初中生物學(xué)實(shí)驗教學(xué)中科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)策略

摘" 要：對于初中生物學(xué)實(shí)驗課程而言，基于科學(xué)探究素養(yǎng)培養(yǎng)的目標(biāo)，教師開展多樣的實(shí)驗教學(xué)活動，不僅能使學(xué)生增強(qiáng)科學(xué)探究意識，激發(fā)其深入探究的興趣，還能讓他們在實(shí)驗操作中深化對生物學(xué)知識的理解，形成較強(qiáng)的探究實(shí)踐能力，提高學(xué)習(xí)效率。為此，文章從科學(xué)探究的視角出發(fā)，闡述教師通過引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、指導(dǎo)學(xué)生制訂方案、促進(jìn)學(xué)生自主實(shí)驗、鼓勵學(xué)生分享成果等策略，提高初中生物學(xué)實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：初中生物學(xué)；實(shí)驗教學(xué)；科學(xué)探究

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》強(qiáng)調(diào)，本課程著眼于學(xué)生適應(yīng)未來社會發(fā)展和個人生活的需要，立足于堅實(shí)的生物學(xué)科內(nèi)容基礎(chǔ)。教師要開展多元教學(xué)活動，發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)，其中包括探究實(shí)踐素養(yǎng)，要求教師培養(yǎng)學(xué)生解決真實(shí)情境中的問題或完成實(shí)踐項目的品格和能力。對此，教師應(yīng)當(dāng)基于科學(xué)探究素養(yǎng)培養(yǎng)的目標(biāo)，優(yōu)化生物學(xué)實(shí)驗教學(xué)思路，采取有效手段引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題、制訂方案、完成實(shí)驗、分享成果，從而使其掌握通過實(shí)驗探究生物學(xué)知識的方法，深刻理解生物學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，提升生物學(xué)實(shí)驗教學(xué)的有效性。

一、培養(yǎng)科學(xué)探究意識，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題

在初中生物學(xué)實(shí)驗教學(xué)中，教師可以利用多種資源創(chuàng)設(shè)生動的教學(xué)情境，借助直觀畫面激發(fā)學(xué)生對生物學(xué)知識的好奇心，使其能夠基于情境提出與生物學(xué)有關(guān)的問題，初步形成科學(xué)探究的意識，產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲。

1. 聯(lián)系生活，深入探究

生物學(xué)知識與現(xiàn)實(shí)生活之間有著密不可分的關(guān)系，而科學(xué)探究本身也源自對現(xiàn)實(shí)生活的好奇心。對此，教師可以基于生物學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，結(jié)合生活實(shí)際，創(chuàng)設(shè)生活情境。教師先利用常見的生活事物或生活場景，激發(fā)學(xué)生主動探究生物學(xué)知識的興趣，再引導(dǎo)他們觀察生活。在此過程中，教師可以培養(yǎng)學(xué)生的聯(lián)想思維、發(fā)散思維等，讓他們對觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行深入思考，從而發(fā)現(xiàn)其中與生物學(xué)有關(guān)的信息，鼓勵學(xué)生提出有價值的探究問題。

例如，人教版《義務(wù)教育教科書·生物學(xué)》（以下統(tǒng)稱“教材”）七年級上冊“植株的生長”這節(jié)課包括根尖的結(jié)構(gòu)、幼苗的生長規(guī)律、植株的構(gòu)成、植株的生長條件四部分內(nèi)容，教師可以創(chuàng)設(shè)生活情境，讓學(xué)生觀察生活中的植物，引導(dǎo)他們提出與本節(jié)課知識點(diǎn)有關(guān)的問題，使其通過觀看實(shí)驗視頻找到問題的答案，掌握教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)知識，培養(yǎng)科學(xué)探究意識。首先，教師利用多媒體設(shè)備播放植物分別在土壤和淡水中生長的延時視頻，讓學(xué)生看到植物從幼根成長為完整植株的過程，激發(fā)其探究植株的生長相關(guān)知識的興趣。其次，教師展示幾株處于不同生長階段的土培植物和水培植物，讓學(xué)生進(jìn)行細(xì)致觀察，引導(dǎo)他們結(jié)合生活經(jīng)驗對植株的生長情況進(jìn)行深入思考，提出相關(guān)的問題。有的學(xué)生觀察土培植物的幼根，發(fā)現(xiàn)幼根有一小段毛茸茸的部分，提出“幼根的生長是毛茸茸的部分伸長還是毛茸茸部分的下端或上端發(fā)芽呢？”這一問題；有的學(xué)生觀察水培植物，發(fā)現(xiàn)植株上有的部分長出了葉子，而有的部分則繼續(xù)長出枝條，提出“植株是如何發(fā)育和生長的？植株由哪些部分組成？”的問題。最后，教師根據(jù)學(xué)生提出的問題播放相應(yīng)的實(shí)驗視頻，讓他們根據(jù)實(shí)驗結(jié)果找出問題的答案，從而真正掌握本課知識點(diǎn)。

