高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的研究

王國(guó)青

（甘肅省武威第八中學(xué)，甘肅武威 733000）

生物作為一門(mén)自然科學(xué)，建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上。生物實(shí)驗(yàn)不僅僅是推動(dòng)生物學(xué)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Γ彩菑?qiáng)化生物課堂教學(xué)效果，促進(jìn)生物核心素養(yǎng)落實(shí)的關(guān)鍵。可以說(shuō)，在新課程背景下，生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為課堂教學(xué)的重中之重，承擔(dān)著知識(shí)、能力、思維發(fā)展等多重任務(wù)。結(jié)合高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，受到應(yīng)試教學(xué)觀念的束縛，實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅沒(méi)有受到應(yīng)有的重視，其教學(xué)效果也不盡如人意，難以達(dá)到既定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。基于此，必須要指向高中生物核心素養(yǎng)的內(nèi)容，圍繞“科學(xué)探究素養(yǎng)”優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案，引導(dǎo)學(xué)生在“樂(lè)于探究、勇于實(shí)驗(yàn)、勤于思考”的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中，循序漸進(jìn)地提升自身的科學(xué)探究能力。

一、高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

《高中生物新課程標(biāo)準(zhǔn)》的提出，明確了高中生物課堂教學(xué)的方向，也對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了更高的要求。但在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，受到多種因素的制約，高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中依然存在諸多問(wèn)題。

第一，生物實(shí)驗(yàn)與課堂教學(xué)比例失衡。生物雖然是高考中非常重要的一門(mén)課程，但就當(dāng)前高中學(xué)校的課程安排來(lái)說(shuō)，生物課時(shí)相對(duì)比較少，明顯少于其他科目。在這種情況下，高中生物教學(xué)中出現(xiàn)了嚴(yán)重的矛盾，有限的課時(shí)難以滿足繁重的教學(xué)任務(wù)。如此，生物教師常常將重點(diǎn)和主要精力都集中在理論知識(shí)傳授中，留給生物實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的時(shí)間少之又少。在這一現(xiàn)狀下嚴(yán)重制約了生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展，嚴(yán)重制約了生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

第二，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性。新課程改革背景下，要求教師從課堂主導(dǎo)者的角色中解放出來(lái)，尊重學(xué)生的課堂主體地位，結(jié)合學(xué)生的知識(shí)掌握情況、學(xué)習(xí)需求等，優(yōu)化課堂教學(xué)方案，旨在調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。但就當(dāng)前高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，由于生物教師長(zhǎng)期束縛在“以考試為導(dǎo)向”的教學(xué)觀念中，在生物實(shí)驗(yàn)課堂上，教師常常以自我為中心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，即：按照現(xiàn)行生物教材中的內(nèi)容，結(jié)合教材上規(guī)定的實(shí)驗(yàn)步驟，按部就班地進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)，教師一邊操作，一邊講解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)操作中注意事項(xiàng)等。在這種演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生主觀能動(dòng)性難以被激活，甚至導(dǎo)致其在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中出現(xiàn)了開(kāi)小差、思想不集中等現(xiàn)象。

第三，生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)展形式單一。基于生物學(xué)科素養(yǎng)下的要求，重視并優(yōu)化生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅豐富和拓展了生物教學(xué)內(nèi)容，也促使學(xué)生在生物實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中感悟到生物知識(shí)的魅力，并在實(shí)驗(yàn)操作中強(qiáng)化了自身的觀察能力、探究能力、問(wèn)題思考和分析能力等，并逐漸形成了科學(xué)的態(tài)度。但在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前生物教師并未意識(shí)到生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，沒(méi)有花費(fèi)大量的時(shí)間和精力參與到生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案的研究中，針對(duì)任務(wù)驅(qū)動(dòng)、問(wèn)題情境、合作探究等新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式應(yīng)用不夠，致使生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)枯燥無(wú)味，嚴(yán)重制約了生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

