高中生物教學中學生科學探究能力的培養途徑

摘 要：《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》回答了“培養什么人、如何培養人”這一問題，提出了“學生發展核心素養體系”。科學探索作為生物核心素養的重要組成部分，是培養學生發現現實世界中的生物學問題，針對特定的生物學現象進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及結果的交流與討論能力的重要途徑，對學生科學探究能力的培養可以為學生今后的學習成長打下堅實的基礎。鑒于此，本文展開了詳細分析，先闡述了培養學生科學探究能力的重要性，然后在此基礎上提出了幾點高中生物教學中學生科學探究能力的培養途徑，以期為相關教師提供些許有益借鑒。

關鍵詞：高中生物；科學探究；重要性；培養路徑

核心素養是對素質教育內涵的具體闡述，其將具有宏觀指導性質的教育思想進行了細分，明確了學生培養要求，使得教學更具指導性和可操作性。高中生物作為一門研究生命現象和生物活動規律的學科，具有系統性和人文性特點，需要學生借助學習到的基礎生物知識和自身的感性認識，對現有材料進行加工處理，從而在探究過程中實現新知識的掌握，發展核心素養。科學探究能力作為學生生物學習的基礎，需要教師立足核心素養培養要求，在教學中注重知識本位向素養本位轉變，并通過創新教學模式，激活學生的主體參與意識，在動手實踐中實現學生科學探究能力培養，為學生今后的生物學習打下堅實的基礎。

一、在高中生物教學中培養學生科學探究能力的重要性

科學探究能力是為了挖掘事物內在本質和運動規律而采取的一系列資料收集、調查研究和實驗驗證過程，其根本目的是探索、認識未知。在高中生物教學中培養學生科學探究能力，有利于學生對生物問題和現象的深度探究，促進學生高效地掌握知識。為此，在高中生物教學中培養學生科學探究能力有著重要意義。

第一，有助于推進高中生物教學改革進程。在高中生物教學中，強化對學生科學探究能力的培養是對素質教育理念的踐行，這要求高中生物教師要及時轉變自身教育理念，強調學生在課堂上的主體地位，在教學中有意識摒棄傳統講授式教學模式，采用情境創設或問題啟發引導學生自主進行知識的探索和獲取，從而轉變傳統課堂結構，推進高中生物教學改革進程[1]。

第二，有助于激發學生學習興趣。對學生科學探究能力的培養需要教師將學生放在主動探索的位置上，讓學生經過自主學習和探索去進行知識的獲取。與枯燥的聽講相比，學生在自主探索過程中所表現出來的積極性更高。要在高中生物教學中加強對學生科學探究能力的培養，可以為學生營造一個寬松和諧的探究氛圍，并鼓勵學生積極參與其中，讓學生在興趣的驅使下積極參與到學習中去。

第三，有助于提升高中生物課堂教學效率。對學生科學探究能力的培養是一個系統、長期的過程，需要教師在教學中結合教材內容引導學生發現并提出問題，從而激發學生思考，讓學生做出合理猜想、提出假設，在此基礎上，學生還要依據自己的猜想制訂計劃進行實驗，在實驗結果的分析論證中得出最終的結論[2]。這個過程可以讓學生由淺入深，在自主探索中進行思考和驗證，抓住生物學科的本質。而且這種自主探索獲得的知識體系更為深刻，有助于提升高中生物課堂教學效率，促進學生的全面成長。

二、高中生物教學中學生科學探究能力的培養途徑

（一）挖掘生物科學史素材，認識探究過程

在高中生物教學中，每一個科學結論都是眾多科學家經過長期、不斷驗證得出來的，凝聚了科學家無數的心血。在目前高中生物教學中，教師只是將科學結論作為知識點灌輸給學生，卻忽視了對科學探究過程的講解，不利于學生科學探究能力的培養。為此，在具體教學中，教師應該帶領學生走進科學史、了解科學史，從而以科學史的探究歷程影響學生、啟發學生，鼓勵學生積極參與到科學探究中去，獲得更深刻的知識理解。

以人教版（2019版）高中生物必修二《遺傳與進化》中的“孟德爾的豌豆雜交實驗（一）”教學為例。這一節內容圍繞孟德爾的豌豆雜交實驗過程和結論開展，旨在通過本節內容的教學，幫助學生了解一對相對性狀雜交實驗，且能正確認識雜交、自交和測交、顯性性狀和隱性性狀、顯性遺傳因子和隱形遺傳因子等成對概念，并能借助所學內容對生活中常見現象進行解釋和分析。在進行這一部分內容的教學時，教師可以深度挖掘本課時中相關的生物科學史素材，借助故事拓展學生眼界，讓學生直觀參與到孟德爾豌豆雜交實驗的全過程，強化學生科學探究意識培養，幫助學生了解科學家在實驗探究過程中采取的基本方法和探究思路，從而為學生科學探究能力的培養奠定良好的基礎。

