基于科學(xué)探究的高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

孫錢民

(江蘇省灌云高級(jí)中學(xué) 222200)

1 基于科學(xué)探究素養(yǎng)的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)必要性

首先，是改進(jìn)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀的必然選擇.在教學(xué)實(shí)踐中，由于教師尚未跳出傳統(tǒng)教學(xué)觀念的束縛，弱化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位，致使生物實(shí)驗(yàn)課時(shí)安排比較少，制約了生物實(shí)驗(yàn)的教育價(jià)值；還有部分教師雖然開設(shè)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但依然以演示實(shí)驗(yàn)為主，基本上都是按照教材上的實(shí)驗(yàn)步驟，按部就班地進(jìn)行演示，并在操作中將注意的事項(xiàng)給學(xué)生講解一下.在這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，難以真正喚醒學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，致使學(xué)生在聽實(shí)驗(yàn)的過程中，出現(xiàn)了開小差、注意力不集中等現(xiàn)象.同時(shí)，學(xué)生在被動(dòng)聽實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)過程中，自身的思維、探究素養(yǎng)也并未得到發(fā)展，難以滿足學(xué)科素養(yǎng)下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求.因此，為了真正將實(shí)驗(yàn)從“低效化”的狀態(tài)下解放出來(lái)，指向?qū)W科素養(yǎng)的要求，積極推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是必然選擇.

其次，是理解科學(xué)概念和本質(zhì)的必然要求.生物核心素養(yǎng)下，生物學(xué)科不僅僅承擔(dān)著書本上的知識(shí)和內(nèi)容，更加關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)中形成的科學(xué)探究能力.鑒于科學(xué)探究下的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)問題的驅(qū)動(dòng)下，形成實(shí)驗(yàn)假設(shè)，并結(jié)合所學(xué)的知識(shí)對(duì)假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證.同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)操作的過程中，結(jié)合詳細(xì)的觀察、數(shù)據(jù)分析和推理等思維過程，學(xué)生對(duì)科學(xué)活動(dòng)的本質(zhì)形成了初步地認(rèn)知.另外，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作、觀察、討論中，也在潛移默化中理解了科學(xué)的本質(zhì)，真正提升了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).

再次，是提升生物學(xué)習(xí)質(zhì)量的必然選擇.在高中生物這一學(xué)科中，部分生物現(xiàn)象和生物規(guī)律是無(wú)法通過肉眼直接察覺到的，唯有通過生物實(shí)驗(yàn)這一環(huán)節(jié)，學(xué)生才能真正了解.基于傳統(tǒng)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的諸多弊端，唯有借助科學(xué)探究素養(yǎng)下的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，學(xué)生才能在操作實(shí)驗(yàn)的過程中，圍繞相關(guān)的問題展開深入地思考和討論，最終完成生物的高效學(xué)習(xí)，真正提升學(xué)生的生物學(xué)習(xí)效果.

最后，是促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的必然要求.高中生物核心素養(yǎng)背景下，更加關(guān)注學(xué)生的全面發(fā)展、長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展.基于科學(xué)探究素養(yǎng)下的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究的過程中，也逐漸形成了獨(dú)立思考問題的良好習(xí)慣，并在思考和探究的過程中，明確了應(yīng)該如何學(xué)習(xí)，逐漸成為學(xué)習(xí)的主人；同時(shí)，學(xué)生在科學(xué)探究素養(yǎng)下的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過程中，也掌握了合作學(xué)習(xí)的能力，以及理論知識(shí)的應(yīng)用能力等，真正實(shí)現(xiàn)了學(xué)生的全面發(fā)展.

2 基于科學(xué)探究素養(yǎng)的高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

2.1 開發(fā)多種資源，拓展科學(xué)探究路徑

基于科學(xué)探究素養(yǎng)的要求，充分挖掘生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，不僅是改善生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀的有效途徑，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的關(guān)鍵.教師在挖掘生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源時(shí)，必須要以課程內(nèi)容為中心，切實(shí)結(jié)合高中階段學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，運(yùn)用一切方法收集、查找相關(guān)的實(shí)驗(yàn)資源，使其與教材上的實(shí)驗(yàn)資源形成補(bǔ)充、拓展和延伸，最終促使學(xué)生在廣泛的實(shí)驗(yàn)探究中，完成既定的教學(xué)目標(biāo).

