學生科學探究能力養成路徑
——以高中生物為例

■山東省菏澤第一中學 王 娟

新課程標準指明了學生學科核心素養培育的目標。“科學探究”作為核心素養的重要內容之一，它對提升學生的問題解決能力以及參與學科相關的社會實踐有著十分重要的意義。因此，高中生物教師在教學中有必要依據學生的實情合理設計教學活動，讓學生完成科學探究，發展學科核心素養，完成對知識內容的綜合性解析，更好地提升課堂學習的實效性，促進學生可持續發展。本文基于此點，先論述了高中生物教學中培養學生科學探究能力的價值，隨后闡述了具體的路徑，旨在達成學生學科素養的發展。

一、高中生物教學中培養學生科學探究能力的價值

高中生物教師應該清晰地認識到科學探究這一素養在生物課程中所占的比重。科學探究主要強調學生對課程知識內容的深度思考與探索，而探究式學習也是近年來高中課程教學中比較熱門的一種教學方法，它能夠擺脫傳統單一化教學模式對學生造成的不良影響，讓學生處于主動學習、主動實踐的狀態。因此，教師在教學中就要重點關注學生對理論知識的理解，鼓勵并支持學生展開探究性的學習，將理論知識與實踐探索有機結合，整體提升學生的生物素養，保證整個課程教學堅持學生的主體地位，促進學生綜合素質的發展，建構一個更高效且開放的生物課堂。

（一）有利于學生形成良好的學習習慣

在高中階段的生物教學過程中，教師培養學生的科學探究能力有利于學生形成良好的學習習慣。眾所周知，興趣是最好的老師，調動并激發學生的學習興趣有利于學生更好地學習這一門學科。所以教師要專注于學生科學探究能力的培養，按照素質教育的相關要求，引領學生立足于自身的實際情況展開系統性的知識學習，培養其科學思維。學生在這樣的實踐活動中會明白學什么、怎么學，全面地理解并感知自身的知識基礎，甚至以此展開一系列的實驗與探索，完成收集、觀察、調查、使用實驗儀器等基本操作，達到培養科學探究能力的目的。學生在參與一系列的學習活動時，能夠體會到生物學科的實踐性特征，感悟生物學科的魅力與色彩，進而展開自主學習，形成良好的學習習慣。這樣一來，學生也能展開多元化的思考，整體提升思維能力，獲得綜合素養的培養，促進可持續發展。

（二）有利于培養學生科學獲取知識的能力

教師培養學生的科學探究能力有利于幫助學生以科學、合理的方式獲取知識。在實踐中，教師首先就要利用好生物學科的教材及實驗材料，引導學生深入解讀并掌握相關知識，讓其完成自主探索與實踐，學生在這樣的實踐活動中，將綜合、全面地閱讀課本教材。其次，教師設定學習目標和問題，引導學生完成閱讀探究、總結歸納、交流展示、質疑釋疑等一系列過程，最終將幫助學生完成對所學知識的具象化認知。以此為基礎，學生也將獲得對知識內容的直觀體會，有利于全方面體驗知識探究的過程，為后續的實驗操作打下堅實的基礎，促進學生可持續發展。

（三）有利于培養學生的操作能力與嚴謹態度

高中生物教師在培養學生科學探究能力的過程中，必然會涉及一系列的實驗教學，目的就是讓學生在實驗操作中完成一系列的實驗探究活動，形成科學、嚴謹、求真的學習態度。所以科學探究能力的培養將推動學生主動性發展，讓其主動投入實驗操作活動，發展創造力及創新能力。在實驗操作過程中，將看似無關的事物進行聯結，實現思維的連通，能夠給學生留出廣闊的思維空間，促使學生思維發散，借此培養學生的創造性思維。這樣一來，學生也將綜合探究所學的知識內容，激發自身的創新、創造能力，從而更靈活地解決自身在學習過程中出現的各種問題，體現主動學習的過程，引領學生實現對知識內容的有效理解，讓整個課程學習達到學以致用的效果。

