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新課程背景下高中生物探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

2023-11-07 17:21:20朱喬
高考·中 2023年9期
關(guān)鍵詞:高中生物新課程核心素養(yǎng)

朱喬

摘 要:生物是高中教學(xué)體系中的重要學(xué)科。鑒于生物學(xué)科的特點(diǎn),實(shí)驗(yàn)教學(xué)占據(jù)十分重要的地位,是學(xué)生發(fā)現(xiàn)生物規(guī)律、掌握生物知識的載體,更是發(fā)展學(xué)生思維,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的途徑。鑒于此,面對生物新課程下的教學(xué)要求,高中生物教師唯有根據(jù)當(dāng)下的教學(xué)需求,優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,引入新穎的背景和素材,增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究的效果。本論文以此視角切入,結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐,對其探究性實(shí)驗(yàn)開展模式進(jìn)行了詳細(xì)研究,具備一定的參考價值。

關(guān)鍵詞:新課程;高中生物;核心素養(yǎng);探究性實(shí)驗(yàn)

與其他學(xué)科相比,生物學(xué)科知識不僅十分繁雜,而且還涉及一些復(fù)雜的變化過程,需要學(xué)生進(jìn)行思考和推理,增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。鑒于此,在高中生物課堂教學(xué)中,積極開展生物實(shí)驗(yàn)教學(xué),可促使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中觀察、思考、分析、歸納和總結(jié),經(jīng)歷知識的生成和發(fā)展過程,真正提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。同時,實(shí)驗(yàn)過程也是高階思維發(fā)展、能力形成的過程,是培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)科素養(yǎng)的關(guān)鍵??v觀當(dāng)前高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀,依然存在諸多不利因素。如:實(shí)驗(yàn)課時難以保障、實(shí)驗(yàn)教學(xué)并未受到重視、實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式單一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中忽視了學(xué)生能力的培養(yǎng)等,生物實(shí)驗(yàn)的育人功能不能夠充分發(fā)揮。教師應(yīng)依據(jù)生物學(xué)科素養(yǎng)的要求,科學(xué)、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過程,才能真正達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

一、高中生物探究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵

在高中生物學(xué)科中,實(shí)驗(yàn)教學(xué)占據(jù)十分重要的地位。鑒于實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展的形式,可將其劃分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)兩種。其中,驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)就是在學(xué)生已有認(rèn)知的基礎(chǔ)上提出假設(shè),運(yùn)用科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法和材料,驗(yàn)證已有的生物結(jié)論;探究性實(shí)驗(yàn)則是在學(xué)生缺乏認(rèn)知的前提下,借助實(shí)驗(yàn)過程發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律、得出結(jié)論的過程。從這一方面來說,驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中,側(cè)重點(diǎn)是重復(fù)經(jīng)典實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和觀察能力;而探究性實(shí)驗(yàn)則是關(guān)注學(xué)生的創(chuàng)新能力,注重實(shí)驗(yàn)的思路、過程和結(jié)果。因此,探究性實(shí)驗(yàn)就是依據(jù)已有的生物知識進(jìn)行未知生物知識的探索,由教師或者學(xué)生提出具備探究性的實(shí)驗(yàn)問題,并在問題的引導(dǎo)下明確實(shí)驗(yàn)操作原理,科學(xué)選擇實(shí)驗(yàn)材料,設(shè)計實(shí)驗(yàn)操作方案,通過實(shí)驗(yàn)的方式來探索問題的答案,得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。因此,探究性實(shí)驗(yàn)的開展具有重要的意義。

首先,有助于喚醒學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動力。探究性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生將生物知識轉(zhuǎn)化為具體實(shí)驗(yàn)操作能力的載體,教師應(yīng)以生物教材主干知識為基礎(chǔ),設(shè)計具備探究價值的問題或者情境等,增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動力。如此,喚醒了學(xué)生的思考熱情,使其積極主動搜集資料、設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案、操作實(shí)驗(yàn)、觀察和分析實(shí)驗(yàn)等,呈現(xiàn)出前所未有的積極性。

其次,有助于提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)。與傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)J较啾?,探究性?shí)驗(yàn)教學(xué)中,學(xué)生需要在問題的引導(dǎo)下,自行設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案,選擇實(shí)驗(yàn)器材、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析問題、歸納和總結(jié)等。而這一過程,也是學(xué)生綜合運(yùn)用生物知識的過程,學(xué)生經(jīng)歷分析、辯證、質(zhì)疑等思維活動,設(shè)計科學(xué)的實(shí)驗(yàn)尋求解決問題的方法,逐步提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)。另外,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究的過程中,也逐漸形成了科學(xué)的態(tài)度和素養(yǎng),真正實(shí)現(xiàn)了高中生的全面發(fā)展。

