在高中生物實驗教學中提升學生科學探究能力的策略

彭仕娟

【摘要】本文從兩方面闡述了在高中生物實驗教學中培養學生的科學探究能力：一是在實驗教學中積極創設機會，讓學生多參與實驗來提高科學探究能力;二是再現知識的發現歷程，注重分析推理培養學生的科學探究能力。

【關鍵詞】高中生物;實驗教學;科學探究能力

“科學探究”是2017年版2020年修訂《普通高中生物學課程標準》四大核心素養之一，是指能夠發現現實世界中的生物學問題，針對特定的生物學現象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及對結果的交流與討論的能力。生物學是一門實驗科學，實驗教學是生物學課程的重要組織形式之一。古往今來許多的科學家都是在生物實驗過程中發現并論證了很多生物學的原理和概念，而對生命現象的分析、對科學探究過程的學習，都必須通過生物實驗才能得到。生物實驗增加了學生動手實踐和體驗的機會，可以很好地培養學生的科學探究能力，提高學生的生物學學科核心素養。那么教師如何在高中生物實驗教學中提升學生的科學探究能力，本人認為可以從以下兩方面入手：

一、在實驗教學中積極創設機會，讓學生多參與實驗提高科學探究能力

實驗能充分調動學生學習的主動性，培養學生的學習興趣，培養學生的探索精神。所以，教師在教學中應該盡可能多創造機會，讓學生多參與實驗，讓學生通過實驗自己去獲取知識。

1.通過觀察、對比、推理提升學生的科學探究能力

如在學習《頂端優勢》的時候，筆者讓學生認真觀察了地錦葵（錦葵科的一種小植物）的莖的生長形態，學生觀察后很快就明白頂端優勢是怎么回事了。于是，筆者再讓學生觀察它的根的生物情況，比較一下與莖葉的生長有什么相同？學生通過觀察，很快發現它們的相同點：那就是根與莖都有一個明顯的主干，主干較粗且長，側枝或側根較短，而且越靠近頂芽的側枝越短，越靠近主根根尖的側根也越短。于是我因勢利導：“莖會產生這樣的現象是因為頂端優勢，那能不能說明根部也存在頂端優勢呢？”于是學生便展開了討論并最后得出結論：根的這種生長也是頂端優勢現象。通過這樣的實驗，可以逐步增強學生觀察、對比和推理的能力，在這個過程中不自覺地提升了學生的科學探究能力。

2.通過設計實驗探究問題提升學生的科學探究能力

眾所周知，實驗設計是體現一個學生綜合素質與能力的題型，也是近年來的高考中的熱門題型，而往往又是學生失分較多的地方，所以，在平時的教學中逐步培養學生在這方面的能力是非常有必要的。

如講《植物的向光性》的時候，筆者提出問題：植物的莖對單側光刺激會產生向光彎曲生長的現象，大家有沒有想過單側光刺激對植物的根的生長會產生怎樣的影響？大部分學生都說會向光彎曲生長，筆者笑而不答，布置了一個“單側光對萬年青根的生長的影響”實驗，讓學生模擬單側光對植物莖葉生物的影響的實驗，自己去設計、操作和觀察，然后各個小組交流一下結果，并分析得出結論，最后由教師總結。像這樣，讓學生做書本上沒有的實驗，通過實驗來獲取書本上沒有的知識，學生們的學習熱情非常高漲，積極地查找相關資料，認真設計實驗方案，非常好地提升了學生的科學探究能力。

3.靈活處理書本實驗提升學生的科學探究能力。

教材上安排的實驗，大多屬于驗證性實驗，對于這些實驗，筆者經常是先讓學生認真預習，讓學生懂得這一節課是做什么實驗，怎么樣做，然后才進實驗室，讓學生自己去討論，自己去分析，自己去評價總結，最后才是教師作點評。這比教師先向學生講授實驗，再讓學生做驗證實驗的效果要好許多。同時學生也提升了科學探究能力。