第四，外部條件難以得到保障。生物探究式實(shí)驗(yàn)對(duì)外部實(shí)驗(yàn)條件、教師的專業(yè)能力要求相對(duì)比較高。但在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，多數(shù)學(xué)校尚不具備這一條件：一方面，基于探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)涵，學(xué)生在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)之前必須要查閱大量的資料、信息等，但多數(shù)學(xué)校并未設(shè)計(jì)相應(yīng)的圖書(shū)館、電子閱覽室等，甚至連基本的生物實(shí)驗(yàn)設(shè)備都不足，嚴(yán)重制約了探究式生物實(shí)驗(yàn)的順利開(kāi)展；另一方面，部分生物教師對(duì)生物核心素養(yǎng)的理解不夠全面、深刻，對(duì)探究式生物實(shí)驗(yàn)開(kāi)展流程不夠熟悉。在這種情況下，教師在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式生物實(shí)驗(yàn)時(shí)依然存在諸多問(wèn)題，即依舊按照死記硬背的方式進(jìn)行、放任學(xué)生自行實(shí)驗(yàn)、對(duì)學(xué)生干涉或者指導(dǎo)過(guò)多，致使探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)流于形式。

二、高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的有效策略

（一）積極開(kāi)發(fā)多種實(shí)驗(yàn)資源

基于生物學(xué)科的特點(diǎn)，為了在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，必須要在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上積極拓展多種實(shí)驗(yàn)資源。而要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，必須要以生物實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為中心，結(jié)合高中階段學(xué)生的生物知識(shí)掌握情況、認(rèn)知發(fā)展區(qū)等，在現(xiàn)有的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源上進(jìn)行拓展和延伸，以豐富、拓展高中生物實(shí)驗(yàn)資源，最終達(dá)到既定的教學(xué)目標(biāo)。

一方面，開(kāi)發(fā)教材中蘊(yùn)含的實(shí)驗(yàn)資源。現(xiàn)行生物教材中含有大量的實(shí)驗(yàn)資源，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的關(guān)鍵。但在現(xiàn)行的生物教材中，由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基本上都給出了明確的實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟，阻滯了學(xué)生的探究。基于此，教師可對(duì)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行改進(jìn)，將固定的生物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改變，使其逐漸成為開(kāi)放性的生物實(shí)驗(yàn)，旨在發(fā)展學(xué)生的探究素養(yǎng)；還可對(duì)現(xiàn)行生物實(shí)驗(yàn)中所用的材料進(jìn)行改進(jìn)、完善，或者引導(dǎo)學(xué)生以實(shí)際生活出發(fā)，從中搜集生活化的生物實(shí)驗(yàn)資源，以便于更好地開(kāi)展生物實(shí)驗(yàn)。

例如，在“利用廢舊物品制作生物模型”的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為了拓展實(shí)驗(yàn)資源，教師可指導(dǎo)學(xué)生從生活中搜集相關(guān)的實(shí)驗(yàn)材料，并按照生物實(shí)驗(yàn)具體要求，將其設(shè)計(jì)為生物模型。如此，有效地拓展了生物實(shí)驗(yàn)資源，促使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中提升自身的科學(xué)探究素養(yǎng)。

另一方面，生物教師在拓展實(shí)驗(yàn)資源時(shí)，還應(yīng)堅(jiān)持“就地取材、因地制宜”的原則，結(jié)合學(xué)校所在地區(qū)的實(shí)際情況，積極開(kāi)發(fā)一些校本生物實(shí)驗(yàn)課程，將其作為生物實(shí)驗(yàn)資源。例如，在“用樣方法調(diào)查種群密度”等類型的生物實(shí)驗(yàn)中，就無(wú)須局限于教材的限制。教師可帶領(lǐng)學(xué)生走出課堂，走進(jìn)學(xué)校所在地區(qū)的牧場(chǎng)、田園，使其在具有當(dāng)?shù)靥厣男１緦?shí)驗(yàn)課程中獲得相關(guān)的生物知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生生物核心素養(yǎng)。另外，生物實(shí)驗(yàn)校本課程也給學(xué)生提供了接觸社會(huì)的機(jī)會(huì)，使得學(xué)生在“理論聯(lián)系實(shí)際”的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中發(fā)展了自身的科學(xué)素養(yǎng)。

（二）聯(lián)系生活創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境

動(dòng)機(jī)源于興趣，唯有喚醒學(xué)生潛在的動(dòng)機(jī)，使其產(chǎn)生探究的欲望，才能將學(xué)生從被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)下解放出來(lái)，進(jìn)而以積極主動(dòng)的狀態(tài)參與到生物知識(shí)的思考、探究學(xué)習(xí)中，最終在探究中培養(yǎng)和發(fā)展自身的科學(xué)思維能力。而要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，高中生物教師在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，就可結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容以及高中階段學(xué)生的特點(diǎn)，預(yù)設(shè)一個(gè)問(wèn)題情境，以便于學(xué)生在特定的情境中積極主動(dòng)地參與到生物實(shí)驗(yàn)探究中。