最后,有助于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維。新課程背景下,實(shí)驗(yàn)教學(xué)還承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的重任。探究實(shí)驗(yàn)具有未知性、創(chuàng)新性特點(diǎn),學(xué)生從教材中很難找到原型,這就要求學(xué)生靈活、創(chuàng)新地應(yīng)用知識開展各項(xiàng)探究實(shí)驗(yàn)活動。這樣,學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)探究的過程中,觀察到更加復(fù)雜、豐富的生命現(xiàn)象,由此產(chǎn)生諸多新的觀點(diǎn)。同時,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究的過程中,通過自我設(shè)計、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案,或者思維交流和碰撞的過程中,激發(fā)出更多新的意識,真正提升學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)[1]。

二、新課程下高中生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展原則

鑒于高中生物探究性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵,為了提升探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性,必須遵循以下幾個原則:

原則一:實(shí)驗(yàn)針對性。探究性實(shí)驗(yàn)作為高中生物課堂的重要組成,承擔(dān)著落實(shí)學(xué)生核心素養(yǎng)的重?fù)?dān)。鑒于此,為了充分發(fā)揮探究性實(shí)驗(yàn)的育人價值,要指向生物學(xué)科素養(yǎng)的要求,科學(xué)設(shè)計實(shí)驗(yàn)探究的目標(biāo)、方案,這樣才能夠契合學(xué)生需要,發(fā)揮探究實(shí)驗(yàn)的矯正作用,促使學(xué)生獲得思維、能力、情感態(tài)度等多維度的發(fā)展。

原則二:學(xué)生主體性。探究實(shí)驗(yàn)注重學(xué)生能動性的發(fā)揮,教師要始終貫徹“以生為本”的育人理念,結(jié)合高中生的認(rèn)知發(fā)展區(qū)、已有知識掌握情況等,科學(xué)設(shè)計探究性實(shí)驗(yàn)方案。同時,在探究性實(shí)驗(yàn)中,還應(yīng)尊重學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的主體地位,鼓勵學(xué)生動手動腦,通過操作實(shí)驗(yàn)、觀察、反思、總結(jié)等過程,使得學(xué)生在親身經(jīng)歷中,理解實(shí)驗(yàn)過程,并從中獲得成長和發(fā)展。

原則三:創(chuàng)新發(fā)展性。無論是生物新課程改革,還是新高考的要求,生物教師在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)時,要堅持“創(chuàng)新發(fā)展性”的原則,兼顧生物學(xué)科和實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn),不僅要選擇一些典型的生物實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生積極創(chuàng)新;還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究的過程中,多方面嘗試和思考,使得學(xué)生充分發(fā)揮自身的實(shí)驗(yàn)探究主動性,并從中獲得綜合能力的均衡發(fā)展。

原則四:激勵進(jìn)取性。實(shí)驗(yàn)本身也是一場小型的考試,其中涉及基礎(chǔ)知識、實(shí)踐操作、反思和提升等,是學(xué)生綜合能力提升的關(guān)鍵途徑。因此,在探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生的自信心,給學(xué)生提供自我展示的平臺。同時還應(yīng)借助鼓勵和引導(dǎo),幫助學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究的過程中,強(qiáng)化學(xué)習(xí)動機(jī),建立其理性思維等[2]。

三、新課程背景下高中生物探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展策略

(一)基于問題情境,喚醒學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究欲望

在傳統(tǒng)的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,部分教師常常為了達(dá)到既定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo),直接將實(shí)驗(yàn)的目的、原理、步驟、過程、結(jié)論等告知學(xué)生,引導(dǎo)學(xué)生在課堂上進(jìn)行驗(yàn)證。在這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下,由于學(xué)生缺乏自我思考、自我探究的機(jī)會,致使其實(shí)驗(yàn)積極性比較低,甚至出現(xiàn)了敷衍了事的現(xiàn)象。鑒于此,在開展探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)之前,要精心設(shè)計實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案,充分借助巧妙的提問、有趣的事跡、趣味性魔術(shù)表演、游戲等,為學(xué)生創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境,使得學(xué)生在情境驅(qū)動下,產(chǎn)生積極主動求知的欲望。以“綠葉中葉綠素的提取”探究實(shí)驗(yàn)為例,教師就充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)情境這一載體,給學(xué)生設(shè)計了一個良好的實(shí)驗(yàn)情境:春天的時候,我們看到的樹葉都是綠色的。秋天來臨之后,樹葉就會逐漸變黃。為什么會出現(xiàn)這一現(xiàn)象呢?這樣的現(xiàn)象與生物體中的哪些物質(zhì)有關(guān)呢?今天我們就以洋蔥、菠菜作為實(shí)驗(yàn)材料,進(jìn)行色素提取,請你結(jié)合前概念、已有的生物知識,假設(shè)一下該實(shí)驗(yàn)中會出現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象?并結(jié)合所學(xué)的生物學(xué)知識對實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象進(jìn)行分析和解釋,揭示樹葉顏色變化的原理,通過具體的生物現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)其中的本質(zhì)規(guī)律,激趣勵學(xué),喚醒學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究欲望。

