探究式教學法在高中生物教學中的應用

摘 要：本文旨在探討探究式教學法在高中生物教學中的應用策略，旨在促進學生主動學習、提高思維能力和實驗技能。通過文獻綜述與實證研究，本研究分析了探究式教學法的理論基礎，并基于高中生物學科的特點，提出了具體的應用策略。這些策略包括：構建問題情境，引導學生自主學習；設計實驗探究活動，促進師生互動和同伴間協作；利用信息技術，提高教學效率與質量。研究結果顯示，探究式教學法能夠顯著提高學生的生物學科興趣和學習動機，加深對生物學概念和原理的理解，培養學生的科學探究能力和批判性思維能力。此外，實踐探究活動促進了學生實驗技能的提升和創新能力的發展。通過對教師教學方法和學生學習過程的觀察，本研究還發現，教師的引導和支持、課堂氛圍的營造以及評價體系的優化對于探究式教學法的成功實施至關重要。

關鍵詞：探究式教學法；高中生物；應用策略

在當今迅速變化的科學技術環境下，高中生物教學面臨著前所未有的挑戰與機遇。傳統的以教師為中心的教學模式已難以滿足學生掌握復雜生物學概念和發展科學探究能力的需求。因此，尋找有效的教學方法來提高學生的學習效果和興趣變得尤為重要。探究式教學法，作為一種強調學生主動參與和解決問題的教學策略，為高中生物教學提供了新的視角。通過構建真實且有意義的學習情境，促進學生的自主學習、批判性思維和合作交流，探究式教學法被認為能夠有效提升學生對生物學的理解和興趣。本文通過分析探究式教學法的理論基礎、特點及其在高中生物教學中的應用策略，旨在探討如何通過這種教學方法激發學生的學習動力，提高其科學探究能力，以適應未來社會的需求。

一、探究式教學法的理論基礎

探究式教學法的理論基礎植根于多種教育心理學理論，其中包括建構主義學習理論、情境學習理論以及認知發展理論。這些理論共同強調學習是一個主動的建構過程，學生通過與周圍環境的互動來建構知識，而非被動接受信息[1]。

（一）建構主義學習理論：建構主義理論認為，知識不是簡單從教師到學生的傳遞，而是學生基于自身的經驗和當前理解主動構建的。在探究式教學中，教師提供問題情境，激發學生的好奇心和探究欲，引導學生通過實驗、探索和討論等活動自主建構知識。

（二）情境學習理論：情境學習理論強調知識和技能的學習應該嵌入于其使用的具體情境中。探究式教學法通過設計接近真實生活或科學研究的學習情境，使學生能夠在實踐中學習和應用生物學知識和方法，從而更好地理解學科內容和科學過程。

（三）認知發展理論：著名心理學家皮亞杰的認知發展理論提出，兒童的認知發展經歷幾個階段，每個階段都有其特定的思維方式和能力。探究式教學法通過提供適合學生認知發展水平的探究活動，促進學生的認知結構轉變和高階思維能力的發展。

二、探究式教學法的應用策略

（一）構建問題情境，引導學生自主學習

在高中生物教學中應用探究式教學法，構建問題情境的重要性及意義不容忽視。通過精心設計的問題情境，教師可以有效激發學生的好奇心和探究欲望，促使學生主動參與到學習過程中，這對于學生深入理解生物學概念和原理、培養科學思維和解決問題的能力具有重要作用。并且，通過親身參與問題解決過程，學生不僅能夠學習到生物學知識，還能夠理解知識之間的聯系，以及這些知識是如何在實際情境中應用的，從而促進其深入理解。而且探究式教學法鼓勵學生自主學習，他們需要自己查找資料、討論和反思，這有助于學生形成自主學習的習慣和能力[2]。

