，有的根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行操作，有的觀察、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在整個(gè)過程中，全體組員不斷交流、討論，借助直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出酶具有專一性的結(jié)論。

在既定的實(shí)驗(yàn)探究時(shí)間結(jié)束后，教師可以組織展示活動(dòng)，隨機(jī)選取一個(gè)小組，由其代表描述實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，其他學(xué)生在傾聽的過程中聯(lián)想自身的實(shí)驗(yàn)方案和操作過程，細(xì)心對(duì)比，發(fā)現(xiàn)問題，踴躍發(fā)問，如“1號(hào)試管中為什么會(huì)出現(xiàn)磚紅色沉淀？磚紅色沉淀是什么？”，由此集體討論并得出結(jié)論。

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)探究過程中，學(xué)生不但獲得了設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、交流討論的機(jī)會(huì)，還做到了“知其然，

知其所以然”，形成了深刻的生物學(xué)認(rèn)知，培養(yǎng)了科學(xué)探究素養(yǎng)。

三、課后：設(shè)計(jì)能夠培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的家庭作業(yè)

眾所周知，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的目的之一是讓學(xué)生解決現(xiàn)實(shí)生活中的種種問題，更好地體驗(yàn)生活。同時(shí)，新高考下的考試題目往往以學(xué)生熟悉的生活現(xiàn)象為背景，提出與生物學(xué)知識(shí)相關(guān)的問題。在生物學(xué)課堂教學(xué)過程中，學(xué)生不斷地進(jìn)行科學(xué)探究，掌握了生物學(xué)知識(shí)，發(fā)展了科學(xué)探究素養(yǎng)，尤其感受了生物學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活的關(guān)系。在課后階段，教師應(yīng)在尊重學(xué)生學(xué)情的基礎(chǔ)上，將生物學(xué)知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系起來，設(shè)計(jì)生活性的家庭作業(yè)，助力學(xué)生鞏固生物學(xué)知識(shí)，提升科學(xué)探究素養(yǎng)水平。

例如，在統(tǒng)編高中生物學(xué)教材必修二第四章第二節(jié)“基因表達(dá)與性狀的關(guān)系”的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生體驗(yàn)了科學(xué)探究活動(dòng)，逐步了解了基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系。在課后階段，教師可以設(shè)計(jì)生活化的家庭作業(yè)，如：

大豆原產(chǎn)于中國，現(xiàn)在廣泛栽培于世界各地，成為非常重要的一種糧食作物。大豆是雌雄同株植物，野生型大豆雌蕊與雄蕊育性正常。

1.大豆的紫花和紅花是由一對(duì)等位基因控制的相對(duì)性狀，具有相對(duì)性狀的兩個(gè)親本雜交，F(xiàn)1雜交于F2中，紫花∶紅花= 3∶5，據(jù)此可以判斷出 是顯性性狀。

2.科學(xué)家用射線對(duì)大豆種群進(jìn)行誘變處理，并從大豆種群中分離出兩株雄性不育個(gè)體甲和乙，其均為單基因隱性突變體。

（1）誘變可以使同一個(gè)基因向不同的方向突變，也可以使不同的基因突變，這體現(xiàn)了基因突變具有

特點(diǎn)。

（2）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種雜交方案，探究上述兩株突變體是同一基因突變還是不同基因突變所致。（寫出雜交方案和預(yù)設(shè)的現(xiàn)象、結(jié)果）

在此作業(yè)內(nèi)容的引導(dǎo)下，學(xué)生可以走進(jìn)熟悉的生活場景中，依據(jù)不同的題目要求，發(fā)揮科學(xué)探究作用，

認(rèn)真地觀察并思考，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。在學(xué)生完成作業(yè)后，教師可以利用線上或線下方式組織作業(yè)講評(píng)活動(dòng)，有針對(duì)性地幫助學(xué)生查漏補(bǔ)缺。

在完成作業(yè)的過程中，學(xué)生靈活地運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)，利用恰當(dāng)?shù)目茖W(xué)探究方法解決問題，建構(gòu)深刻的生物學(xué)認(rèn)知，同時(shí)進(jìn)一步提升了生物學(xué)學(xué)科的科學(xué)探究素養(yǎng)。一些學(xué)生因此積累了生活經(jīng)驗(yàn)，能夠主動(dòng)地在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用生物學(xué)知識(shí)，提高生物學(xué)學(xué)習(xí)質(zhì)量。

四、結(jié)束語

總之，在生物學(xué)教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，可以使學(xué)生在掌握生物學(xué)學(xué)習(xí)主動(dòng)權(quán)的同時(shí)，借助直觀的生物學(xué)現(xiàn)象建構(gòu)深刻的認(rèn)知，增強(qiáng)生物學(xué)學(xué)習(xí)效果。鑒于此，高中生物學(xué)教師應(yīng)樹立育人意識(shí)，結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)牟呗栽谡n前階段準(zhǔn)備教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)，在課中階段引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察、提問、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及對(duì)結(jié)果的交流與討論，

在課后指導(dǎo)學(xué)生完成生活化的家庭作業(yè)，讓學(xué)生獲得科學(xué)探究機(jī)會(huì)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

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