通過讓學(xué)生觀察生活現(xiàn)象，引導(dǎo)他們提出相關(guān)問題，從實(shí)驗中尋找問題的答案，能夠有效激發(fā)其科學(xué)探究的意識，引發(fā)他們對生物學(xué)知識的深度思考。

2. 觀察實(shí)驗，提出質(zhì)疑

教師可以創(chuàng)設(shè)實(shí)驗情境，利用生物學(xué)實(shí)驗引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，使其提出合理的質(zhì)疑。隨后，教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗驗證，讓他們通過實(shí)踐操作解答疑問，加深對生物學(xué)知識的理解。另外，教師可以借此培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識，讓他們注重探究生物學(xué)現(xiàn)象背后的本質(zhì)，進(jìn)而培養(yǎng)其理性思維、批判質(zhì)疑的科學(xué)精神。

例如，在教學(xué)教材七年級上冊“光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣”一課時，針對光合作用的概念，教師可以開展實(shí)驗情境探究活動，讓學(xué)生通過提出質(zhì)疑、實(shí)驗解答，了解光合作用的條件和產(chǎn)物，加深對光合作用概念的理解。首先，教師利用多媒體設(shè)備播放模擬普利斯特利實(shí)驗的視頻和金魚藻發(fā)生光合作用的驗證實(shí)驗視頻，讓學(xué)生了解這兩個實(shí)驗的結(jié)論。第一個實(shí)驗結(jié)論是密閉的玻璃鐘罩內(nèi)的植物可以恢復(fù)由于蠟燭燃燒或小鼠呼吸而變“壞”的空氣，植物可以改變空氣的組成；第二個結(jié)論是光合作用能夠產(chǎn)生氧氣。其次，教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已有經(jīng)驗思考實(shí)驗現(xiàn)象，使其產(chǎn)生認(rèn)知沖突，從而對實(shí)驗結(jié)論提出質(zhì)疑。有的學(xué)生提出“既然在沒有動物生活的環(huán)境中，植物也在進(jìn)行光合作用，那么二氧化碳是進(jìn)行光合作用的必備原料嗎？”這一問題。還有的學(xué)生提出“光合作用一定會產(chǎn)生氧氣嗎？”這一問題。對于上述問題，教師可以引導(dǎo)學(xué)生做實(shí)驗進(jìn)行驗證，讓學(xué)生設(shè)計二氧化碳是唯一變量的實(shí)驗和在光照條件下判斷某種植物產(chǎn)生何種氣體的實(shí)驗。通過實(shí)驗操作，學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)二氧化碳是植物進(jìn)行光合作用必不可少的原料，以及光合作用產(chǎn)生氧氣，從而確定了光合作用的條件和產(chǎn)物。最后，教師指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗結(jié)論，總結(jié)光合作用的概念，使其加深對這部分知識的記憶。

教師開展質(zhì)疑探究活動，既能培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力，又能促使其透徹理解生物學(xué)知識，培養(yǎng)科學(xué)探究意識。

二、喚醒科學(xué)探究經(jīng)驗，指導(dǎo)學(xué)生制訂方案

在生物學(xué)實(shí)驗教學(xué)中，教師不僅要讓學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題，還要讓他們圍繞問題制訂實(shí)驗方案，為之后的自主實(shí)驗打下堅實(shí)基礎(chǔ)。為了提高學(xué)生的規(guī)劃能力，使其能夠制訂出科學(xué)、合理、可行性高的實(shí)驗方案，教師需要對其進(jìn)行教學(xué)指導(dǎo)，喚醒學(xué)生已有的科學(xué)探究經(jīng)驗，讓他們按照基本的實(shí)驗步驟，針對具體問題制訂實(shí)驗方案。

