基于科學(xué)探究素養(yǎng)的生物實驗教學(xué)優(yōu)化

董瓊

摘 要：科學(xué)探究本身作為一種科學(xué)實踐活動，將其與生物實驗教學(xué)相結(jié)合，可以為學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)和發(fā)展創(chuàng)造良好條件，對于教學(xué)創(chuàng)新提出了迫切要求。本文分析了生物實驗教學(xué)中科學(xué)探究素養(yǎng)培養(yǎng)的必要性，結(jié)合當前實驗教學(xué)中存在的問題，闡述了生物實驗教學(xué)的優(yōu)化策略，旨在引導(dǎo)學(xué)生提高科學(xué)素養(yǎng)，利用生物知識解決實際問題，推進生物實驗教學(xué)改革深度實施。

關(guān)鍵詞：科學(xué)探究素養(yǎng)；生物實驗教學(xué)；合作探究

高效學(xué)習生物知識需要借助多種類型的實驗，在生物實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)精神、探究意識，引導(dǎo)學(xué)生認真觀察實驗現(xiàn)象，總結(jié)實驗結(jié)果，揭示生物學(xué)科的規(guī)律，找到生物學(xué)習訣竅，對于學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的形成和發(fā)展起到了積極作用。然而從生物實驗教學(xué)現(xiàn)狀來看，還存在一些不足之處，導(dǎo)致教學(xué)效果未能達到預(yù)期，制約了學(xué)生知識和能力的協(xié)同發(fā)展。為了扭轉(zhuǎn)這一局面，必須基于科學(xué)探究素養(yǎng)培養(yǎng)要求，加強生物實驗教學(xué)模式的優(yōu)化，吸引學(xué)生主動參與，在實驗過程中積極思考、表達、探究、合作，高質(zhì)量完成生物實驗任務(wù)，深入分析所得結(jié)果，從而收獲知識、強化技能、培育素質(zhì)，促進學(xué)生全面發(fā)展。

一、生物實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的必要性

新課標對生物課程教學(xué)提出了許多新的要求，明確指出生物教學(xué)要增加實驗探究，在生物實驗教學(xué)中關(guān)注學(xué)生已有的生活經(jīng)驗，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習的意識，使學(xué)生通過合作、交流、探究，提高其自主學(xué)習能力、科學(xué)探究素養(yǎng)、合作精神、創(chuàng)新意識和社會責任感。其中，科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)是生物實驗教學(xué)的重中之重。

（一）有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力

在生物實驗過程中，學(xué)生通過觀察、操作、推理和交流討論得到正確結(jié)論，全程參與生物實驗的各個環(huán)節(jié)，思維始終處于活躍狀態(tài)，利用生物知識描述實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果，提高對知識的好奇心和求知欲，掌握科學(xué)探究的基本操作方法，以實驗過程鞏固理論知識，真正實現(xiàn)學(xué)以致用。教師鼓勵學(xué)生提出問題、設(shè)計實驗、收集和分析實驗數(shù)據(jù)，給學(xué)生創(chuàng)造了自由施展與合作探究的空間，使得學(xué)生自主學(xué)習意識、批判性思維和創(chuàng)新能力由此得以形成[1]。

（二）有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和價值觀

生物學(xué)科具有系統(tǒng)性、實踐性、嚴謹性的特點，在生物實驗中只有認真按照步驟操作，才可以觀察到相應(yīng)的現(xiàn)象，得出準確結(jié)論。因此，利用生物實驗傳授學(xué)生生物知識，培養(yǎng)學(xué)生認真嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實事求是的求真精神，塑造學(xué)生正確的價值觀，賦予了科學(xué)探究素養(yǎng)下生物實驗教學(xué)更為艱巨的任務(wù)，有利于激發(fā)學(xué)生深入探究知識的欲望，使之形成終身學(xué)習意識，在生物領(lǐng)域越走越遠。