另外，對于書本上的實驗，有時稍作改動，增加一些內容進去，也會讓學生有意想不到的收獲。例如，在做《質壁分離與復原》實驗時，筆者在教材安排的0.3g/ml蔗糖溶液基礎上加了兩個項目：0.5g/ml蔗糖溶液、0.1g/ml蔗糖溶液，用三種不同濃度的蔗糖溶液來做這個實驗，比較三組的結果有什么不同？最后提出一個問題：能不能利用質壁分離的原理設計一個實驗來測定細胞液的濃度？如果能，應如何設計？

在這樣的教學過程，學生思維一直處于活躍之中，極大地誘發了學生學習的積極性，有利于學生對教學內容的深刻理解和對知識的掌握，更有利于提升學生科學探究能力。

二、再現知識的發現過程，注重分析推理，培養學生的科學探究能力

生物有很多知識在現在看來是很簡單的，但其實都是在無數次的實驗之后總結出來的，這些簡單知識的發現過程是非常有用的素材，充分利用好這些素材能提升學生的科學探究能力。

如在講《DNA是主要遺傳物質》時，筆者將格里菲思實驗、艾弗里實驗和噬菌體侵染細菌實驗分別用投影放給學生看，再現了當年的發現歷程，并設計了一系列問題，引導學生通過對影片的觀察和問題的思考，一步一步得出結論。

看完格里菲思實驗，筆者給學生提出問題：活的R型菌和高溫殺死的S型菌在單獨使用時都不能使老鼠致死，為什么混合使用后能使老鼠致死？學生通過看書和分析，發現在死去的老鼠體內提取出了活的S型，就會回答是S型細菌使老鼠致死的，因為只有活的S型細菌才能產生毒素使老鼠致死。然后筆者就順水推舟，再提出下一個問題：明明是活的R型菌+死的S菌注射到老鼠的體內，有活的S菌出現呢？是死去的S型細菌復活了呢？還是由活的R型細菌變異而來？這時候很多學生就弄不清楚到底是什么原因了，于是筆者又提示學生：用來注射的死S菌是怎么死的？學生們笑了：書上明明寫著是用高溫殺死的。教師：回想一下高溫處理過的蛋白質會怎么樣？學生：發生變性，是空間結構發生改變。教師：能不能逆轉，回到原來的狀態？學生：不能。教師：那這個活的S型菌是怎樣來的？學生們恍然大悟：原來是R型菌變異來的！這時候筆者又提出一個問題：R型菌單獨使用時并沒有變異成S型菌，為什么與死去的S型菌混合使用時就會？說明了什么？學生們通過分析之后就會得出結論：是死去的S型細菌有某種物質可以促使活的R型細菌發生變異，轉變為S型細菌。筆者告訴學生：格里菲思當年也是這樣推測的，你們與他的水平差不多了。學生們滿足地笑了。于是筆者因勢利導：那究竟S菌中是什么物質引起R型菌變異為S菌呢？便又引出了艾弗里實驗，再播放艾弗里實驗的影片，讓學生看完影片后分析回答，大部分學生都能準確答出是DNA引起R型菌發生變異的，最后得出“DNA是遺傳物質”這個結論。

在細胞核的功能、光合作用、生長素的發現、酶的發現等知識要點的教學中，筆者也采用這種方法，通過多媒體等手段，再現前人發現知識的過程，通過分析推理，一步一步地得出結論，讓學生置身于當時的情景，使學生覺得就是自己在研究，在探索，學生的科學探究能力在不斷的分析和推理中得到充分的提升。

總之，在生物實驗教學中，教師應該重視培養學生科學探究的能力，并不斷地進行培養和訓練，久而久之，學生科學探究的能力一定會得到發展。

參考文獻：

[1]夏天.從學科核心素養角度例談高中生物學實驗教學[J].生物學教學，2018（12）.