科學探究高中生物實驗教學的價值追求

黃梅芳

摘? ?要：生物學科科學探究素養要求學生能夠運用科學的學習方法探索生物知識，發現生活中的生物問題，尤其要做好生物實驗，依據實驗現象提出問題、解決問題。教師要充分發揮學生科學探究在實驗教學中的作用，在實驗過程中培養學生科學探究素養，做到相互促進。

關鍵詞：科學探究;高中生物;實驗教學;價值追求

立德樹人已經成為新時代學科教學的重要使命，對于高中生物來說，最重要的是培養學生生物學科核心素養。高中生物具有自然科學的特點，適合培養學生科學探究的素養，通過生物實驗教學涵養學生科學探究的品質，是生物實驗教學應然的價值追求。

1? 精心設計實驗教學，實現科學探究的價值

高中生物實驗教學培養學生科學探究素養需要教師轉變傳統的教學思想，尤其是要由單純追求應試分數轉向學生知識、能力、品質到素養的提升。教師要發揮自己的專業潛能和智慧精心設計、巧妙構思每一次實驗，具體要做到如下幾點。

1.1? 設計具有科學探究的實驗教學目標

要能夠圍繞科學探究素養的要求來設計實驗教學目標。如“DNA是主要的遺傳物質”一課中的實驗教學目標，可以設計為“理解科學家肺炎雙球菌轉化實驗的過程，理解假說演繹法與類比推理法”“理解噬菌體侵染細菌實驗過程與原理，理解從特殊到一般的歸納方法”。這里的演繹、類比、歸納都是科學探究必不可少的素養，學生可以從科學家遺傳物質的探索過程中理解一些科學探究的方法、態度。

1.2? 實驗過程中陶冶學生科學探究品質

讓學生在解決真實問題情境中合作探究、科學思維，正確對待學生實驗過程中生成的新的問題，引領學生深度學習的過程中形成科學探究素養。如學生進行有絲分裂實驗時，指導學生探索如何處理過期藥物，既培養學生保護環境、節約資源的社會責任感，又涵養學生科學探究的素養。

1.3? 基于科學探究素養的要求評價學生

實驗教學的評價一方面考核學生涉及實驗的知識，另一方面評價學生實驗過程中是否具有科學探究的品質。如讓學生相互欣賞創作的校園野生植物作品，交流各自創作的感受。

2? 科學探究提高生物實驗教學效果

高中生物學科旨在培養學生進化思想和生態學思想，指導學生研究生命現象和生命活動規律，引導學生體驗和感悟生命。科學探究的方法能夠提高學生實驗學習的效果。

2.1? 開展實驗探究活動，理解生物知識

教師在進行生物教學過程中，充分發揮學生的主觀能動性，指導學生開展自主實驗探究活動，體驗理解生物知識，探究掌握生物知識。如學生學習“走進細胞”內容時，一方面教師組織學生解讀教材中“細胞壁、細胞膜、細胞核”等基本概念，另一方面學生借助顯微鏡，觀察洋蔥表皮細胞的變化情況，把書本上的“細胞壁、細胞膜、細胞核”等基本概念與顯微鏡下的洋蔥表皮細胞的形態、組成部分進行對照，并進行相應地分析，理解實驗現象，借助實驗進行知識探究，掌握學科知識。

2.2? 探究生活中生物問題，實現深度學習

學生生活中經常會發現一些生物問題，這些問題的生成，說明學生能夠用生物的視角去思考生活現象，也反映了學生具有初步的實驗科學探究的精神。如有些學生發現學校植物園、家庭周圍的花卉、農田里不同層次、不同位置的植物葉片的顏色差異比較明顯，總是想弄清楚為什么。這種自然生成的問題能夠促使學生產生強烈的探究欲望，學生自己發現問題，自己探究，學習就會更加深入。學生在學了有關的生物知識以后，就會探究不同部位葉片的葉綠素組成的差異等。教師應該關注學生學習中自然生成的問題，引導學生運用實驗開展科學探究活動，加深對生物知識的理解。

3? 改進生物實驗，提升科學探究素養

“科學探究”注重的是觀察現象，獲取、處理信息，提出假設，收集、整理證據，進行判斷、推理、得出結論。改進教材中的生物實驗，驗證學生自己的假設，不僅有助于學生理解知識、運用知識解決現實問題，還有助于學生形成嚴謹、踏實的科學態度，用科學的思維分析生命現象，用科學的眼光看待生命現象。