一方面，積極開發(fā)教材中生物實(shí)驗(yàn)資源.在現(xiàn)行的生物教材中，雖然包含著大量的生物實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，但這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中，基本上都將實(shí)驗(yàn)原理和步驟進(jìn)行了明確的規(guī)定，致使學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)在培養(yǎng)的過程中受到阻滯.鑒于此，高中生物教師必須要對(duì)教材中的生物實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行深入挖掘，圍繞教材上的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，可指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)的生物知識(shí)和實(shí)驗(yàn)原理，經(jīng)過思考和探究，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、確定實(shí)驗(yàn)步驟，逐漸將教材上的固定實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放性的生物實(shí)驗(yàn)；同時(shí)，也可以引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生物實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際生活中搜集實(shí)驗(yàn)資源.例如，在“利用廢舊物品制做生物模型”的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為了強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合這一部分生物知識(shí)點(diǎn)，從實(shí)際生活出發(fā)，盡可能回收家用、辦公等可利用的物品，對(duì)其進(jìn)行加工，制作成為合理的模型.如此一來(lái)，不僅開發(fā)和拓展了生物實(shí)驗(yàn)資源，也促使學(xué)生在廣泛的實(shí)驗(yàn)探究中，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng).

另一方面，積極開發(fā)課外實(shí)驗(yàn)資源.基于學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，生物教師在開發(fā)實(shí)驗(yàn)資源的時(shí)候，還應(yīng)堅(jiān)持“因地制宜”的原則，結(jié)合學(xué)生所在地的實(shí)際情況，調(diào)查學(xué)校周圍的資源，就地取材，積極開發(fā)課外生物實(shí)驗(yàn)資源.例如，在“用樣方法調(diào)查種群密度”的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，就帶領(lǐng)學(xué)生走出學(xué)校，走到學(xué)校附近的牧場(chǎng)中，引導(dǎo)學(xué)生在直觀化、生活化的生物實(shí)驗(yàn)中，感悟到其中蘊(yùn)含的生物知識(shí).同時(shí)，與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式相比，課外實(shí)驗(yàn)資源的開發(fā)，也極大地喚醒了學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力，促使學(xué)生在主動(dòng)探究的過程中，達(dá)到了既定的培養(yǎng)目標(biāo).

2.2 依托實(shí)驗(yàn)情境，強(qiáng)化科學(xué)探究素養(yǎng)

面對(duì)高中生物科學(xué)探究素養(yǎng)的要求，高中生物教師唯有積極探索新穎的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，才能達(dá)到既定的目標(biāo).在這一背景下，情境教學(xué)模式作為一種新型的教學(xué)模式應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸受到教師的青睞.與傳統(tǒng)的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式相比，實(shí)驗(yàn)情境不僅能夠給學(xué)生營(yíng)造一個(gè)契合探究的環(huán)境，還能促使學(xué)生放松身心，喚醒學(xué)生的探究欲望等.例如，在“綠葉中葉綠素的提取”生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，需要學(xué)生對(duì)綠葉中的色素進(jìn)行提取和分離.為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案時(shí)，依據(jù)建構(gòu)主義理論的相關(guān)知識(shí)，給學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)探究情境：春天的樹葉是綠色的，秋天的樹葉卻變成了黃色.使得學(xué)生在直觀的感知中思考：為什么春天的樹葉是綠色的，秋天的樹葉卻變成了黃色？現(xiàn)在如果以洋蔥和菠菜作為實(shí)驗(yàn)材料，分別提取色素，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)什么樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？如此，通過實(shí)驗(yàn)情境的應(yīng)用，持續(xù)強(qiáng)化了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究動(dòng)機(jī)，使得學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究的過程中，逐漸提升了自身的探究素養(yǎng).

2.3 借助問題串，強(qiáng)化邏輯，歸納探究思維

高中生物教師在強(qiáng)化學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的時(shí)候，必須要借助問題的這一工具，打開學(xué)生的思維，驅(qū)動(dòng)學(xué)生在問題思考、探究、解決中，逐漸達(dá)到既定的目標(biāo).需要說明的是，為了強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)問題時(shí)，不僅要指向?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)問題，還應(yīng)關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展區(qū)，確保設(shè)計(jì)的生物實(shí)驗(yàn)問題略高于學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展區(qū)，使得學(xué)生“跳一跳即可摘到桃子”.例如，在“植物細(xì)胞的吸水和失水”生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為了培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，按照上述的方法，給學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)中心問題“植物細(xì)胞會(huì)吸水和失水嗎？在什么樣的情況下會(huì)出現(xiàn)這一現(xiàn)象？”緊接著，為了促使學(xué)生更好地參與到實(shí)驗(yàn)探究中，又結(jié)合這一生物實(shí)驗(yàn)，對(duì)其進(jìn)行了細(xì)化：在低倍鏡下觀察洋蔥鱗片的形態(tài)，將整個(gè)洋蔥浸泡到蔗糖溶液中，再次用低倍鏡進(jìn)行觀察，對(duì)洋蔥皮的液泡的大小、顏色變化情況進(jìn)行觀察，對(duì)洋蔥皮進(jìn)行引流加入清水，多重復(fù)幾次，使得洋蔥鱗片充分浸在清水中，再次利用低倍鏡觀察現(xiàn)象，如此一來(lái)，學(xué)生在問題的驅(qū)動(dòng)下，就會(huì)在動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)的過程中，一邊觀察實(shí)驗(yàn)，一邊思考問題，最終在問題的驅(qū)動(dòng)下，了解生物實(shí)驗(yàn)的過程，掌握其中蘊(yùn)含的生物知識(shí)和規(guī)律，進(jìn)而促使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究的過程中，打開自己的思維，逐漸形成一定的科學(xué)探究素養(yǎng).

