基于科學探究的高中生物實驗教學策略

孫錢民

(江蘇省灌云高級中學 222200)

1 基于科學探究素養的生物實驗教學改進必要性

首先，是改進生物實驗教學現狀的必然選擇.在教學實踐中，由于教師尚未跳出傳統教學觀念的束縛，弱化了實驗教學的地位，致使生物實驗課時安排比較少，制約了生物實驗的教育價值；還有部分教師雖然開設了實驗教學，但依然以演示實驗為主，基本上都是按照教材上的實驗步驟，按部就班地進行演示，并在操作中將注意的事項給學生講解一下.在這種實驗教學模式下，難以真正喚醒學生的實驗興趣，致使學生在聽實驗的過程中，出現了開小差、注意力不集中等現象.同時，學生在被動聽實驗的學習過程中，自身的思維、探究素養也并未得到發展，難以滿足學科素養下的實驗教學要求.因此，為了真正將實驗從“低效化”的狀態下解放出來，指向學科素養的要求，積極推進實驗教學改革是必然選擇.

其次，是理解科學概念和本質的必然要求.生物核心素養下，生物學科不僅僅承擔著書本上的知識和內容，更加關注學生在學習中形成的科學探究能力.鑒于科學探究下的生物實驗教學，學生在實驗問題的驅動下，形成實驗假設，并結合所學的知識對假設進行驗證.同時，在實驗操作的過程中，結合詳細的觀察、數據分析和推理等思維過程，學生對科學活動的本質形成了初步地認知.另外，學生在實驗操作、觀察、討論中，也在潛移默化中理解了科學的本質，真正提升了學生的科學素養.

再次，是提升生物學習質量的必然選擇.在高中生物這一學科中，部分生物現象和生物規律是無法通過肉眼直接察覺到的，唯有通過生物實驗這一環節，學生才能真正了解.基于傳統生物實驗教學中存在的諸多弊端，唯有借助科學探究素養下的生物實驗教學模式，學生才能在操作實驗的過程中，圍繞相關的問題展開深入地思考和討論，最終完成生物的高效學習，真正提升學生的生物學習效果.

最后，是促進學生全面發展的必然要求.高中生物核心素養背景下，更加關注學生的全面發展、長遠發展.基于科學探究素養下的生物實驗教學，學生在實驗探究的過程中，也逐漸形成了獨立思考問題的良好習慣，并在思考和探究的過程中，明確了應該如何學習，逐漸成為學習的主人；同時，學生在科學探究素養下的實驗學習過程中，也掌握了合作學習的能力，以及理論知識的應用能力等，真正實現了學生的全面發展.

2 基于科學探究素養的高中生物實驗教學策略

2.1 開發多種資源，拓展科學探究路徑

基于科學探究素養的要求，充分挖掘生物實驗教學資源，不僅是改善生物實驗教學現狀的有效途徑，也是培養學生科學探究能力的關鍵.教師在挖掘生物實驗教學資源時，必須要以課程內容為中心，切實結合高中階段學生的學習特點，運用一切方法收集、查找相關的實驗資源，使其與教材上的實驗資源形成補充、拓展和延伸，最終促使學生在廣泛的實驗探究中，完成既定的教學目標.

一方面，積極開發教材中生物實驗資源.在現行的生物教材中，雖然包含著大量的生物實驗內容，但這些實驗內容中，基本上都將實驗原理和步驟進行了明確的規定，致使學生的科學探究素養在培養的過程中受到阻滯.鑒于此，高中生物教師必須要對教材中的生物實驗資源進行深入挖掘，圍繞教材上的實驗進行改進，可指導學生結合所學的生物知識和實驗原理，經過思考和探究，自行設計實驗方案、確定實驗步驟，逐漸將教材上的固定實驗轉變為開放性的生物實驗；同時，也可以引導學生結合生物實驗內容，引導學生從實際生活中搜集實驗資源.例如，在“利用廢舊物品制做生物模型”的生物實驗教學中，為了強化學生的科學探究素養，教師應引導學生結合這一部分生物知識點，從實際生活出發，盡可能回收家用、辦公等可利用的物品，對其進行加工，制作成為合理的模型.如此一來，不僅開發和拓展了生物實驗資源，也促使學生在廣泛的實驗探究中，培養了學生的科學探究素養.

另一方面，積極開發課外實驗資源.基于學生的科學探究素養，生物教師在開發實驗資源的時候，還應堅持“因地制宜”的原則，結合學生所在地的實際情況，調查學校周圍的資源，就地取材，積極開發課外生物實驗資源.例如，在“用樣方法調查種群密度”的生物實驗教學中，為了培養學生的科學探究素養，就帶領學生走出學校，走到學校附近的牧場中，引導學生在直觀化、生活化的生物實驗中，感悟到其中蘊含的生物知識.同時，與傳統的實驗教學模式相比，課外實驗資源的開發，也極大地喚醒了學生的內驅力，促使學生在主動探究的過程中，達到了既定的培養目標.