（三）有利于激發(fā)學(xué)生的探究精神

通過開展生物實驗教學(xué)，給學(xué)生提供觀察和實踐的機會，鼓勵學(xué)生大膽質(zhì)疑，表達觀點，針對學(xué)生的不同問題實施個性化指導(dǎo)，對學(xué)生進行激勵，促使學(xué)生積極探索生物學(xué)科的奧秘，大膽假設(shè)，運用創(chuàng)新方法來驗證，享受實驗的過程和樂趣，學(xué)生的思維也會更加開闊，看待問題的角度更加多樣，分析問題、解決問題的能力隨之增強。可以說，生物實驗是激發(fā)學(xué)生探究意識、提高探究能力的關(guān)鍵渠道。

二、生物實驗教學(xué)中存在的問題

（一）生物教師的教學(xué)觀念沒有及時更新

生物教師是學(xué)生學(xué)習生物知識、參與生物實驗的引路人，對于學(xué)生生物學(xué)習過程中知識獲取和素質(zhì)能力發(fā)展更是發(fā)揮了不容小覷的作用。可是有些生物教師并沒有及時更新教學(xué)觀念，設(shè)計的生物實驗過程單一，實驗過程沉悶，交流互動機會少，學(xué)生思維得不到釋放。學(xué)生在生物實驗教學(xué)各個環(huán)節(jié)中的參與熱情不高，主體地位不明，受到的啟發(fā)和指導(dǎo)不足，嚴重制約了學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的發(fā)展。

（二）生物實驗教學(xué)體系不完善

課時數(shù)量少、教學(xué)任務(wù)重是生物教學(xué)的普遍現(xiàn)象，生物教師為了趕進度往往采用“灌輸式”教育模式，側(cè)重于講解課本上的知識，很少組織生物實驗活動，更沒有注重完善生物實驗教學(xué)體系，在有限的生物實驗中也是以教師演示為主，學(xué)生實踐操作的機會少之又少。這一現(xiàn)象導(dǎo)致生物學(xué)科理論教學(xué)和實踐教學(xué)失衡，生物實驗教學(xué)資源得不到有效利用，學(xué)生對生物知識的理解流于表面，知識基礎(chǔ)不扎實，很難形成科學(xué)的探究過程，對于學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的發(fā)展造成了阻礙。

（三）生物實驗教學(xué)形式單一

現(xiàn)階段，生物教師通常按照教材中描述的實驗步驟進行操作，讓學(xué)生描述實驗現(xiàn)象和結(jié)論，填寫實驗報告。或是要求學(xué)生死記硬背實驗步驟，在實驗操作時不允許有一絲一毫的差錯。這種生物實驗教學(xué)流程毫無新意，缺少現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)和方法的應(yīng)用，如合作探究、任務(wù)驅(qū)動等。在生物實驗教學(xué)過程中學(xué)生的心情平靜無波，毫無期待，自主操作環(huán)節(jié)機械式地使用儀器設(shè)備和材料工具，思維不活躍，完全提不起實踐探究興趣，在此情況下很難獲得科學(xué)探究素養(yǎng)的提升。

（四）生物教師在實驗過程中對學(xué)生的指導(dǎo)不當

每個學(xué)生都有著無窮的潛力，而教師恰恰掌握了挖掘?qū)W生潛力的工具，需要對學(xué)生進行專業(yè)化指導(dǎo)，啟迪學(xué)生的思維，增強學(xué)生的自信[2]。然而，在生物實驗教學(xué)中，生物教師對學(xué)生的指導(dǎo)存在兩極分化現(xiàn)象。有些生物教師強制干預(yù)學(xué)生的實驗過程，對學(xué)生的實驗操作有著嚴格的標準，桎梏了學(xué)生的思維。另外一部分生物教師將生物實驗視為可有可無的教學(xué)活動，任由學(xué)生隨意操作，即使學(xué)生的操作流程和實驗報告不一致也毫不在意，導(dǎo)致生物實驗教學(xué)無法達到預(yù)期目標。

