高中學生科學素質培養的實踐和探索

文件編號：1003-7586(2009)11-0011-03

科學探究是人們獲取科學知識、認識世界的一個重要途徑。推行探究性學習方式，就是要促使學生改變被動接受的傳統學習方式，促使學生在探究體驗過程中理解科學探究的過程、掌握科學探究的方法和技能，主動地獲取知識和發展能力，尤其是科學素養和科技創新能力在這一過程中獲得全面發展。

我校生物科組在推行實施探究性學習活動的實踐過程中，逐步形成了在探究性活動中培養學生科技創新精神的教學模式，近幾年初見成效，學生們的探究性學習取得很大成績，2005年的“綠豆芽地上部分負向地性影響因素的探究性實驗”獲“明天小小科學家評比”廣東省第四名并送北京參加全國賽；2006年的“普通實驗室環境下開放式組織培養試驗的方法研究”、“鼓風式多用實驗臺設計理念及介紹”獲佛山市科技創新大賽一等獎；2007年的“果膠粗提取及其清除鯽魚重金屬污染的研究”、“短管淺池生物膜及天然納米材料在生活污水處理中的應用研究”獲佛山市科技創新大賽一等獎，“珠江三角洲農耕濕地重金屬生化脫毒實驗研究及應用”獲得全國青少年科技創新大賽一等獎和英特爾英才獎、獲瑞典斯德哥爾摩世界青少年水科技發明大賽獲唯一特別獎，該項活動參加者郭陽等同學分別被保送到北京師范大學、復旦大學、北京理工大學繼續深造；2008年“環境污染物降解菌的分離篩選、鑒定和應用”獲佛山市青少年科技創新大賽一等獎、廣東省青少年科技創新大賽獲二等獎；2009年的“微生物降解印刷廠污水中有害有機物的探究”獲全國中學生水科技發明比賽三等獎，Dodoclimate小隊和五維空間環保小組參加中英合作項目“2009氣候酷派綠色校園行動計劃”選拔進入最后復賽。學校獲得2007年佛山市禪城區青少年科技創新大賽優秀組織獎、2008年佛山市青少年科技創新大賽優秀組織獎，“管道化天臺栽培，綠化校園、美化育人環境”獲得2008年佛山市優秀科技輔導項目?；仡櫼酝墓ぷ?，筆者在這里談談工作體會。

1實施探究性學習。首要的是老師有激情、學生有興趣，有學校的支持作后盾

相對于傳統的接受式學習方式，探究性學習耗時較長，尤其是第二課堂的一些課題。我校生物科組的10位教師，滿腔熱情、不辭勞苦地輔導學生開展活動。學生們對生物教師信任度高，對生物探究活動熱情高漲、十分踴躍，每年都有多個課題。自2005年到目前為止，教師指導學生完成了十多項的課題研究。當然，其中離不開學校這個強有力的后盾，為實施探究活動提供人力和財力支持。

2實施探究性學習，應選定適合學生探究學習的課題

對于探究性活動的課題內容，高中學生應該從自身的學習、生活的自然、社會環境的問題中去尋找。例如2005年許敬良老師指導的課題“莖背地性因素的探究性實驗”是從生物課程學習中拓展延伸而來的課題；2006年周惠芳老師指導的“普通實驗室環境下開放式組織培養試驗的方法研究”、“鼓風式多用實驗臺設計理念及介紹”是從平時的生物學實驗中萌生的課題；但最直接的方法是從人教版選修1《生物技術實踐》中找課題，因為該書的每一個專題都有許多可以探究的內容。像“制作泡菜”這個學習內容，學生們大多知道泡菜中的亞硝酸鹽有毒，但到底哪一種方法制作的泡菜所含亞硝酸鹽比較少?泡菜的亞硝酸鹽含量與蔬菜的品種或發酵的溫度有關嗎?可以采用哪些方法抑制泡菜中亞硝酸鹽的產生?圍繞這些問題就可以找到許多可以探索研究的課題。由于學生們的思維發展、性格特點和生活經驗各不相同，可能不是每一個學生都有問題提出，或者不是提出同樣的問題，或者是“異想天開”的、沒有什么探究價值的，這時教師的點拔、指導尤為重要，需要引導學生形成和確定課題。3實施探究性學習，需要對探究實驗室進行準確定位，以先進的探究實驗設備為依托

對生物探究實驗室的功能定位是，它是為學生自主學習、自主探究創新提供的一個平臺，適合課題研究小組進行高層次的研究學習活動，給學生提供自主設計、自主學習、自主思考、自主探索的全新學習環境，是學生實踐的土壤，創造的時空，開啟創新火花的氛圍。它并不適合整個班的學生實驗。