2.2 依托實驗情境，強化科學探究素養

面對高中生物科學探究素養的要求，高中生物教師唯有積極探索新穎的實驗教學模式，才能達到既定的目標.在這一背景下，情境教學模式作為一種新型的教學模式應運而生，并逐漸受到教師的青睞.與傳統的生物實驗教學模式相比，實驗情境不僅能夠給學生營造一個契合探究的環境，還能促使學生放松身心，喚醒學生的探究欲望等.例如，在“綠葉中葉綠素的提取”生物實驗教學中，需要學生對綠葉中的色素進行提取和分離.為了培養學生的科學探究素養，教師在設計實驗教學方案時，依據建構主義理論的相關知識，給學生設計一個實驗探究情境：春天的樹葉是綠色的，秋天的樹葉卻變成了黃色.使得學生在直觀的感知中思考：為什么春天的樹葉是綠色的，秋天的樹葉卻變成了黃色？現在如果以洋蔥和菠菜作為實驗材料，分別提取色素，會出現一個什么樣的實驗現象呢？如此，通過實驗情境的應用，持續強化了學生的實驗探究動機，使得學生在實驗探究的過程中，逐漸提升了自身的探究素養.

2.3 借助問題串，強化邏輯，歸納探究思維

高中生物教師在強化學生科學探究素養的時候，必須要借助問題的這一工具，打開學生的思維，驅動學生在問題思考、探究、解決中，逐漸達到既定的目標.需要說明的是，為了強化學生的科學探究素養，教師在設計實驗問題時，不僅要指向實驗設計問題，還應關注學生的認知發展區，確保設計的生物實驗問題略高于學生的認知發展區，使得學生“跳一跳即可摘到桃子”.例如，在“植物細胞的吸水和失水”生物實驗教學中，為了培養和發展學生的科學探究素養，按照上述的方法，給學生設計一個中心問題“植物細胞會吸水和失水嗎？在什么樣的情況下會出現這一現象？”緊接著，為了促使學生更好地參與到實驗探究中，又結合這一生物實驗，對其進行了細化：在低倍鏡下觀察洋蔥鱗片的形態，將整個洋蔥浸泡到蔗糖溶液中，再次用低倍鏡進行觀察，對洋蔥皮的液泡的大小、顏色變化情況進行觀察，對洋蔥皮進行引流加入清水，多重復幾次，使得洋蔥鱗片充分浸在清水中，再次利用低倍鏡觀察現象，如此一來，學生在問題的驅動下，就會在動手操作實驗的過程中，一邊觀察實驗，一邊思考問題，最終在問題的驅動下，了解生物實驗的過程，掌握其中蘊含的生物知識和規律，進而促使學生在實驗探究的過程中，打開自己的思維，逐漸形成一定的科學探究素養.

2.4 預設預估，在預估驗證中強化科學探究素養

在傳統的生物實驗教學模式下，教師常常將重點放在實驗結果以及生物實驗中蘊含的生物知識和規律，忽視了學生的生物實驗探究過程，以及學生在實驗中操作能力、觀察能力、思考能力的培養等.面對科學探究素養的要求，生物教師唯有轉變這一教學模式，引導學生在生物實驗教學之前，結合所學的知識對生物實驗進行預估、假設，并將假設在實驗操作的過程中進行驗證.如此，可最大限度激活學生的思維，促使其在探究中逐漸形成一定的探究能力.例如，在“探索生長素類似物促進插條生根的最適濃度”生物實驗教學中，為了培養學生的科學探究素養，教師可按照預估-假設-驗證的流程，引導學生結合所學的生物知識，包括：植物的激素調節、植物發生向光性的原因、生長素的產生等，作出科學、合理的假設.在這一過程中，切忌漫無目的地隨意假設；接著，結合自己的實驗假設，結合所學的生物知識，或者翻閱相關的書籍、從網絡上搜集相關的資料等，設計實驗方案，明確實驗步驟，并對自己的預設進行驗證.如此，不僅達到了這一實驗的教學目標，也促使學生在實驗預估——假設——驗證的過程中，逐漸形成了一定的科學探究素養.

2.5 合作探究，強化演繹和推理能力

生物實驗是一項復雜的內容，不僅包含著復雜的實驗步驟，在實驗過程中還常常有諸多問題，如：實驗要點、實驗推理、實驗歸納和總結等.面對繁雜的學習任務，單純地依靠學生一個人是難以完成等.面對這一現狀，為了切實保障生物實驗的順利開展，完成學生的探究、演繹、推理等目標，就可采用“群策群力”的原則，引導學生以小組的方式，共同參與到生物實驗探究中.例如，在“能量之源——光與光合作用”的生物實驗教學中，為了引導學生在生物實驗的過程中對其進行演繹、探究和推理，可借助小組探究的模式.在這一過程中，教師首先按照一定的分組原則，將學生劃分為幾個學習小組；接著，明確小組各個成員的職責，有的學生負責實驗用具，有的記錄實驗過程，有的負責操作等；最后，學習小組學生在實驗探究的過程中發現：綠條紙上分別出現了藍綠色、黃綠色、橙黃色、黃色四個色素帶，并圍繞“綠葉中包含哪幾種色素”展開討論，最終達到既定的目標.如此，學生在合作探究的過程中，經歷了“綠葉中色素的提取和分離”的探究、思考和討論等過程，循序漸進強化了自身的邏輯、推理能力等，為培養科學探究素養奠定了堅實的基礎.

綜上所述，面對高中生物核心素養下的教學目標，教師唯有摒除傳統的教學思想和教學模式，緊緊圍繞學生的科學探究素養，立足于生物實驗教學的特點，積極開發多種實驗資源，科學設計生物實驗情境、設計與學生認知發展區相契合的生物實驗問題、引導學生經歷預估——假設——驗證的學習流程、在合作探究的過程中，完成生物實驗學習，并在實驗探究中形成一定的科學探究素養.