(二)注重實(shí)驗(yàn)前假設(shè)預(yù)估

縱觀當(dāng)前高中生物課堂教學(xué)現(xiàn)狀,受到傳統(tǒng)教學(xué)理念的束縛,教師在開展課堂教學(xué)時,常常將重點(diǎn)集中在理論知識傳授中,忽視了生物實(shí)驗(yàn)教學(xué),弱化了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力、分析能力等。鑒于此,高中生物教師在開展探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)時,不僅要關(guān)注學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作、觀察學(xué)習(xí),還應(yīng)充分利用實(shí)驗(yàn)前這一階段,利用學(xué)生的前概念和已有知識掌握情況,引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做出假設(shè)和預(yù)估。需要說明的是,為了提升高中生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性,在引導(dǎo)學(xué)生實(shí)施實(shí)驗(yàn)假設(shè)和預(yù)估時,應(yīng)充分發(fā)揮自身的引導(dǎo)價值,基于學(xué)生已有知識掌握情況,指向具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)、合理地預(yù)估,切忌學(xué)生漫無目的、隨便猜想。以“探索生長素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度”為例,教師轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,鑒于學(xué)生在以往的學(xué)習(xí)中,已經(jīng)掌握了“植物激素調(diào)節(jié)、植物發(fā)生向光性原因、生長素的產(chǎn)生、積極運(yùn)輸和分布特點(diǎn)”等,并在此基礎(chǔ)上,結(jié)合高中生的認(rèn)知發(fā)展水平,引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,指導(dǎo)學(xué)生在課下通過翻閱生物書籍、網(wǎng)絡(luò)等搜集資料,做出科學(xué)的假設(shè)和預(yù)估,并據(jù)此按照預(yù)計的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案,開展實(shí)驗(yàn)探究等。如此一來,實(shí)驗(yàn)教學(xué)不再是單純地驗(yàn)證,而是激活了學(xué)生的探究思維,使得學(xué)生在試驗(yàn)假設(shè)和預(yù)估中,打開了探究性實(shí)驗(yàn)的大門[3]。

(三)科學(xué)組織實(shí)驗(yàn)教學(xué),促進(jìn)學(xué)生個性發(fā)展

傳統(tǒng)生物實(shí)驗(yàn)沒有給學(xué)生預(yù)留思考和發(fā)揮的空間,學(xué)生嚴(yán)格按照教材上的器材和步驟開展實(shí)驗(yàn)操作,記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等。但這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下,學(xué)生學(xué)習(xí)到的知識停留在淺層,難以在實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)中,經(jīng)歷知識生成和發(fā)展過程,也無法促進(jìn)學(xué)生思維和能力的發(fā)展。鑒于此,在開展探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,要將生物實(shí)驗(yàn)課堂交給學(xué)生,結(jié)合學(xué)生課前的實(shí)驗(yàn)假設(shè)和預(yù)估,引導(dǎo)學(xué)生以小組的形式,經(jīng)過討論和思考,科學(xué)設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案,調(diào)整和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)步驟,并思考實(shí)驗(yàn)各個步驟的作用,分析不同材料和步驟對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,強(qiáng)化學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)和研究能力。以“微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)”為例,教師在組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案時,就引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)的知識,指向本次實(shí)驗(yàn)的目標(biāo),科學(xué)設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案和步驟。之后,通過教師的指導(dǎo),形成完善的實(shí)驗(yàn)流程:配置牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基操作—接種操作—培養(yǎng)操作。接著,引導(dǎo)學(xué)生以小組作為載體,按照既定的實(shí)驗(yàn)操作流程,將接種的培養(yǎng)基和未接種的培養(yǎng)基置于37℃的恒溫箱中,分別培養(yǎng)12個小時和24個小時之后,觀察培養(yǎng)基中的現(xiàn)象,并進(jìn)行分析和探討,交流微生物培養(yǎng)所需要的條件,探討優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的方法,增強(qiáng)學(xué)生的信息交流和經(jīng)驗(yàn)分享,使得學(xué)生在合作中更好地掌握實(shí)驗(yàn)方法和技巧,增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力,發(fā)展學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力。

