建構科學探究模式　培養生物學科核心素養

朱建兵

[摘? ?要]“科學探究”模式是新課改背景下的一種新教學模式，旨在引導學生通過科學探究積極主動地獲取知識，了解并嘗試應用科學家的科學思維來進行探究性學習。高中生物教學中，教師建構科學探究模式，讓學生積極參與提出問題、做出猜想、實驗操作、驗證猜想等一系列探究活動，可有效培養學生的學科核心素養。

[關鍵詞]核心素養;科學探究;高中生物

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）29-0089-02

作為教師，所追求的是采用高效、簡捷的教學方式來讓學生獲取更多的知識和提升自身的能力。“科學探究”模式是一種全新的教學模式。這一模式的施行，需得學生在課堂中占據主體地位，積極主動地應用科學家探究問題的思維展開探究活動，并在探究過程中，獲取與掌握相關知識。通過科學探究，教師將學生從固有的思維中解放出來，培養學生的探究能力，提高學生的知識水平，促進學生領悟科學研究的思想和精神，發展學生的核心素養。要在高中生物教學中建構科學探究模式，可從以下幾點著手。

一、發現問題，因勢利導

偉大的發現往往源自于問題的提出，因此，發現問題要比解決問題更加重要。在建構科學探究模式的前提下，應鼓勵學生在課堂學習中，思維緊跟教師的教學進度，及時提出自己的異議，發散自己的思維。這樣，有利于教師及時捕捉學生的思維火花和發現學生存在的問題并予以解決。

例如，在教學“抗體”這一知識點時，筆者在講述了抗體的特性（即特異性、大分子性等）后，再講解關于單克隆抗體采用小白鼠為實驗材料的實驗內容。這時，有的學生提出問題：該實驗所采用的實驗材料為小白鼠，那人是否可以作為實驗材料呢？針對這個問題，筆者沒有正面回答，而是引導學生思考并鼓勵學生提出自己發現的問題，學生在深入思考后，紛紛表示認可這個問題。因此，筆者便向學生逐一解答，如以小白鼠作為實驗材料是因為小白鼠與人類的基因組分十分相似，它也有心臟病、高血壓等病癥，而且生物研究的很多目的均是為了解決人類遇到的問題，因此采用小白鼠作為實驗材料最為適宜。而關于人能否作為實驗材料這一問題可讓學生自行探究。最后告知學生：人類和鼠終是有差別的，而抗體具有特異性，做該研究的目的是為了檢驗該技術和設想是否具有可行性，而具體在人體上應用，所應用的是該技術，而不是該抗體。學生提出這個問題，反映出學生對抗體基本知識并沒有全部掌握，由此也顯示了提出問題的重要性。同樣類似的還有在學習“減數分裂”時，學生提出問題：雄蜂是如何產生精子，進行減數分裂的？學生能提出這些極具針對性的問題，從另一個層面上反映出他們都經過了認真思考。

而在課堂教學中，教師不應因為擔心自己解決不了學生提出的問題，而限制學生提出問題，局限學生的思維。建構科學探究模式的精髓就是培養學生的探究能力，對于無法解決的問題，教師完全可以留待課后和學生一起討論。這一模式的實施，就是要因勢利導地讓學生發現問題、解決問題，培養學生的生物學科核心素養。

二、提出假設，實驗驗證

科學探究重要的一點就是提出假設，假設就是學生將所遇到的問題與所學的知識相聯系，通過對問題的深思熟慮，做出一定的邏輯關系分析所得到的結果。因此，在科學探究中，教師應引導學生有依據性地做出推斷，提出假設，再深入探究，最后再通過實驗去驗證假設。