我校生物科組輔導學生充分利用先進的探究實驗室設備開展生物探究實驗。生物探究實驗室一定程度上向學生開放，有教師適當輔導。一些課題不是中學普通實驗室條件下可以完成的，如組織培養、微生物、蛋白質、酶、DNA這些現代生物技術的專題，每一個專題都有無數個課題值得探究，而進行這些課題探究，需要高標準配置的探究實驗室。例如2007年的課題“果膠粗提取及其清除鯽魚重金屬污染的研究”、“短管淺池生物膜及天然納米材料在生活污水處理中的應用研究”、2008年袁芬和謝曉霜老師輔導的課題“環境污染物降解菌的分離篩選、鑒定和應用”就是依托我校高標準配置的探究實驗室完成的。

4實施探究性學習。主要形式是通過課題滲透和第二課堂、以3-5人為一組開展活動

探究性課題的確定分兩種情況。一種是學生提出問題，學生在老師的輔助下形成探究學習思路、設計實驗方案，然后在老師的指導下完成活動過程。這樣的項目主要是學校研究性學習小組的項目，例如2008學年上學期的“學校飲用水細菌數和大腸桿菌群的檢測”、“溫度控制與玫瑰精油提取量的關系”、“自然發酵與加入面包酵母對果酒制作的影響”、“禪城區附近市場蔬菜農藥殘留量的檢測調查”等課題。這樣的課題每學期都有不少，教師每學期都要組織學生進行研究性學習答辯，評選出優秀結題報告或優秀論文，由學校結集出版《蓓蕾初綻——佛山二中研究性學習優秀結題報告文選》。

另一種是由教師提出項目。教師確定的項目研究難度往往較大，需要對進入研究小組的學生進行挑選。組織學生進行培訓，系統學習相關的科學知識，共同制定活動計劃，在教師的指導下分步開展探究學習。例如2007年的“自生固氮菌對環境的適應及耐重金屬研究”、“珠江三角洲農耕濕地重金屬生化脫毒實驗研究及應用”就是這樣出臺的，其中課題“珠江三角洲農耕濕地重金屬生化脫毒實驗研究及應用”歷時2年多，學習參加者郭陽等同學在科學探究能力、創新能力以及語言表達能力和交際能力等方面都有大幅度提高，獲得2007年世界青少年水科技發明大賽唯一特別獎。斯德哥爾摩水基金會主席彼得·福斯曼說，體現了中國青少年對自然環境的關注和科技創新的意識。

5實施探究性學習，需要教師發揮引導作用

在探究性學習過程中，教師的主要任務就是發揮引導作用，促使學生積極參與科學探究，掌握科學探究的方法和技能；促使學生獨立思考，合作學習，獲得全面發展。

5.1創設問題情境，激發學生主動探究

在常規教學中，教師依據課程內容和現實生活情

景創設問題。在開發課程資源時，應盡量使課程內容問題化；針對學生已有的認知水平設計問題。如學習“植物的水分代謝”時，學生已學過“植物的根是吸收水分的器官”，教師可以提出問題：植物主要靠根的哪一部位吸收水分?以什么方式吸收水分?怎樣吸收水分?從而挑起學生的“認知沖突”，產生強烈的探究欲望。

生物科學是以實驗為基礎的自然科學。許多生物學理論和結論都是在實驗的基礎上產生出來的。教師可以通過實驗的手段“制造問題、設置懸念”，使學生激起求知欲望。如學習“滲透作用”時，將課本的演示實驗重新設計為學生分組實驗，兩人為一組。當學生觀察發現“清水中的新鮮蘿卜條變硬挺而高濃度鹽水中的新鮮蘿卜條皺縮變軟”這一實驗現象時，教師設問：“為什么會出現截然不同的結果?”從而激發學生形成主動探究新鮮蘿卜條吸水問題的主觀動機。

高中學生比較關注現實問題，教師可設計“真實”的自然和社會生活情境。如學習“影響光合作用的因素”時，引導學生對“新疆哈密的瓜特別甜”這一現象進行分析：佛山地區種植的瓜果可以像哈密的那樣甜嗎?從而引導學生從地域間可能存在的差異因素進行思考、結合光合作用和呼吸作用兩個知識點進行分析，使他們形成積極的定向思維，經過獨立思考，推理得出結論：哈密地區的白天光照時間長，植物通過光合作用合成有機物較多；晝夜溫差大，植物夜間呼吸作用較弱、消耗有機物較少，體內積累的有機物較多，所以該地區的瓜果特別甜。在此基礎上，教師引導學-生進一步分析佛山地區的氣候條件，找出能使佛山地區種植瓜果像哈密那樣甜的解決方案。

5.2調控探究學習應及時、適度，確保學生探究學習的自主性

教師在進行課程資源設計時，應注重合理調控內容的深度和廣度，著重于教授學習方法，做好適當的引導工作，其他學習環節留給學生，確保學生的自主學習時間和思維空間。放手讓學生自主探究，不要太多干預?！胺拧钡倪^程中教師應做的是：在知識的難點、重點之處適當點撥、及時調控，幫助學生把握探究的方向。

5.3指導學生設計探究過程和正確運用探究方法，組織探究活動的實施

確定探究目標以后，教師應指導學生具體設計探究過程、確定具體的探究方法。探究方法須依探究目的而定，盡可能簡單易行、切合客觀條件和學生認知