例如，在教學(xué)教材七年級下冊“神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式”一課時，學(xué)生能夠結(jié)合自身經(jīng)驗提出問題：“當(dāng)注意力高度集中時，反應(yīng)速度會更快嗎？”對此，教師可以指導(dǎo)學(xué)生制訂實(shí)驗方案。首先，教師讓學(xué)生列舉一些與注意力和反應(yīng)有關(guān)的行為，如快速抓取物體、接住掉落物體等。其次，教師讓學(xué)生任選一種行為設(shè)計具體方案，學(xué)生設(shè)計了如表1所示的快速抓取物體的實(shí)驗方案。

最后，教師判斷每組實(shí)驗方案的可行性并提出改進(jìn)建議，幫助學(xué)生完善實(shí)驗步驟，增強(qiáng)生物學(xué)實(shí)驗的嚴(yán)謹(jǐn)性與科學(xué)性，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究精神。

三、培養(yǎng)科學(xué)探究能力，促進(jìn)學(xué)生自主實(shí)驗

為了進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，教師可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容開展多樣的自主實(shí)驗活動，讓學(xué)生通過完成獨(dú)立操作、小組合作等任務(wù)，掌握實(shí)驗的操作方法。同時，通過觀察、記錄、分析得出正確的實(shí)驗結(jié)論，提升實(shí)驗的有效性。

1. 開展獨(dú)立實(shí)驗活動

實(shí)驗是探究生物學(xué)知識的主要方法，也是科學(xué)探究的重要方式。為了讓學(xué)生掌握正確的生物學(xué)實(shí)驗步驟，使其能夠用實(shí)驗方法學(xué)習(xí)和理解生物學(xué)知識，教師可以基于簡單的生物學(xué)知識，讓學(xué)生開展獨(dú)立實(shí)驗探究活動。在此項活動中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生圍繞教學(xué)內(nèi)容提出生物學(xué)問題，自行設(shè)計實(shí)驗方案，獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗操作，通過觀察、記錄實(shí)驗現(xiàn)象，獲得科學(xué)的實(shí)驗數(shù)據(jù)，再對實(shí)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出實(shí)驗結(jié)論，從而實(shí)現(xiàn)對知識的透徹理解，提高實(shí)驗操作能力。

例如，教材七年級上冊“植物細(xì)胞”這節(jié)課要求學(xué)生經(jīng)歷植物細(xì)胞臨時裝片的制作過程，以此來了解植物細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)，同時，能夠畫出植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)簡圖。對此，教師可以讓學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗操作，使其通過完成實(shí)驗任務(wù)掌握制作臨時裝片的方法和細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡圖的畫法，提高學(xué)生的動手操作能力和實(shí)驗探究能力。首先，教師準(zhǔn)備洋蔥、黑藻、載玻片、蓋玻片等實(shí)驗材料。其次，教師讓學(xué)生自行規(guī)劃實(shí)驗步驟，進(jìn)行獨(dú)立操作。以觀察黑藻葉片細(xì)胞的實(shí)驗為例，在實(shí)驗過程中，學(xué)生先用紗布將載玻片和蓋玻片擦拭干凈，將載玻片放在實(shí)驗臺上，在載玻片上滴一滴清水，用鑷子取一片黑藻嫩葉，將其放在載玻片上的水滴中，蓋上蓋玻片，完成黑藻臨時裝片的制作。最后，學(xué)生用顯微鏡觀察臨時裝片，在紙上畫出黑藻葉片細(xì)胞的結(jié)構(gòu)簡圖。在畫圖時，學(xué)生應(yīng)當(dāng)先勾畫細(xì)胞的輪廓，再用細(xì)點(diǎn)來表示細(xì)胞結(jié)構(gòu)中較暗的部分。通過自行經(jīng)歷實(shí)驗過程，學(xué)生能夠深刻記憶植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，掌握基本的生物學(xué)實(shí)驗步驟和畫圖方法，提高科學(xué)探究的水平。

2. 開展合作實(shí)驗活動

針對復(fù)雜的生物學(xué)知識，教師可以開展合作實(shí)驗活動，讓學(xué)生以小組為單位，通過協(xié)同合作的方式進(jìn)行實(shí)驗探究，提高實(shí)驗學(xué)習(xí)效率。另外，教師可以借助合作實(shí)驗培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作能力，使其在互動討論的過程中碰撞思維，對知識進(jìn)行多角度分析，深化對生物學(xué)概念的理解。

