以科學探究實踐推動學生主動學習

龔雷雨

高中生物學課程要求學生主動地參與學習，在親歷提出問題、尋找證據、獲取信息、檢驗假設、發現規律等過程中主動習得生物學知識，形成必備品格和關鍵能力。研讀《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《新課標》），深切感受其突破點，即以發展學生的核心素養為基準，提出普通高中生物學的學科核心素養，并依據生物學學科核心素養的要素，確立新的課程理念，明確課程目標，設計新的普通高中生物學課程的內容框架和質量要求，使其具有良好的基礎性、選擇性。

學生是課堂學習的主體，沒有學生積極參與的課堂不可能成為一節好課。如何以生物學學科核心素養統領課程設計和課堂教學、以科學探究實踐推動學生的主動學習，使課堂由“有意義”變得“有意思”？筆者以“探究·實踐影響酶活性的條件”為例，作一闡述。

1生物學實驗教學變革

讓學生的心智和客觀事實直接聯系是科學教育的本質之一。生物學課程作為科學教育領域的一個科目，也具有這一特征。實驗是讓學生的心智和客觀事實發生聯系的最直接途徑，也是生物學教學的基本形式之一。

當下，生物科學與技術發展突飛猛進，成果顯著，影響廣泛而深遠。在這種背景下，生物學課程內容的更新不斷加快，相應的生物學實驗也發生了很大的變化。

在《新課標》的實施中，教師有必要對全部教學內容進行系統梳理、科學規劃、適度統整，合并重復性、關聯性內容，合理安排教學計劃。重點是擠壓教師“講授”的時間，留給學生充分的學習空間，這也符合“以生物學大概念為框架構建‘少而精的課程”的初衷，能由學生自主學習的內容，教師盡量不講、少講、精講，留出時空，保證生物學實驗教學的課時需要。教師要從設施環境、科研環境、實踐環境三個方面著手，構筑“探究·實踐”平臺，創設思維情境，提升思維品質，凸顯生物學學科教學的體驗性、實踐性、開放性和創新性，促使生物學實驗從傳統教室走向現代實驗室，從校內課堂走向科研院所，從學科實驗走向科學探究與實踐，培養學生較強的科學探究能力，提升學生的生物學學科核心素養。

2聚焦科學探究

《新課標》指出高中生物學學科核心素養包括生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任4個維度。事實上，科學探究也是隨著生物學實驗及其教學的不斷轉型形成的。傳統的生物學實驗課是教師講解實驗原理、材料用具、操作步驟、注意事項等，然后由學生動手操作。探究性實驗課則更注重讓學生體驗實驗作為生物學研究最重要的手段的一般方法，其一般流程是：體會與辨析實驗的設計思想——討論需要準備的實驗條件——論證操作程序的科學性、合理性與可行性——進行實驗預測——實施實驗操作并收集記錄結果——將實驗預測與結果作比對——對實驗結果的分析、判斷與推論。這種課型促進了學生理性思維與實踐的整合，并讓學生感到生物科學是一門實驗科學，它是在科學家的“想一想——做一做——再想一想——再做一做”中發展壯大起來的，使學生可以像科學家那樣去做科學，可以在做科學中學科學。這種整合是創新思維、創造能力進發最好的土壤。

科學探究既是生物學學科核心素養的重要組成，又是科學本質的重要內核。從課程角度分析，科學探究既是一種課程理念，又是一種教學方式，還是一種教學內容。探究性教學對于轉變學生學習方式、提升學生科學素養的重要性，已經形成共識。但探究性教學目的的功利性、目標的矛盾性、形式的教條化和內容的表面化，已是不爭的事實。探究性教學尚需要教學中從知識走向能力、從體驗走向創造，指向人的生活、人的發展。

3以科學探究實踐促進學生主動學習

上一輪課程改革以來，高中生物學實驗教學的生活性、趣味性已有較大改觀，但真探究、重實踐尚不足，一方面“探究教學”幾乎是一節好課的主要標準之一，另一方面課堂發生的“探究活動”與所期盼的“科學探究”卻“形似神離”。什么內容都搞探究，明知故問，流于形式，存在著或輕或重的脫離動手實踐、脫離真實問題、脫離生產實際的現象和重課內輕課外、重知識輕能力、重書本輕實踐的現象，學生參與高階認知的學習活動不足。這些都影響了學生知識應用與問題解決能力的提升。

3.1“探究·實踐”目的的研

“探究·實踐影響酶活性的條件”是人教版高中生物學《必修1.分子與細胞》的一個探究實踐活動。教學中，教師可以指導學生從教材提供的材料用具中選擇實驗材料，擬訂“探究·實踐”方案，梳理“探究·實踐”設計思路，使學生明確學習目的，初步學會控制自變量、檢測因變量、探索影響酶活性因素的方法。

3.2“探究·實踐”方案的研制

教師啟發學生從溫度和pH兩個因素考慮，探究其對酶活性產生的影響，培養學生多角度思考問題的意識和能力。

遵照科學探究教學的一般流程，可以通過科學原理的學習、材料用具的準備、方法步驟的設計、注意事項的分析等環節，幫助和促進學生主動深度學習，促進高階思維的形成。重點是從制約實驗的關鍵因素、細節要素入手，預判和分析可能造成實驗誤差甚至導致實驗失敗的原因。例如，淀粉酶的來源不同，其最適溫度也不一定相同，保溫時的溫度是多少？為什么不宜選用斐林試劑？也不宜選用過氧化氫酶催化過氧化氫分解？對照組加入等量的反應物，須注意哪些事項？可將過氧化氫酶和過氧化氫分別調至相同的pH后再混合，為什么？為什么不宜選用淀粉酶催化淀粉分解？為什么應盡力排除溫度的影響？

3.3“探究·實踐”活動的研修

促進科學探究實踐活動，首先要激發學生探究的欲望。這就需要教師善于創設情境，充分調動學生已有的知識和經驗，鼓勵學生提出自己想探究的問題。可以引導學生回憶初中做過的唾液淀粉酶促進食物消化的實驗，思考：當時將溫度控制在什么范圍內？為什么要這么做？為課題的探究奠定思維基礎。

各小組確定探究的課題后，教師應當要求各小組自主研修和說明與課題相關的基礎知識、基本原理，并作一些提示，便于學生依據酶的化學本質（一般是蛋白質），進而作出合理假設。

教師可以設計問題串：本實驗的自變量、因變量和無關變量分別是什么？怎樣控制自變量？針對自變量你準備設置幾組實驗？哪個是對照組、哪個是實驗組？怎樣才能保證無關變量在實驗過程中保持基本一致？你所預期的對照組和實驗組的現象或結果是什么？問題環環相扣、思維步步緊逼，促使問題串變成科學思維串、哲理思辨串、解決問題的能力串。之后，各小組匯報交流實驗方案，教師進行通性通法的評點，必要時，還要提出具體修改意見。學生操作期間，教師要加強巡視，關注在整個探究實踐活動中學生的參與度、學習的緊張度、思維的深刻度和探究的專注度，主動提問與積極回答的心態與情緒、興趣與熱情，做好觀察記錄。實驗完畢，教師還應組織各小組展示實驗現象、實驗結果、實驗結論和操作得失，進行表達和交流，通過辯論、相互評價和補充，促成師生、生生互動，促進學生始終處于主動的學習狀態。