(四)加強(qiáng)觀察和討論,促進(jìn)知識內(nèi)化

高中生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的,旨在借助生物實(shí)驗(yàn)這一載體對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象展開科學(xué)分析,厘清其中蘊(yùn)含的實(shí)驗(yàn)原理,并在實(shí)驗(yàn)中逐漸建立起理性的認(rèn)知,最終促進(jìn)學(xué)生的能力發(fā)展。探究實(shí)驗(yàn)是促進(jìn)學(xué)生知識內(nèi)化的有效方法,教師要深入教材開發(fā)與學(xué)生能力相適應(yīng)的探究實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,體現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的主體地位,靈活的融入各種素材和資源,科學(xué)設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案,堅持課內(nèi)和課外知識相結(jié)合的原則,將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容滲透到學(xué)生的生活中,拓展實(shí)驗(yàn)的空間,鼓勵學(xué)生靈活地開展各項(xiàng)探究實(shí)驗(yàn)活動,鍛煉學(xué)生思維,促進(jìn)學(xué)生發(fā)展。同時,教師還應(yīng)關(guān)注生物實(shí)驗(yàn)的每一個環(huán)節(jié),引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)觀察,對數(shù)據(jù)和現(xiàn)象進(jìn)行記錄,引導(dǎo)學(xué)生圍繞實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果進(jìn)行交流和討論,促使學(xué)生在思維碰撞的過程中,促進(jìn)知識的內(nèi)化,并實(shí)現(xiàn)自身的全面發(fā)展。以“探究影響酶活性的因素”為例,教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)的過程、結(jié)果進(jìn)行思考,“溫度會影響酶的活性,應(yīng)該設(shè)定哪幾個溫度?在具體的實(shí)驗(yàn)過程中,如何才能將不同的溶液溫度分別調(diào)到設(shè)定的數(shù)值范圍之內(nèi)?在實(shí)驗(yàn)探究的過程中,如何才能排除PH、其他因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾?”通過教師的引導(dǎo),學(xué)生經(jīng)過思考和討論,最終得出了實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)論,即:過酸、過堿、低溫都是影響酶活性的主要因素,低溫會降低酶的活性,高溫會導(dǎo)致酶失去活性,pH值不同也會對酶的活性產(chǎn)生影響。如此,通過教師的引導(dǎo),學(xué)生在探究性實(shí)驗(yàn)的思考、討論中,不僅深刻理解了其中蘊(yùn)含的生物知識,也在探究中促進(jìn)了知識的內(nèi)化。

(五)理論聯(lián)系實(shí)際,提高探究能力

核心素養(yǎng)下,生物實(shí)驗(yàn)不應(yīng)束縛在教材的知識、素材和資源中,而應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生將生物理論知識和實(shí)驗(yàn)方法應(yīng)用到實(shí)際生活中,在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任意識,堅持理論聯(lián)系實(shí)踐的原則,積極開展生活化的實(shí)驗(yàn)教學(xué),提高學(xué)生生物理論知識轉(zhuǎn)化為實(shí)際操作的能力,實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用的目的。以“探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式”為例,教師為學(xué)生融入了生活中常見的現(xiàn)象,引導(dǎo)學(xué)生在生活化的實(shí)驗(yàn)素材中,積極開展討論和探究。具體來說,在這一生物探究性實(shí)驗(yàn)中,為學(xué)生介紹了酒精測試儀的應(yīng)用原理,并由此引出“酒駕”的問題,引導(dǎo)在熟悉的場景中,逐漸進(jìn)入到“酵母菌細(xì)胞呼吸方式”的實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)中。又如:探究“光合作用對植物的影響”,就聯(lián)系實(shí)際生活,引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)際生活中植物進(jìn)行光合作用的條件,通過查閱相關(guān)資料的方式,將“在冬季建造大棚,控制光照時間、科學(xué)實(shí)施田間水肥管理等方式幫助植物進(jìn)行光合作用”等內(nèi)容引入到探究實(shí)驗(yàn)中,開展“溫室大棚”探究實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生思考如何在冬季實(shí)現(xiàn)植物的高效光合作用,增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效果。這樣既實(shí)現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的需要,也能夠?qū)⒔滩闹R遷移到實(shí)際生活中,解決生物問題,體現(xiàn)生物知識的應(yīng)用價值[4]。

結(jié)束語

綜上所述,鑒于生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中蘊(yùn)含的育人價值,教師應(yīng)深入研究新課程理念,收集和開發(fā)與高中生物教材知識相關(guān)的探究實(shí)驗(yàn),為學(xué)生構(gòu)建實(shí)驗(yàn)的平臺,引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)知識,掌握規(guī)律,并能夠運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的方法將教材知識應(yīng)用到具體的生活中,培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力,強(qiáng)化學(xué)生對知識的理解,真正落實(shí)生物學(xué)科素養(yǎng)下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求。

參考文獻(xiàn)

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