為此，教師可以結合本節課教學內容引入孟德爾豌豆雜交實驗開展的科學史：孟德爾出生于奧地利帝國西里西亞海因策道夫村，在生長環境的熏陶下，孟德爾從小就是一個熱愛科學的孩子，對植物的生長和開花非常感興趣。但是由于家境貧寒，21歲做了修道士。在修道院期間，孟德爾曾被派到維也納大學深造，主攻自然科學。學業完成之后，孟德爾在所在修道院內開辟了一小塊菜園，專門種植豌豆、山柳菊、玉米等多種植物，進行雜交實驗。在當時的社會背景下，融合遺傳的觀點十分盛行，孟德爾敢于沖破大眾觀念的束縛，利用人工種植的豌豆進行雜交實驗，經過持久耐心的研究和投入，最終孟德爾發現一對相對性狀遺傳規律，這被后人總結為分離定律。

通過生物科學史素材的融入，可以激發學生的探究意識，促使學生了解科學探究方法，領悟科學探究精神，并在這種積極心理體驗中產生科學探究欲望，讓學生在接下來的學習中，通過自主探索對基礎生物知識進行加工和處理，從而將其真正轉化成自身技能，促進學生的全面成長。

（二）創設生活情境，激發學生探究興趣

想要落實新課標要求，強化學生在課堂上的主體地位，就需要教師及時轉變自身教育理念，采用創設生活情境的教學方法，將課堂還給學生，鼓勵學生自主探究進行知識的學習，提升學生學習效率[3]。在具體教學中，教師要結合教學內容為學生創設生活情境，選擇貼近學生實際的問題或現象，激發學生探究興趣，提升學生學習效果[4]。

以人教版（2019版）高中生物必修一《分子與細胞》中第5章第4節“光合作用的原理和應用”內容教學為例。教師可以從學生日常生活現象出發，向學生提問：“古代人們按照一年四季變化種植和收獲蔬菜，冬天大多依靠儲備的土豆、蘿卜和白菜生活，幾乎見不到綠葉蔬菜。而到了現代社會，我們一年四季都可以吃到綠色蔬菜，你們知道這是為什么嗎？”許多學生回答：“因為現在發明了大棚種植，大棚里溫度適宜，一年四季都可以種植各種蔬菜。”教師接著向學生提問：“大棚種植蔬菜除了提供給蔬菜適宜的溫度外，還需要滿足什么條件才能實現蔬菜的健康成長？”通過與學生日常生活相關情境的創設，可以引發學生思考，讓學生主動投入植物生長所需條件的探索中去。

對于學生而言，大棚蔬菜種植是一個耳熟能詳的名詞，每個學生都不陌生，但是對于原理卻一知半解。教師通過提問，可以為學生創設探究的氛圍，讓學生結合自己現有知識去進行問題的思考和解決。在接下來的教學中，學生需要不斷去挖掘與之相關的生物知識，并將其進行整合，最后得出結果。通過對教材內容的學習，學生了解到綠色植物有捕獲光能的色素和結構，每個色素能捕捉不同顏色的光，且都能進行光合作用，而光合作用是植物成長的關鍵。為此，學生進一步明確，大棚蔬菜種植，除了要滿足蔬菜生長所需要的溫度、濕度外，還要結合不同蔬菜需要提供適宜顏色的補光燈，才能實現蔬菜健康成長的目的，為人們帶來更多優質的綠色食品。在創設的生活情境中，學生被激發出求知欲和探索欲，在這種積極性驅使下，學生抱有極大的熱情去進行知識的探究和問題的解決，從而實現學生科學探究能力的培養。

（三）開展項目式學習，強化學生探究參與

在高中生物教學中，教師可以采用項目式學習，讓學生以小組為單位，在由教師提供的關鍵素材構建的環境中，通過解決一個開放式問題來進行學習。在項目式學習活動中，學生需要結合自己的思考和推理去進行現實問題的解決，這個過程包括清晰相關生物概念、明確現實問題、進行獨立思考、構建和假設結果、進行實驗驗證、總結分析得出結論，通過完整的項目式學習活動，可以實現對學生科學探究能力的培養，提升課堂教學效率[5]。