（四）有利于培養學生解決實際問題的能力

教師培養學生的科學探究能力將能夠大大提升學生的問題解決能力。生物學就在我們的身邊，密切聯系生活，讓學生走近自然，發現問題并解決問題是生物學科最好的教學方法，而探究式學習是實現這一教學方法的有效路徑。在教學過程中，教師專注于學生科學探究能力的培養，讓學生從課內走到課外，探討生活中常見的問題，引發其對生物界相關現象的發現與探究，這樣既能調動學生學習內驅力，也能豐富他們的實操經驗及科學探究精神。學生也將在教師的引導下擁有更多的實踐機會，在做的過程中學習知識，獲得深入理解，從而提升實踐探究能力，體驗到成功的喜悅，落實可持續發展。

二、高中生物教學中學生科學探究能力養成的路徑

（一）巧妙設置疑問，發現問題引領探究

教師在培養學生科學探究能力的時候應該巧妙地設計問題，引領學生在問題的發現與探究中經歷思考與質疑的過程，形成科學探究的精神理念，達到有效培養學生科學探究能力的目的。

以人教版高中生物教材為例，在教學《細胞的增殖》時，課程教學的重點是讓學生了解細胞生長與增殖的周期性，能夠簡述細胞有絲分裂的過程及重要意義。在這一過程中，為了幫助學生實現有效的課程學習，教師有必要結合具體的教學內容，設計與具體教學活動相關的問題，引領學生完成實踐探究。比如，教師可以用多媒體為學生展示一頭大象及一只老鼠的圖片，借助直觀圖示向學生提出一個問題：“這兩種動物在體型上有什么樣的區別呢？它們相對應的器官和組織在細胞的體積上存在什么樣的差異呢？”借助學生現實生活中見到過的動物拋出問題，讓學生具備濃厚的探究興趣。而學生因為生活經驗、知識基礎的不同，在討論中也將出現分歧。比如，有的學生認為大象的器官和細胞組織比老鼠大，也有的學生認為二者的器官和細胞組織并無明顯區別等。當學生出現意見分歧后，就會互相辯駁，教師便可以在此基礎上提出新的問題：“大象和老鼠出現如此大的體型差根本原因是什么呢？它是否與細胞數量、細胞體積相關呢？”很多學生不能完成這一問題的解答。對此，教師可以順勢導入課堂，引領學生完成對這一問題的探究與分析，回到課堂最開始的問題，讓學生解釋大象和老鼠體型差距如此之大的原因。以這種方式便實現了課堂的前后串聯，培養了學生的獨立思考意識和能力，達到了科學探究素養的有效培育。

（二）注重任務驅動，設計實驗引領探究

高中生物教師在培養學生科學探究能力的過程中，應該注重任務驅動，為學生設計實驗，引領其展開深層探究。對此，教師應該結合具體的教學內容，為學生設計相應的任務實操活動，引領他們根據自身所要學習的內容獨立完成實驗設計，參與實驗操作與探究的過程，借此發展科學探究能力。以人教版高中生物教材為例，在教學《細胞中的糖類和脂質》時，其中就涉及對糖類和脂質儲能多少的比較。這是一個科學探究小實驗，學生可以根據自身的知識理解來完成。對此，教師可以鼓勵學生根據自身的認知基礎自主設計整個實驗操作，比如通過燃燒的方式來分析同一事物中糖類與脂質儲能的多少，以此來探究結構與功能的關系。關于整個實驗操作，教師可以在保證學生安全的前提下讓學生自主完成，促使其親身參與知識形成的整個過程，完成多元化的實驗操作。在這一過程中，學生的實驗操作難免存在不足之處，教師則需要根據學生的實驗操作結果進行分析與論述，讓學生更全面地了解自身在實驗操作過程中存在的問題，從而進一步完善實驗操作計劃與步驟。另外，教師要鼓勵學生互相分享、互相交流、查漏補缺，整體提升實驗設計與科學探究能力，促進學生的可持續發展。

（三）鼓勵小組合作，共同實操引領探究

在培養學生科學探究能力的過程中，高中生物教師應該鼓勵學生展開小組合作，讓其通過合作的方式去探究相關的知識點，實現學生之間的交流與互動，引發學生之間的思維碰撞。這樣一來，便能夠讓學生通過共同實踐操作的方式去完成探索，幫助學生渡過難關，整體彰顯學生科學探究能力與素養生成的過程，達到學生可持續發展的目的。