例如，在“植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離的復(fù)原”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為了促使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中發(fā)展自身的科學(xué)素養(yǎng)，教師可聯(lián)系學(xué)生日常生活中常見(jiàn)的“糖漬西紅柿、醋拌黃瓜時(shí)常常水分滲出，而灑水則能保持蔬菜的新鮮”等現(xiàn)象，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)具體的探究情境。接著，教師在情境的結(jié)，設(shè)計(jì)出一系列的問(wèn)題：植物細(xì)胞在什么條件下會(huì)出現(xiàn)吸水、失水的現(xiàn)象？植物細(xì)胞吸水、失水的多少與什么因素相關(guān)？對(duì)植物細(xì)胞壁是否對(duì)水分進(jìn)出有影響進(jìn)行探究？在生物實(shí)驗(yàn)中如何才能保障植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離后又能出現(xiàn)復(fù)原的現(xiàn)象？如何才能清晰地觀察到這一現(xiàn)象？如何對(duì)植物細(xì)胞細(xì)胞液的濃度范圍進(jìn)行測(cè)定？接著，教師要充分發(fā)揮“引導(dǎo)者、指路人”的角色，引導(dǎo)學(xué)生在特定的問(wèn)題情境中展開(kāi)探究思考，最終促使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中循序漸進(jìn)地提升自身的科學(xué)素養(yǎng)。

（三）巧設(shè)實(shí)驗(yàn)探究問(wèn)題串

新課程背景下，“自主化”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式逐漸走進(jìn)課堂，成為當(dāng)前高中實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主流。與傳統(tǒng)的“被動(dòng)式”實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)模式相比，“自主化”的探究式實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ侥軌蜃畲笙薅葐拘迅咧猩纳飳?shí)驗(yàn)興趣，也促使學(xué)生在經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中，在觀察、思考和分析中，完成生物知識(shí)的深度理解。同時(shí)，觀察、思考和分析過(guò)程也是學(xué)生思維活動(dòng)的過(guò)程，可有效拓展學(xué)生的思維，使其逐漸形成科學(xué)思維。而要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，高中生物教師還應(yīng)指向生物核心素養(yǎng)的內(nèi)容，結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，立足于高中生的認(rèn)知特點(diǎn)等設(shè)計(jì)出具有層次性、遞進(jìn)性的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生圍繞問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

例如，在“觀察蝗蟲(chóng)精母細(xì)胞減數(shù)分裂永久裝片”的生物實(shí)驗(yàn)中，為了促進(jìn)生物核心素養(yǎng)的有效落實(shí)，教師應(yīng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生調(diào)整好顯微鏡，并將研究對(duì)象固定在裝片上，最后置于顯微鏡的載物臺(tái)上，為生物實(shí)驗(yàn)做好充足的準(zhǔn)備。之后，教師按照問(wèn)題設(shè)計(jì)的原則，給學(xué)生設(shè)計(jì)出具有探究性、啟發(fā)性的問(wèn)題，即：在有絲分裂實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，蝗蟲(chóng)精母細(xì)胞中染色體的數(shù)目有可能是多少？在這一生物實(shí)驗(yàn)中，借助肉眼判斷，如何確定是減數(shù)第一次還是第二次分裂？在不同的分裂期間，中期細(xì)胞中的染色體會(huì)出現(xiàn)什么樣的特點(diǎn)？接著，利用問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展生物實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)象進(jìn)行觀察、思考。待到實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，教師結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生思考“要想對(duì)植物細(xì)胞的減數(shù)分裂現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)的觀察，應(yīng)該選擇哪一個(gè)部位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和觀察？”如此，結(jié)合實(shí)驗(yàn)中問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)，學(xué)生不僅對(duì)所學(xué)的知識(shí)、整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行了回顧，也在思考中鍛煉了學(xué)生的發(fā)散思維能力，真正促進(jìn)了學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)。

（四）合作探究強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)