以人教版（2019版）高中生物必修一《分子與細胞》中第1章“走近細胞”內容教學為例。本章節包含兩部分內容，分別是“細胞是生命活動的基本單位”“細胞的多樣性和統一性”，這章節內容介紹了細胞的基本概念、生命系統的結構層次，旨在通過本章節教學內容強化學生對細胞是基本的生命系統的認識，為學生之后的生物學習打下堅實的基礎。結合教學內容，教師明確項目主題為“細胞的認識”。課標對這一章節的要求為：理解概念“細胞各部分結構既分工又合作，共同執行細胞的各項生命活動”，并且能“闡明細胞內具有多個相對獨立的結構，擔負著物質運輸、合成與分解、能量轉換和信息傳遞等生命活動”。這意味著該章節不僅關乎細胞的基礎認識，而且接下來對光合作用、細胞增殖以及蛋白質生物合成知識，對學生之后的生物學習都有著重要的奠基作用。

結合課標要求和學情，教師確定項目名稱為“真核細胞三維結構模型的制作”，項目學習目標為：（1）認識結構與功能相適應的觀念，強化對“細胞是生命活動的基本單位”的理解。（2）能夠制訂細胞模型制作方案，并選擇合適的方法和材料，完成細胞模型。（3）在項目學習中不斷反思和完善，提升探究的科學性和高效性。在項目名稱和目標的指引下，學生需要以小組為單位在課下對概念進行明晰，了解真核細胞模型屬于模型中的“物理模型”，并在小組成員的分工合作中選擇合適的材料去進行模型構建，對模型構建過程進行記錄，得出項目成果。在項目完成之后，教師需要引導學生進行展示和講解，闡述成果的完成思路和創新點。在這個過程中，教師要結合學生項目學習過程和成果對學生進行合理的評價和引導，以完善學生項目化學習思路和流程，提升學生學習能力。項目式學習活動的開展，有助于學生的全過程參與，實現學生科學探究能力的培養，促進高中生物課堂教學效率的提升。

（四）科學設計生物實驗，體驗科學探究過程

從當前高考發展的趨勢可以看出，實驗在高考生物試卷中占的比重逐漸增大，其側重對學生信息獲取、判斷推理、綜合分析以及實驗探究能力的考查。從這一發展趨勢也可以看出，對學生科學探究能力的培養將成為高中生物教學的主流。在高中生物教學中，教師要科學設計生物實驗，讓學生自主經歷實驗操作的完整步驟，感受實驗的樂趣和生物的奧秘，并在實驗探究中形成獨特的思維習慣，提升學生生物學習效果。

以人教版（2019版）高中生物必修一《分子與細胞》中“觀察植物細胞的質壁分離和復原”實驗教學為例。教師可以引導學生思考該實驗的原理：“原生質層是細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質。當原生質層兩側的液體具有濃度差時，細胞就會發生滲透作用失水或吸水。”實驗原理是實驗最本質、最核心的內容，也是指導實驗設計的基礎，只有明確實驗原理，才能確保接下來實驗的順利開展。學生需要結合實驗原理，明確具體的實驗步驟，從而確保實驗的高效開展。這一過程包括整理所需實驗材料和用具、厘清實驗步驟、預測實驗、分析結果等。在學生完成實驗之后，教師還要針對學生實驗情況，提出一系列問題并組織學生進行討論，讓學生發表自己的見解，從而強化學生反思，鞏固實驗成果，提升生物實驗教學效果。通過科學設計生物實驗，可以讓學生體驗科學探究全過程，有助于培養學生動手實踐、分析實驗數據以及解釋實驗現象的能力，加深學生對生物原理的認識，促進學生科學探究能力的發展，實現學生生物綜合能力的全面提升。

結束語

高中生物教學中學生科學探究能力的培養是發展學生核心素養、落實素質教育的重要舉措，不僅關乎學生綜合素質的發展，而且能夠顯著提升高中生物課堂教學效率。對學生科學探究能力的培養需要教師注重學生在課堂上的主體地位，將課堂還給學生，通過創新教學方法引導學生主動思考、自主探索，從而讓學生在探究過程中實現知識的掌握和技能的提升。為此，高中生物教師要轉變傳統講授式教學模式，在教學中采用挖掘生物科學史素材、創設生活情境、開展項目式學習以及科學設計生物實驗等手段，激發學生探究興趣，強化學生探究參與，最終實現學生科學探究能力的培養，為學生今后的學習成長打下堅實的基礎。

參考文獻

[1]王露.高中生物教學中學生科學探究能力的培養途徑[J].中國多媒體與網絡教學學報（下旬刊），2023（11）：83-85.

[2]江冬妹.高中生物科學史教學中學生科學思維能力的培養路徑研究[J].高考，2023（11）：26-29.

[3]尹濤，張佳藝，朱偉華，等.高中生物教學中學生科學探究能力的培養途徑[J].長春師范大學學報，2018，37（10）：159-161.

[4]王菁.高中生物教學中學生科學探究能力的培養途徑[J].家長，2022（12）：52-54.

[5]韓明月.高中生物教學中學生科學探究能力培養的策略：以DNA的分子結構一課教學為例[J].中學課程輔導（教師教育），2019（17）：52.