2.4 預(yù)設(shè)預(yù)估，在預(yù)估驗(yàn)證中強(qiáng)化科學(xué)探究素養(yǎng)

在傳統(tǒng)的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，教師常常將重點(diǎn)放在實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及生物實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)含的生物知識(shí)和規(guī)律，忽視了學(xué)生的生物實(shí)驗(yàn)探究過程，以及學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中操作能力、觀察能力、思考能力的培養(yǎng)等.面對(duì)科學(xué)探究素養(yǎng)的要求，生物教師唯有轉(zhuǎn)變這一教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)之前，結(jié)合所學(xué)的知識(shí)對(duì)生物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)估、假設(shè)，并將假設(shè)在實(shí)驗(yàn)操作的過程中進(jìn)行驗(yàn)證.如此，可最大限度激活學(xué)生的思維，促使其在探究中逐漸形成一定的探究能力.例如，在“探索生長(zhǎng)素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度”生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，教師可按照預(yù)估-假設(shè)-驗(yàn)證的流程，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)的生物知識(shí)，包括：植物的激素調(diào)節(jié)、植物發(fā)生向光性的原因、生長(zhǎng)素的產(chǎn)生等，作出科學(xué)、合理的假設(shè).在這一過程中，切忌漫無(wú)目的地隨意假設(shè)；接著，結(jié)合自己的實(shí)驗(yàn)假設(shè)，結(jié)合所學(xué)的生物知識(shí)，或者翻閱相關(guān)的書籍、從網(wǎng)絡(luò)上搜集相關(guān)的資料等，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，明確實(shí)驗(yàn)步驟，并對(duì)自己的預(yù)設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證.如此，不僅達(dá)到了這一實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)，也促使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)預(yù)估——假設(shè)——驗(yàn)證的過程中，逐漸形成了一定的科學(xué)探究素養(yǎng).

2.5 合作探究，強(qiáng)化演繹和推理能力

生物實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)復(fù)雜的內(nèi)容，不僅包含著復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)步驟，在實(shí)驗(yàn)過程中還常常有諸多問題，如：實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)推理、實(shí)驗(yàn)歸納和總結(jié)等.面對(duì)繁雜的學(xué)習(xí)任務(wù)，單純地依靠學(xué)生一個(gè)人是難以完成等.面對(duì)這一現(xiàn)狀，為了切實(shí)保障生物實(shí)驗(yàn)的順利開展，完成學(xué)生的探究、演繹、推理等目標(biāo)，就可采用“群策群力”的原則，引導(dǎo)學(xué)生以小組的方式，共同參與到生物實(shí)驗(yàn)探究中.例如，在“能量之源——光與光合作用”的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為了引導(dǎo)學(xué)生在生物實(shí)驗(yàn)的過程中對(duì)其進(jìn)行演繹、探究和推理，可借助小組探究的模式.在這一過程中，教師首先按照一定的分組原則，將學(xué)生劃分為幾個(gè)學(xué)習(xí)小組；接著，明確小組各個(gè)成員的職責(zé)，有的學(xué)生負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)用具，有的記錄實(shí)驗(yàn)過程，有的負(fù)責(zé)操作等；最后，學(xué)習(xí)小組學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究的過程中發(fā)現(xiàn)：綠條紙上分別出現(xiàn)了藍(lán)綠色、黃綠色、橙黃色、黃色四個(gè)色素帶，并圍繞“綠葉中包含哪幾種色素”展開討論，最終達(dá)到既定的目標(biāo).如此，學(xué)生在合作探究的過程中，經(jīng)歷了“綠葉中色素的提取和分離”的探究、思考和討論等過程，循序漸進(jìn)強(qiáng)化了自身的邏輯、推理能力等，為培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

綜上所述，面對(duì)高中生物核心素養(yǎng)下的教學(xué)目標(biāo)，教師唯有摒除傳統(tǒng)的教學(xué)思想和教學(xué)模式，緊緊圍繞學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，立足于生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，積極開發(fā)多種實(shí)驗(yàn)資源，科學(xué)設(shè)計(jì)生物實(shí)驗(yàn)情境、設(shè)計(jì)與學(xué)生認(rèn)知發(fā)展區(qū)相契合的生物實(shí)驗(yàn)問題、引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷預(yù)估——假設(shè)——驗(yàn)證的學(xué)習(xí)流程、在合作探究的過程中，完成生物實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，并在實(shí)驗(yàn)探究中形成一定的科學(xué)探究素養(yǎng).