3.1? 整合教材實驗，方便學生科學探究

提升學生生物學科核心素養，需要教師改進實驗教學，需要教師依據實驗教學的目標以及教學的實際情況，深入理解教材實驗、解讀教材實驗、創造性的使用教材，對教材中的實驗進行整合。如觀察“有絲分裂、減數分裂現象”“矮壯素影響生根”的實驗，可以合并選用百合為實驗材料。百合的雄性個體產生的精子數量遠遠多于雌性個體產生的卵子數量，百合花藥產生的花粉數量較多，是產生雄配子的器官，能夠旺盛地減數分裂。整合以后的實驗，提高了實驗材料的利用率，學生通過實驗探究細胞分裂的方式，有利于學生理解運用生物知識。

3.2? 轉變實驗方式，促進學生科學探究

按照實驗的目的，高中生物實驗大致分為驗證性實驗和探究性實驗兩種。驗證性實驗主要是再現教材內容、鞏固已學知識、驗證教材原理，學生在驗證性實驗過程中，基本上接受的是已有知識。探究性實驗主要是學生通過實驗主動建構知識、探究結論的過程。教師實驗教學過程中要主動轉變實驗方式，設計實驗問題情境，引導學生積極開展探究性實驗活動，在運用實驗探究知識過程中提升科學探究素養。如引導學生進行對比實驗，觀察對比實驗過程中的不同現象，分析不同現象形成的原因。以“植物細胞質壁分離及復原”實驗為例，教師可以引導學生選用不同濃度的蔗糖溶液作為實驗試劑進行實驗對比，觀察不同預設條件下的不同現象;還可以引導學生選擇不同的實驗材料進行對比實驗，如選擇紫色洋蔥的內、外表皮細胞和菠菜葉肉細胞進行對比實驗，觀察不同材料的不同現象，通過三種材料實驗出現的不同現象，探究選用紫色洋蔥外表皮細胞的原因。學生經過實驗探究發現紫色洋蔥外表皮細胞有大的深紫色的液泡，顏色和大小不同于其它植物的細胞壁。不同試劑、不同材料對比實驗的不同現象，給學生探究的欲望，學生探究現象背后的本質原因，引導學生掌握簡單的科學探究方法。

3.3? 改進實驗材具，提升學生探究素養

生物教材規定的實驗用材料和器材具有普適性，但是實際實驗教學中不同學校的實驗條件不同，如果教師能夠因地制宜，根據學校條件和地域特色變更實驗材料，改變實驗用具，有可能使實驗效果更好。因為是對書本要求的實驗材料和實驗器材的改變，學生會更加感興趣，也會生成更多的新問題，更加能夠激發學生科學探究的熱情。如教材中觀察“葉綠體與細胞質流動”的實驗，教材提出的實驗材料是苔蘚類植物，對于有些學校學生、有些季節來說取材有困難。故可依據季節和學校所處地域以及實驗要求，讓學生選用萬壽菊管狀花的花瓣表皮、黃瓜嫩莖的表皮毛、韭菜等進行比較實驗。通過分析探究實驗現象，學生們就會發現韭菜的效果最好，而韭菜一年四季都容易取材。改變實驗器材，方便學生探究。如教材中“滲透作用”的實驗，用的是長頸漏斗，而使用長頸漏斗實驗時液面上升速度慢又耗時，效果也不明顯。但如果選用移液管，液面上升快、用時少，效果非常明顯。為了培養學生科學探究素養，不少教師根據實驗教學的具體情況，拓展實驗探究的思路，創新實驗儀器和材料，使用與時俱進的恒溫寶、紅外線測溫槍、便攜式酒精檢測儀等先進器材;有的還自制實驗探究需要的多種模型;有的教師還組織學生使用廢棄物品拼裝實驗裝置，既節能環保，又促進學生有效提高實驗科學探究能力。

生物實驗本身就包含著科學探究，高中生物實驗一方面助力學生探究生物知識，一方面承載著培養學生科學探究的素養，這也是生物實驗立德樹人的內在要求。生物教師應該充分發揮科學探究在實驗教學中的作用，努力探索實驗教學，提升學生的科學探究素養。