三、基于科學(xué)探究素養(yǎng)的生物實驗教學(xué)優(yōu)化策略

隨著生物教學(xué)改革深入實施，教師要突出學(xué)生的課堂主體地位，增強學(xué)科素養(yǎng)的培育能力，彌補傳統(tǒng)教學(xué)的不足之處，特別是實驗環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生掌握正確的實驗流程，掌握科學(xué)探究的基本思路和方法。

（一）積極更新生物教師的教學(xué)觀念，提高學(xué)生參與生物實驗教學(xué)的動力

為了提高生物實驗教學(xué)質(zhì)量，教師要發(fā)揮實驗教學(xué)對提高學(xué)生學(xué)習興趣的優(yōu)勢，將生物實驗與生活緊密聯(lián)系起來，實施生物實驗教學(xué)的創(chuàng)新，打造趣味性、生活化的實驗項目，在提高學(xué)生好奇心和求知欲的基礎(chǔ)上，促使學(xué)生自主探究生物知識，形成認真嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和求真務(wù)實的科學(xué)精神。考慮到學(xué)生思維方式、知識水平、興趣愛好、學(xué)習能力都有著顯著差異，因此，在生物實驗教學(xué)中，要體現(xiàn)出對學(xué)生教學(xué)主體地位的尊重，讓學(xué)生了解實驗環(huán)節(jié)對于學(xué)科學(xué)習和發(fā)展的重要性，要結(jié)合學(xué)生的想法設(shè)置實驗項目，提高學(xué)生參與實驗的積極性[3]。而且在平時生物教師要深入研究新課標，學(xué)習先進的教育技術(shù)，與生物實驗教學(xué)相融合，為生物實驗教學(xué)的高效開展注入活力，并要找出當前生物實驗教學(xué)中的不足，有針對性地加以彌補。這樣，生物教師就可以設(shè)計科學(xué)完善、可操作性強的生物實驗教學(xué)方案，實施多元化、分層次的教學(xué)和指導(dǎo)，履行自己的教學(xué)職能，構(gòu)建和諧的師生關(guān)系，創(chuàng)造良好的實驗條件和實驗范圍，指導(dǎo)學(xué)生在實驗過程中能夠認識科學(xué)、發(fā)現(xiàn)科學(xué)和利用科學(xué)，在這一系列過程中深入思考，敢于質(zhì)疑和批判，勇于推理，提出創(chuàng)造性的見解，在學(xué)習中培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)。

（二）完善生物實驗教學(xué)體系，積極開發(fā)多種實驗資源

健全和完善生物實驗教學(xué)體系，可使生物實驗教學(xué)穩(wěn)定高效開展，各個環(huán)節(jié)緊密銜接，促使學(xué)生全程參與實驗設(shè)計、實驗操作、實驗觀察、實驗探究、實驗結(jié)果分析等環(huán)節(jié)中，依靠自主思考和小組成員之間的討論交流形成創(chuàng)新觀點，獲得科學(xué)探究素養(yǎng)的快速提高。生物實驗教學(xué)要以教材內(nèi)容為參考，建設(shè)由易到難、關(guān)聯(lián)緊密的生物實驗教學(xué)體系，讓學(xué)生根據(jù)體系可以驗證所學(xué)的生物知識，借助實驗?zāi)軌蝌炞C已得出的結(jié)論，應(yīng)用生物知識解決生活問題，這也有利于學(xué)生擺脫陳舊思維束縛，以積極態(tài)度參與生物實驗教學(xué)，從中獲得樂趣和自信。與此同時，生物教師要注重開發(fā)多種實驗資源，不單單要利用傳統(tǒng)實驗資源開展生物實驗教學(xué)活動，如教材資源、實驗儀器設(shè)備等，還要利用互聯(lián)網(wǎng)資源展示生物實驗的原理和步驟，憑借生動直觀的畫面增強感官沖擊，加深學(xué)生的印象，鼓勵學(xué)生對原本的實驗流程進行改良和優(yōu)化，打造開放式、互動式的教學(xué)空間，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在潛能，讓學(xué)生的奇思妙想在生物實驗教學(xué)中得到驗證。或者讓學(xué)生收集生活中的廢棄物品用于生物實驗和探究活動，鑒于這類實驗資源有所不同，學(xué)生勢必要對實驗操作進行創(chuàng)新，以便能夠合理利用實驗資源得到正確結(jié)果。