例如，在教學(xué)教材八年級上冊“真菌”一課時，教師可以開展合作實(shí)驗活動。首先，教師按照同組異質(zhì)原則對學(xué)生進(jìn)行分組，向各小組提供酵母菌培養(yǎng)液、培養(yǎng)皿中培養(yǎng)好的青霉、稀釋的碘液等材料，讓學(xué)生以合作的方式觀察并總結(jié)酵母菌的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和霉菌的形狀與顏色。其次，各小組合理分配任務(wù)進(jìn)行實(shí)驗操作，如一人制作酵母菌臨時裝片，一人制作青霉孢子菌絲臨時裝片，一人記錄酵母菌觀察結(jié)果，一人記錄霉菌觀察結(jié)果等，相互配合，完成實(shí)驗步驟。最后，各小組對實(shí)驗過程進(jìn)行交流討論，對比兩個實(shí)驗的結(jié)果，找出其中的不同，得出實(shí)驗結(jié)論。通過討論，學(xué)生發(fā)現(xiàn)酵母菌細(xì)胞由細(xì)胞核、細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、液泡等構(gòu)成，多呈橢圓形；青霉由孢子、直立菌絲、細(xì)胞核和營養(yǎng)菌絲等構(gòu)成，其中，孢子是青綠色，呈掃帚狀。教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合作實(shí)驗，既能培養(yǎng)他們的協(xié)作意識，又能提高其科學(xué)探究能力，使學(xué)生快速掌握相關(guān)生物學(xué)知識。

四、提高科學(xué)探究水平，鼓勵學(xué)生分享成果

為了提高學(xué)生描述生物學(xué)知識的能力，使其對實(shí)驗內(nèi)容有深刻的感悟，教師可以開展實(shí)驗成果展示與交流活動，鼓勵學(xué)生積極分享實(shí)驗思路、結(jié)論和經(jīng)驗，引導(dǎo)他們針對某個實(shí)驗進(jìn)行深度交流，探討實(shí)驗步驟是否嚴(yán)謹(jǐn)、結(jié)果是否準(zhǔn)確、方法是否合理等，表達(dá)對實(shí)驗的看法，進(jìn)而加深學(xué)生對生物學(xué)知識的理解，使其形成良好的科學(xué)探究素養(yǎng)。

例如，在教學(xué)教材八年級下冊“生物的變異”一課時，在“花生果實(shí)大小的變異”實(shí)驗成果交流環(huán)節(jié)，教師可以讓學(xué)生主動分享實(shí)驗成果。在分享的過程中，學(xué)生需要闡述判斷花生果實(shí)是否發(fā)生變異的實(shí)驗步驟、數(shù)據(jù)和結(jié)論，如隨機(jī)抽樣、測量果實(shí)的長軸的長短、繪制曲線圖、分析結(jié)果等。隨后，學(xué)生可以提出質(zhì)疑或針對實(shí)驗結(jié)論進(jìn)行深入探討，如隨機(jī)抽樣的花生是否具有普遍性、30枚花生樣品的數(shù)量是否合理、“花生果實(shí)沒有發(fā)生變異”這一結(jié)論是否正確等。通過探究此類問題，學(xué)生既可以形成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗探究意識和較強(qiáng)的科學(xué)探究素養(yǎng)，又可以加深對生物學(xué)中變異相關(guān)知識的理解，進(jìn)而提高生物學(xué)實(shí)驗學(xué)習(xí)效果。

五、結(jié)束語

為了提高初中生物學(xué)實(shí)驗教學(xué)的科學(xué)性與有效性，教師需要圍繞科學(xué)探究素養(yǎng)，開展多種體驗類、操作類教學(xué)活動，讓學(xué)生經(jīng)歷提問、規(guī)劃、實(shí)操、總結(jié)等重要的實(shí)驗過程，在扎實(shí)掌握生物學(xué)知識的同時，培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)。

基金項目：2023年黔南州教育局“揭榜掛帥”教科研項目——利用科學(xué)調(diào)查體驗活動培養(yǎng)縣域初中生科學(xué)探究素養(yǎng)的實(shí)踐研究（2023B243）。

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