以人教版高中生物教材為例，在教學《DNA 是主要的遺傳物質》時，其中涉及肺炎鏈球菌體內轉化實驗的學習與實踐。對此，教師可以讓學生通過小組合作的方式完成對這一實驗的探索。首先，教師讓學生自主閱讀教材內容，然后為學生展示R 型細菌和S 型細菌的圖片，并提出問題：“肺炎鏈球菌體內轉化實驗所使用的實驗材料有哪些？兩個細菌類型的區別是什么？”讓學生通過小組合作的方式觀察R 型細菌和S 型細菌的不同，并完成表格的填寫（如表1 所示）。

表1

其次，教師可以為學生播放《格里菲斯肺炎鏈球菌體內轉化實驗》的視頻，讓學生通過視頻進一步了解格里菲斯實驗過程，對比多組實驗的具體內容，分析格里菲斯實驗得到了怎樣的結論。

最后，教師根據學生總結出的知識內容及解答問題的過程，解析加法原理和減法原理，讓學生根據完成對兩個原理的認知，能夠在原理解答過程中列舉相對應的實驗案例。比如，“加法原理”指的是與常態相比，人為增加某一種影響因素，與之相對應的實驗案例如“比較過氧化氫在不同條件下的分解”。在這一實驗中，通過對照組分別加溫和加入肝臟研磨液等方式來完成實驗，對比得出最后的結論。

通過這樣的方式，學生能夠積極主動地參與課程學習過程，加深對相關知識的理解，自主參與實驗探索的各個環節，展現自身的能力與素養，多元化地解讀相關知識點，深化對這些知識的理解與體會，建構完整的知識體系，最終達成科學探究能力的培育與發展。

（四）引入信息技術，優化模式引領探究

在高中階段生物教學過程中，教師應該積極地引入信息技術，以培養學生的科學探究能力，使整個課程教學模式得以優化，幫助學生更準確且深刻地理解生物知識，增強學生的感知。這樣一來，便能夠讓學生的實踐操作過程更清晰、直觀、具體，幫助學生在觀察過程中培養科學探究能力，優化學習效果，落實可持續發展。

以人教版高中生物教材為例，在教學《種群數量的變化》時，其中涉及“酵母菌種群大小動態變化實驗”。在這一過程中，為了提升學生的實踐探究能力，教師應該充分利用信息技術來完成實驗操作。比如，教師可以播放與整個實驗操作相關的微課視頻，在視頻中為學生細致、全面地闡述實驗目的及實驗原理，并展示相應的實驗材料及實驗用具，讓學生了解整個實驗操作的基本步驟及相關實驗器材的具體使用方式。

再如，為了提升實驗教學效率，教師可以運用智能數字實驗盤來檢測pH 值。用這一數字實驗盤檢測在20℃、4℃培養特定天數酵母菌培養液的pH 值，讓實驗操作過程更完美。借助信息技術的應用，能夠讓實驗探究的模式與路徑更為豐富和高效，節約學生實驗探究及操作的時間，避免學生耗費太多時間參與實驗而影響其他學科的學習。信息技術也能夠讓實驗現象更精準，讓學生對相關知識點的理解更詳盡和直觀，從而掌握更多實驗操作技巧。同時，信息技術能夠激活學生的實驗操作積極性，讓學生以良好的心態去解決自身實驗操作中存在著的各種問題及已有的疑難點，豐富認知與感悟，這樣便也有利于達到高質量教學的目的。

三、結語

綜上所述，高中生物教師在培養學生科學探究能力的時候要敢于打破傳統單一化的課程教學模式，清晰地認識到科學探究能力的培養對學生學習習慣、知識獲取能力、實操能力及問題解決能力等方面的價值與作用，在此基礎上采取有效策略培養學生的科學探究能力。比如巧妙設疑引領學生發現并探究問題，通過設計任務的方式驅動學生自主設計實驗，通過展開小組合作的方式引領學生多元探究，通過技術運用的方式優化課程教學模式，從多個方面著手落實學生科學探究能力的培育，促進其學科核心素養的發展，為其后續的綜合性探索奠定堅實的基礎。