（三）豐富生物實驗教學(xué)形式，持續(xù)訓(xùn)練學(xué)生的綜合實踐能力

現(xiàn)代化教育理念倡導(dǎo)運用豐富多樣的生物實驗教學(xué)形式，在教學(xué)過程中訓(xùn)練學(xué)生的操作、觀察、質(zhì)疑、總結(jié)能力，全面提高學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)。基于這一理念，對生物實驗教學(xué)方法和模式進行創(chuàng)新，可以從以下幾種現(xiàn)代化教育方法中任擇其一：

1.創(chuàng)設(shè)生活情境。現(xiàn)實生活中有著許許多多值得運用的實驗素材，對生物實驗的探究也要考慮到常見的生活現(xiàn)象，結(jié)合學(xué)生們好奇的現(xiàn)象，以此為素材，提高實驗的趣味性，鼓勵學(xué)生自己動手，發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力。生物教師要指導(dǎo)學(xué)生掌握正確的實驗操作方法，在實驗中揭示科學(xué)本質(zhì)，了解生活現(xiàn)象背后所蘊藏的科學(xué)。例如：在“植物細胞的質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離的復(fù)原”教學(xué)中，生物教師可以提出這樣幾個問題：“為什么白糖拌西紅柿會有水分析出？為什么超市經(jīng)常會在菜葉上灑水？”組織相關(guān)生物實驗探究活動，讓學(xué)生在生活情境下產(chǎn)生好奇，自選實驗材料進行生物實驗探究，提出假設(shè)后進行求證，完善實驗流程和各個實驗步驟的細節(jié)，觀察產(chǎn)生的實驗現(xiàn)象，從所得實驗結(jié)果中分析植物細胞吸水、失水的條件，進而達到本次實驗的目標[4]。

2.設(shè)置層次性的問題。問題驅(qū)動法在生物實驗教學(xué)中的應(yīng)用對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)有著無法比擬的優(yōu)勢，生物教師需要設(shè)置層次性的問題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考和探究，憑借自己的努力找到正確答案，使學(xué)生的觀察能力、思維能力、實踐能力、探究能力以及解決問題的能力得以協(xié)同發(fā)展。層次性的問題設(shè)置可以滿足不同知識水平和能力水平學(xué)生的學(xué)習需求，使之全身心參與到生物實驗教學(xué)中，經(jīng)過細心觀察和慎重思考得出結(jié)論，表達自己的觀點，增強了學(xué)生的獲得感和成就感。以“觀察植物葉表皮的氣孔實驗”為例，為學(xué)生提供多種實驗材料，讓學(xué)生觀察不同植物葉片的表皮，然后提出一系列的問題：“為什么教材要求觀察植物的下表皮？通過觀察植物的上下表皮你有哪些發(fā)現(xiàn)？為什么植物葉下表皮氣孔更多？”這讓學(xué)生更加關(guān)注實驗材料的選取，了解不同實驗材料的特點和差異，認真觀察和記錄實驗現(xiàn)象，使得學(xué)生學(xué)會靈活利用生物實驗結(jié)果解決實際問題，整個實驗過程中手腦協(xié)調(diào)配合，逐漸形成科學(xué)探究素養(yǎng)。

