高中生物核心素養中科學探究能力培養與提升對策探究

孫金豪 王海鶴

摘 要：新課程標準明確指出，提升學生的學科核心素養是高中生物教學的宗旨。而科學探究是生物核心素養的主要內容，這種能力對學生解決生物學問題、參與生物相關的社會生活實踐具有重要意義。因此，在高中生物教學中，教師要根據學生各方面的特點和需求改進教學策略，加強對學生科學探究能力的培養，從而提高學生的生物綜合水平。

關鍵詞：高中生物;核心素養;科學探究;教學策略

作為高中生物教師，要立足于核心素養，通過有效的手段構建自由、民主、開放的課堂情境，以加強對學生科學探究能力的培養和鍛煉，從而更好地實現高中生物課程的育人價值。

一、課堂巧妙設疑，發現生物問題

一直以來，各學科教學只注重鍛煉學生的解題能力，但實際上，能夠發現并提出問題也是非常寶貴的品質，它說明學生經歷了思考和質疑的過程，具有一定的觀察能力和邏輯思維能力，同時具有求知和探索的精神。能夠從現實生活中發現生物學問題，是形成科學探究素養的重要前提。但通常情況下，問題往往由教師提出，這在一定程度上剝奪了學生思考和探索的機會。為了避免這一情況發生，在高中生物課堂上，教師要巧妙設疑，也就是通過適當停頓、設疑或創設情境，給學生留下思考的空間，引導學生發現并提出生物學問題，從而提升課堂活力，培養學生科學探究的能力。

例如：在教學“細胞的增殖”一課時，筆者先展示一頭大象和一只老鼠的圖片，并提問道：“象與鼠在體型上有什么區別？它們相應器官和組織的細胞在體積上有什么差異？”這一設疑引起了學生的興趣，在討論過程中，學生給出不同的猜測，有的認為大象器官和組織的細胞更大，有的認為二者細胞大小不會有明顯區別。由于意見出現分歧，所以學生在互相辯駁中提出新的問題：“大象體型大于老鼠的根本原因是什么？生物體長大，是靠細胞數量的增多還是靠細胞體積的增大？”學生暫時無法解決這個問題，于是筆者展示顯微鏡下動物細胞的圖片，并通過設疑的形式進行設疑：“細胞為什么都這樣微小？它能否無限長大？”這時有學生提出猜想：“細胞不能無限長大，所以細胞的數量決定生物體器官的大小。”也有學生提出新的問題：“細胞為什么不能無限長大？細胞體積大小受到什么因素的限制？”于是，筆者鼓勵學生通過實驗來解決問題。通過以上方式，可以培養學生獨立思考的意識和能力，為提高學生的科學探究素養奠定基礎。

二、加強任務驅動，獨立設計實驗

生物是一門以實驗為基礎的學科，我們需要通過實驗來驗證生物學理論，同樣也需要通過實驗的手段來解決新的生物學問題。而且，對于學生來說，深度參與實驗過程，是形成科學探究素養的有效途徑。但是，高中生物難度較深、范圍較廣，實驗難度系數相應較高，而很多教師急于求成，習慣將詳細的實驗過程直接分享給學生，讓學生按照既定的步驟進行實驗操作。實際上，在這樣的實驗中，學生并沒有真正思考和探究，甚至不懂實驗的真正目的，其能力并沒有得到應有的鍛煉和提升。因此，為了避免這一問題發生，在高中生物實驗教學中，教師要適當放手，加強任務驅動，引導學生獨立設計實驗，從而保證學生深度參與探究過程，提高學生的科學探究素養。

例如，在進行“觀察DNA和RNA在細胞中的分布”這一實驗時，筆者先提出問題：“DNA和RNA在細胞中是怎樣分布的？”使學生明確實驗探究的目的，然后讓學生自己制定實驗計劃。在這一過程中，學生先根據已有知識經驗提出假設，然后筆者分享拓展資料，提示“甲基綠使DNA呈現綠色，吡羅紅使RNA呈現紅色”。學生得到這一提示，便能找到實驗思路，順利制定實驗方法和步驟。有學生將整個實驗過程分為取材、水解、沖洗涂片、染色、觀察這五個步驟，并對每個步驟進行詳細規劃。比如針對“取材”這一步，學生對準備載玻片、從口腔內側刮取碎屑以及烘干載玻片等過程都做了清晰描述。當然，學生學習經驗有限，在方案設計中難免有所疏漏，所以筆者鼓勵學生互相交流、分享，目的是查缺補漏，提高學生實驗設計和科學探究的能力。