在高中生物教學中，探究式教學法通過構建引人入勝的問題情境，能夠有效激發學生的學習興趣，促進學生的主動探究和深入理解。以人教版高中生物教材的具體應用策略為例，如：教師可以從當前社會熱點話題——基因編輯技術CRISPR-Cas9的介紹開始，提出一個情境問題：“如果你有能力通過基因編輯技術消除遺傳病，你會如何做？同時，這種技術的應用會帶來哪些倫理問題？”接著，引導學生討論基因編輯的潛在優點和可能的倫理問題。通過這個問題情境，學生不僅能夠了解基因工程的科學原理，還能思考科技進步給社會和倫理帶來的影響。然后，分組讓學生搜索CRISPR-Cas9技術的最新應用案例，比如治療遺傳性疾病、改良作物等，收集關于其科學原理和操作流程的信息。并讓每個小組圍繞自己搜集到的案例進行討論，分析其科學、社會和倫理層面的意義，準備在班上分享。最后，教師可設置一個模擬場景，比如“科學倫理委員會會議”，讓學生扮演科學家、倫理學家、普通公民等角色，就是否應廣泛應用基因編輯技術展開辯論。或者，以教學植物的光合作用為例，在教授植物光合作用的過程中，教師可以設計一個實驗探究的問題情境：“植物在不同顏色光照下的光合作用效率是否有差異？”通過這個問題，引導學生思考光的性質和光合作用之間的關系，并引導學生設計實驗來測試不同顏色的光對植物光合作用速率的影響，包括實驗材料的準備、實驗步驟的規劃和結果的預期。再讓學生分組進行實驗，記錄數據，如光照時間、植物葉綠素含量的變化等。最后，教師引導學生利用收集到的數據分析不同顏色光對光合作用的影響，討論其科學原理，并思考這一發現對農業生產可能的應用。再舉一個例子，教師可以從一則新聞開始，比如科學家最近發現的一種與現存動物極為相似的化石，提出問題：“這種化石如何證明生物的進化？”這個問題情境旨在引導學生探究進化論的證據。之后，教師讓學生分組搜集不同類型的進化論證據，包括化石記錄、比較解剖學、分子生物學證據等，再讓每個小組準備一個展示，介紹他們找到的證據，并解釋這些證據如何支持生物進化的觀點。最后指導每個小組展示其成果，并討論進化論如何幫助我們理解生物多樣性和生物種群的變化。

通過上述示例中構建的問題情境，教師能夠有效地激發學生的學習興趣，引導他們主動探究和深入思考生物學的重要概念和原理。這種教學方法不僅促進了學生知識的理解和應用，還培養了他們的批判性思維、問題解決和團隊合作能力。

（二）設計實驗探究活動，促進師生互動

探究式教學法通過讓學生參與到科學實驗和研究中來，培養他們的科學思維方式，如觀察、分類、推理、預測、實驗和驗證等。這種教育方式有助于學生形成批判性和創造性思維，提高他們的科學素養[3]。并且，通過設計實驗探究活動，學生可以直接參與到學習過程中，變被動接受知識為主動探索未知。這種主動探究的學習方式能顯著提高學生的學習興趣和積極性，使他們在探索中體驗到科學的樂趣。不僅如此，實驗探究活動要求學生親手進行實驗設計、操作和數據分析等，這不僅能加深他們對生物學理論知識的理解和掌握，還能顯著提高學生的實踐操作能力和面對問題時的解決能力。更重要的是在實驗探究活動中，學生往往需要分組合作，共同設計實驗、分享數據和討論結果。這種合作過程有利于培養學生的團隊協作能力和溝通能力，同時也能學習到他人的觀點和方法，拓寬思維視野。

例如：在高中生物的《植物生理與生態》單元中，光合作用是一個核心概念。教師可以設置一個探究目標：“探究不同光照條件對植物生長的影響”，旨在讓學生理解光合作用對植物生長發育的重要性，并培養學生的實驗設計和數據分析能力。實驗首先需要準備材料，選擇同一品種的小麥幼苗，準備不同顏色的透明塑料薄膜（紅、藍、綠、透明等），LED光源，測量工具等。其次，將學生分成若干小組，每組選擇一種顏色的薄膜并預測該顏色光照對小麥幼苗生長的可能影響。然后，每組使用相同強度的LED光源照射其幼苗，用所選顏色的薄膜覆蓋，每天記錄小麥幼苗的生長高度、葉綠素含量等數據。在實驗探究過程中，再融入師生互動與同伴學習等。例如：在實驗開始前，教師可以提出開放性問題，如“不同顏色的光對植物光合作用有何影響？”“如何客觀評價植物的生長？”鼓勵學生提出自己的疑問和假設。在實驗過程中，教師也需巡回指導，針對學生遇到的具體問題提供個性化的指導和建議，如實驗操作的技巧、數據記錄的方法等，并鼓勵小組內成員分工合作，某些學生負責實驗操作，某些負責數據記錄，其他人負責整理資料和撰寫報告。這種協作過程中，學生可以互相學習、互相幫助，共同完成任務。實驗結束后，教師指導每組學生根據收集到的數據制作PPT，展示其實驗結果和分析過程。其他小組和教師可以提問和點評，促進班級內的交流和討論。教師可以引導學生思考實驗結果的科學意義，并將實驗結果與生物學理論聯系起來。又如：教師在《植物生理》單元還可以設定探究目標為：“通過水培實驗探究不同營養液濃度對植物生長的影響”，目的是讓學生理解營養物質對植物生長的重要性，并通過實踐活動培養他們的實驗設計和數據分析能力。教師準備材料：透明塑料瓶、營養液、水、綠豆苗等。將學生分為幾個小組，每組根據營養液的不同濃度設定實驗組，同時設立一個僅用水的作為對照組。每組使用相同條件下養殖綠豆苗，按照自己的實驗設計調整營養液濃度，定期記錄綠豆苗的生長高度、葉色等生長指標。在實驗開始前，教師通過提問引導學生思考營養物質對植物生長的可能影響，如“營養液濃度對植物生長有何作用？”“怎樣的濃度可能對植物最有利？”這些問題鼓勵學生基于已有知識做出假設。實驗結束后，學生各組準備報告，向全班展示其實驗設計、實驗過程、數據分析及結論。教師和其他小組成員可以提問和討論，對每個小組的實驗提出建議或反饋。