3.組織合作探究活動。有些生物實驗比較復(fù)雜，單憑學(xué)生個體處理實驗材料，觀察實驗現(xiàn)象，進行實驗結(jié)果分析，會給學(xué)生施加較為繁重的負擔。而合作探究模式在生物實驗教學(xué)中的應(yīng)用可以規(guī)避上述問題，小組成員科學(xué)分工，在生物實驗探究過程中保持有效的交流與合作，發(fā)揮了所有成員的智慧和力量，得到統(tǒng)一結(jié)論，增強了學(xué)生的集體榮譽感和個體責任感，促進了學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)良好發(fā)展。合作探究期間學(xué)生思維會發(fā)生激烈碰撞，傾聽他人發(fā)言的同時，思考是否與自己的觀點相同，進一步完善自身觀點。如果觀點不同，則要找到充分論據(jù)證明自己的觀點，無疑會深化學(xué)生的生物實驗探究活動[5]。例如：在“探究無機鹽在植物生長發(fā)育中的作用”這一實驗活動中，教師課前布置不同小組成員分別負責采集不同環(huán)境中的土壤，把路邊、菜園和裸地等處土壤作為小組差異化的實驗材料，分別制成土壤浸出液。先將3株大小相似的青菜分別放入土壤浸出液、無土栽培培養(yǎng)液和蒸餾水中培養(yǎng)，并在一周后觀察不同溶液中青菜的生長情況，然后進行小組間實驗的橫向?qū)Ρ扔^察，用酒精燈烘干不同小組的土壤浸出液，比較結(jié)晶物質(zhì)有多少。所有成員共同進行推理和討論，總結(jié)實驗結(jié)果，會使生物實驗探究活動充滿樂趣，利用科學(xué)實踐活動提高學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)。

（四）生物教師要加強對學(xué)生的指導(dǎo)，完成生物實驗結(jié)果的梳理小結(jié)

作為生物實驗教學(xué)的組織者及學(xué)生生物學(xué)習的引路人，教師要注重對學(xué)生的啟發(fā)和指導(dǎo)，幫助學(xué)生高質(zhì)量完成生物實驗結(jié)果的梳理小結(jié)，及時查缺補漏，提高綜合實踐能力，促進學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的全面發(fā)展。對于生物實驗結(jié)果的分析是探究活動的重點所在，可使學(xué)生回顧整個實驗過程，反思自己的操作是否標準規(guī)范，避免在下次實驗中出現(xiàn)不當操作，有力糾正了學(xué)生生物實驗操作的不良習慣。而加強對生物實驗結(jié)果的總結(jié)，還能深化對生物實驗內(nèi)容的探究，嘗試分析各類實驗材料、用具和儀器對生物實驗結(jié)果的影響，打破傳統(tǒng)思維的局限，運用更為簡潔和直觀的方式展示生物實驗結(jié)果，使得學(xué)生能夠更好地認識生物世界，走進奇妙無窮的生物領(lǐng)域進行研究，爭取成為充滿智慧、綜合能力強、富有創(chuàng)造力的新時代人才[6]。

結(jié)束語

總之，在科學(xué)探究素養(yǎng)的導(dǎo)向下，生物實驗教學(xué)的有效開展需要積極更新生物教師的教學(xué)觀念，提高學(xué)生參與生物實驗教學(xué)的動力，完善生物實驗教學(xué)體系，積極開發(fā)多種實驗資源，豐富生物實驗教學(xué)形式，包括創(chuàng)設(shè)生活情境、設(shè)置層次性的問題、組織合作探究活動，持續(xù)訓(xùn)練學(xué)生的綜合實踐能力。生物教師還要加強對學(xué)生的指導(dǎo)，完成生物實驗結(jié)果的梳理小結(jié)，從而發(fā)揮生物實驗教學(xué)的載體作用，促進學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)良好發(fā)展。

參考文獻

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