三、鼓勵小組合作，提高探究能力

高中生物實驗比較復雜，無論是實驗設計還是實驗操作，學生很難憑借個人力量完成，這體現了小組合作的必要性。并且，學生個人的思維和能力有限，在實驗過程中，不能從多個角度看待問題，很容易陷入一些困境，而小組合作卻能夠促進學生之間的交流互動，也能引發學生之間想法和觀點的碰撞，從而引導學生集思廣益、互幫互助，共同突破難關。

仍以“觀察DNA和RNA在細胞中的分布”這一實驗為例，在學生完成方案設計之后，筆者為學生科學分組，保證各組成員結構的合理性。然后，讓各組組長綜合考慮本組成員的實驗方案，選出其中最好的，并對其進行進一步的完善和整理，確定本組的實驗計劃。之后，學生根據實驗方案選擇器材，做好實驗前的準備，便可以展開實驗探究。在這一過程中，筆者加強巡視，根據各組的探究情況適當予以指導。比如，有的小組出現成員參與程度不均衡的情況，有的小組出現制作載玻片不成功的情況，于是筆者建議小組內的每個成員都要取自己的口腔上皮細胞來制作一個裝片進行觀察，一方面保證每個人都能認真參與實驗過程，另一方面提高小組實驗的成功率。在各組完成實驗探究后，筆者讓各組派出代表說明實驗現象以及得出的結論，其他小組成員可以指正或補充。通過小組合作的方式，每名學生都能深度參與實驗的各個環節，展現自己的能力和發揮自己的價值，從而使自己的科學探究素養得到發展。

四、引入信息技術，優化探究結果

由于時間、空間、儀器、材料等條件的限制，有些實驗并不能在課堂上展開，無法由學生親自操作。對于這一類實驗，學生只能通過文字、圖片來了解實驗過程和結果，對其中的生物學知識很難做到準確和深刻的理解，從而影響了學習效果。而信息技術的引入給教育行業帶來新的生機，解決了很多教與學中的問題。因此，在高中生物教學中，針對一些復雜的、無法完成的實驗，教師不妨利用信息技術，引入數字資源，借此加強實驗演示。一方面讓學生對實驗過程進行更清楚、直觀的觀察，另一方面讓學生在觀察的過程中掌握科學探究的方法，從而優化學生的學習效果。

例如，“培養液中酵母菌數量的動態變化”這一實驗耗時較長，且實驗過程比較復雜，不能由學生親自完成，所以在教學中，筆者給學生播放相關的微課視頻。該視頻中先說明實驗目的和實驗原理，然后展示實驗材料和實驗用具，同時詳細展示準備實驗材料酵母菌菌種和馬鈴薯培養液的過程，說明注意事項，最后呈現實驗操作的過程，并配以詳細的解說。該實驗的復雜之處在于需要將實驗試管置于恒溫箱中培養七天，而有了微課演示，學生不必耗費太長的時間，在幾分鐘內就可以觀察到每天試管中酵母菌數量的變化。并且，在實驗演示的過程中，學生雖然沒有親自參與，但通過觀察，學生能夠對實驗的整個過程形成更加詳盡的理解，并掌握更多實驗操作的方法和技巧，從而有效提高科學探究素養。

總之，在高中生物教學中，教師要加強對實驗的重視，積極改進教學方法，多給學生提供思考、探究、實踐和交流的機會，并充分利用信息技術手段來彌補傳統教學的不足，從而有效培養學生的科學探究核心素養，為學生日后在生物領域的學習和發展奠定基礎。

參考文獻

[1]李瑤.核心素養下高中生物教學策略分析[J].讀寫算，2019（36）：67.