新課程背景下，合作教學(xué)模式應(yīng)運(yùn)而生，并在課堂教學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的“單打獨(dú)斗”學(xué)習(xí)模式相比，合作學(xué)習(xí)屬于一種協(xié)作學(xué)習(xí)模式，學(xué)生可在群策群力的學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)生物知識(shí)形成深刻的理解。同時(shí)，學(xué)生在小組交流、討論的過(guò)程中，也促使其產(chǎn)生思維碰撞，拓展了思維的深度和廣度，促進(jìn)了科學(xué)思維的發(fā)展。生物實(shí)驗(yàn)并非一項(xiàng)簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)內(nèi)容，其中涵蓋了復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)步驟、材料選擇、實(shí)驗(yàn)觀察、實(shí)驗(yàn)推理和總結(jié)等。此時(shí)，單純依靠一個(gè)學(xué)生的力量很難完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。面對(duì)這一現(xiàn)狀，高中生物教師在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)、強(qiáng)化學(xué)生科學(xué)思維時(shí)，就應(yīng)指向生物核心素養(yǎng)的內(nèi)容、高中學(xué)生的身心發(fā)展特點(diǎn)等靈活開(kāi)展合作探究，將多人智慧凝聚起來(lái)，以便于生物實(shí)驗(yàn)的高效開(kāi)展。

例如，在“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于在整個(gè)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中包含了幾個(gè)色素的提取。基于此，教師可將全班學(xué)生劃分為幾個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，明確每一個(gè)小組成員的職責(zé)，確定好實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所需的用具、步驟等。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，有的學(xué)生專門(mén)負(fù)責(zé)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)用具，有的學(xué)生負(fù)責(zé)記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程，有的學(xué)生負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)總結(jié)等。如此，在團(tuán)隊(duì)協(xié)作的探究學(xué)習(xí)中，強(qiáng)化了學(xué)生的觀察能力、推理能力、團(tuán)結(jié)能力等，促進(jìn)了科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。

（五）實(shí)驗(yàn)拓展作業(yè)強(qiáng)化科學(xué)探究素養(yǎng)

在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，無(wú)論是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)還是探究性的生物實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束并非意味著整個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的結(jié)束。因此，為了強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，教師在完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)之后，還必須要從實(shí)驗(yàn)中挖掘一些值得探究的問(wèn)題，將其作為實(shí)驗(yàn)課后的拓展性作業(yè)，以便于學(xué)生在課下反思、討論等。

例如，在“檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”生物實(shí)驗(yàn)之后，為了強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，教師可給學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)思考問(wèn)題：“如何對(duì)尿液中是否含有葡萄糖進(jìn)行檢測(cè)？糖尿病患者都是借助糖尿試紙對(duì)自己的尿糖情況進(jìn)行檢測(cè)，其作用原理是什么？”再比如，在完成“綠葉色素的提取和分離”生物實(shí)驗(yàn)之后，教師又給學(xué)生設(shè)計(jì)了一個(gè)探究性的拓展問(wèn)題，即：“在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中雖然選取的菠菜都是新鮮的，但取得的色素顏色卻深淺不一。分析其產(chǎn)生的原因，并做出假設(shè)，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究”。如此一來(lái)，不僅對(duì)生物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了拓展，使得驗(yàn)證性的生物實(shí)驗(yàn)拓展成為探究性實(shí)驗(yàn)，真正促使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中發(fā)現(xiàn)了自身的科學(xué)探究素養(yǎng)。需要說(shuō)明的是，教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)拓展作業(yè)時(shí)，必須要做好充分的準(zhǔn)備工作，結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況以及學(xué)生之間存在的差異性，多設(shè)計(jì)出幾個(gè)探究方案，以便于所有學(xué)生都能參與到實(shí)驗(yàn)拓展作業(yè)的學(xué)習(xí)中。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，新課程改革背景下，傳統(tǒng)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式弊端日益暴露，難以滿足新課改下生物核心素養(yǎng)的要求。基于此，唯有立足于當(dāng)前高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的諸多問(wèn)題，摒棄滯后的教學(xué)觀念，開(kāi)發(fā)多種實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源、創(chuàng)設(shè)生活情境、依托實(shí)驗(yàn)問(wèn)題串、合作探究、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)拓展性作業(yè)、緊密結(jié)合實(shí)際生活等，才能引導(dǎo)學(xué)生在生物實(shí)驗(yàn)探究中發(fā)展科學(xué)思維能力。