通過這樣的探究式教學活動，不僅能讓學生在實踐中深化對生物學知識的理解，而且能夠顯著提高他們的科學素養、實驗技能和團隊合作能力。更重要的是，這種教學方式能夠極大地促進師生之間以及同學之間的互動，創建一個積極、合作的學習環境。

（三）利用信息技術，提高教學效率與質量

在高中生物教學中，結合探究式教學法和信息技術的應用不僅是現代教學模式的趨勢，而且具有重要的教育意義。首先，信息技術的應用（如互動白板、模擬軟件、在線課程等）可以使抽象的生物學概念變得直觀易懂，增強課程的互動性和趣味性，從而提高學生的學習興趣和參與度。其次，信息技術可以提供豐富的學習資源和工具，支持學生根據自己的興趣和需要進行自主學習。例如：通過訪問在線數據庫和參與虛擬實驗，學生可以探索自己感興趣的生物學話題，實現個性化學習。并且，在探究式教學中運用信息技術，要求學生搜集、分析和呈現信息，這不僅培養了他們的科學探究能力，還有助于提高他們的信息處理能力和數字素養。

以人教版高中生物的《遺傳與進化》單元為例，我們可以詳細探討教師如何通過結合探究式教學法和信息技術來提高教學效率與質量。例如：在介紹遺傳學的基礎知識時，教師可以利用動畫視頻和模擬軟件展示DNA復制、RNA轉錄和蛋白質翻譯的過程。例如：使用生物學動畫軟件展示DNA雙螺旋的結構和基因表達的過程，這樣直觀的視覺效果能迅速抓住學生的注意力，激發他們的好奇心。或者，在探討孟德爾遺傳定律時，由于學校實驗室條件限制，無法進行大量的雜交實驗，此時教師可以引導學生使用虛擬生物實驗室軟件進行豌豆植物的雜交實驗。學生可以在虛擬環境中選擇不同的豌豆植物特征（如花色、種子形狀等）進行雜交，并觀察F1、F2代的表型比例，以此來驗證孟德爾的分離定律和自由組合定律。這種方法不僅節省了時間和資源，還讓學生能夠親身體驗科學探究過程。并且在講解人類基因組項目和遺傳多樣性時，教師可以引導學生訪問在線遺傳學數據庫（如NCBI數據庫），搜索特定基因的信息，比如突變與某種遺傳病之間的關系。通過這種方式，學生不僅學會了如何使用專業的生物信息學工具，還能通過實例學習如何分析和理解遺傳信息，培養了他們的信息素養和科研能力。另外，在探索進化論的教學中，教師可以組織學生通過云端文檔共享平臺協作完成一個關于生物進化證據的項目。學生分組收集化石記錄、比較解剖學、分子生物學證據等方面的信息，并整合到在線展示中。通過這種方式，學生在完成任務的過程中學會了團隊合作、信息整合和公共演講技能，同時也加深了對生物進化理論的理解。最后，教師可以利用在線問卷調查和測驗工具來評估學生對遺傳與進化知識的掌握情況。通過設置不同層次的問題，從選擇題到簡答題，不僅可以及時了解學生的學習進度和難點，還可以根據學生的反饋調整教學策略，實現個性化教學。

探究式教學法和信息技術的應用相結合不僅使學生能夠以更積極的態度參與學習，還為他們提供了一個更接近真實科學探究的學習環境。通過虛擬實驗、在線數據庫的分析以及與現實世界科學家的互動，學生能夠更深入地理解生物學的概念和原理，從而更好地準備他們未來的學習和職業生涯。

結束語

總之，探究式教學法結合信息技術的應用在高中生物教學中展現出巨大的潛力和優勢。為了進一步提升教學效果，教師應不斷探索新的技術和方法，同時也需要關注學生的反饋，以確保教學策略的有效性和適應性。隨著科技的不斷進步和教育理念的不斷更新，我們相信這種教學模式將在未來的教育實踐中發揮更加重要的作用，幫助培養出更多具有創新精神和實踐能力的學生。

參考文獻

[1]劉曉然.探究啟發式教學法在高中生物教學中的有效應用[J].人生與伴侶，2023（35）：62-64.

[2]孫宏麗.探究啟發式教學法在高中生物教學中的有效應用[C]//中小學教師教育教學與創新研究論壇組委會，中國社會主義文藝學會文藝教育委員會.中小幼教師新時期第四屆“教育教學與創新研究”論壇論文集（二）.孝義市第四中學，2022：3.

[3]師亞莉.探究啟發式教學法在高中生物教學中的有效應用[J].學周刊，2022（24）：33-35.