例如，在“葉綠體中色素的提取和分離”實驗中，學生在實驗操作過程中出現了實驗現象不明顯的問題，分析后認為是濾液太少、太稀的原因。因此，筆者引導學生設計解決方案。學生思考后認為，可以利用“薩克斯實驗”中酒精水浴加熱的方式來改善實驗條件，并在筆者的指導下提出了相關假設。接下來，利用實驗進行驗證。學生采用菠菜葉為實驗材料，首先進行材料處理，除去菠菜葉中脈，將其剪成細條狀;接著設置變量，采用熱水浴，溫度分別為30 ℃、50 ℃、70 ℃、90 ℃;然后提取濾液，在試管中加入2 mL的乙醇，與菠菜充分接觸，封閉管口，浸入熱水中進行加熱;最后進行含量測定。測定后發現，在熱水浴加熱中，現象明顯，70℃的水浴提取的色素是最多的，檢測時，葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素分明。

學生經實驗驗證假設是正確的，學生會很有成就感，這遠比解決一道難題所獲得的成就感要大得多，而這種成果，是離不開教師的指引的。學生的假設在教師的一步步“套路”之中得以驗證，學生這種發散思維、深入探究的學習方式對培養他們的學科核心素養是很有幫助的。

三、自主設計，優化過程

實驗方案的設計最能體現一個學生的邏輯思維能力和對知識點及知識點銜接的理解與掌握能力。因此，在科學探究過程中，教師應鼓勵學生在提出假設后，自主設計實驗方案，進行實驗操作，以有效驗證假設，并優化實驗操作過程，從而提升學生的科學探究能力。

例如，在教學“酶”這一內容時，學生適時地提出問題：酶對一種物質具有轉移性，是否對組成單位相同的兩種物質也具有轉移性呢？對于這個問題，學生經過思考，提出了假設。此刻，便是引導學生自主設計實驗方案的時機，在筆者的引導下，學生選取了2 g淀粉酶和98 mL水配制了酶溶液，并使用淀粉溶液和蔗糖溶液做對比，實驗溫度定在60 ℃，是不影響酶活性的。最后，使用斐林試劑鑒定是否產生了還原糖。學生在設計實驗方案的過程中，筆者認為最大的亮點在于指出蔗糖溶液需現用現配，避免外界因素造成實驗偏差。學生的這個方案是沒有問題的，且對所有因素都有所考慮。

建構科學探究模式，就是促使學生擁有科學家的思維，能在分析和解決問題時做到有根有據。學生的思維具有邏輯性，思考問題會更加全面，這對科學探究模式的建構和核心素養的培養都具有重大意義。

四、交流反思，碰撞火花

交流是科學探究中必不可少的環節，在交流過程中，學生的探究方法得以完善，同時可將探究成果與其他同學分享。而且在思維碰撞的過程中，學生易于發現自身的不足并且得以反思與彌補。因此，在科學探究過程中，要為學生創建交流互動的良好環境。

例如，在“DNA粗提取和鑒定”這一實驗中，由于實驗器材有限，每組學生只得到一塊紗布用于過濾，在最后分析實驗結果時，學生得到的結果與預期不一致，且實驗操作的難度也很大。對此，筆者為學生創建了一個交流的平臺，讓學生進行實驗操作方法和實驗設計方案的分享，及對實驗預期結果的交流討論。學生在交流中指出：在做此類過濾性實驗時，如果最后要獲取的是濾液，則會選擇將紗布疊為兩層，以獲取成分較高的濾液，這樣濾渣會很少，而若是要獲取黏稠物，則要把紗布疊為四層，“隨機應變”確保有效過濾。這一交流啟發了很多學生的思維，學生紛紛改進自己的方案，最后都得到了預期的實驗結果。

這樣交流，不但促進學生總結反思，提升學生的思維能力，也有利于學生深入進行科學探究。而這種環境不代表教師可以置身事外，而是要引導學生向一個正確的思維方向考慮，且學生的交流不可以局限于對實驗結果的交流，更多地需要進行實驗方法上的交流。

“科學探究”這種新型的教學模式非常符合當下的教育背景，它讓學生從“應用型”轉變為“創造型”，可有效幫助學生形成科學家的思維，使思維更加縝密和具有邏輯性，可以促進學生發現問題、提出假設、解決問題。這種模式最突出的特點就是打破了學生傳統、被動的思維方式。對此，在高中生物教學中教師應適時尋找新的教學方法，積極建構科學探究模式，從而培養學生的生物學科核心素養。

（責任編輯 黃春香）