初中生物學實驗教學中科學探究素養的培養策略

摘" 要：對于初中生物學實驗課程而言，基于科學探究素養培養的目標，教師開展多樣的實驗教學活動，不僅能使學生增強科學探究意識，激發其深入探究的興趣，還能讓他們在實驗操作中深化對生物學知識的理解，形成較強的探究實踐能力，提高學習效率。為此，文章從科學探究的視角出發，闡述教師通過引導學生發現問題、指導學生制訂方案、促進學生自主實驗、鼓勵學生分享成果等策略，提高初中生物學實驗教學質量。

關鍵詞：初中生物學；實驗教學；科學探究

《義務教育生物學課程標準（2022年版）》強調，本課程著眼于學生適應未來社會發展和個人生活的需要，立足于堅實的生物學科內容基礎。教師要開展多元教學活動，發展學生的生物學核心素養，其中包括探究實踐素養，要求教師培養學生解決真實情境中的問題或完成實踐項目的品格和能力。對此，教師應當基于科學探究素養培養的目標，優化生物學實驗教學思路，采取有效手段引導學生自主發現問題、制訂方案、完成實驗、分享成果，從而使其掌握通過實驗探究生物學知識的方法，深刻理解生物學知識，培養學生的科學探究素養，提升生物學實驗教學的有效性。

一、培養科學探究意識，引導學生發現問題

在初中生物學實驗教學中，教師可以利用多種資源創設生動的教學情境，借助直觀畫面激發學生對生物學知識的好奇心，使其能夠基于情境提出與生物學有關的問題，初步形成科學探究的意識，產生強烈的求知欲。

1. 聯系生活，深入探究

生物學知識與現實生活之間有著密不可分的關系，而科學探究本身也源自對現實生活的好奇心。對此，教師可以基于生物學學科的特點，結合生活實際，創設生活情境。教師先利用常見的生活事物或生活場景，激發學生主動探究生物學知識的興趣，再引導他們觀察生活。在此過程中，教師可以培養學生的聯想思維、發散思維等，讓他們對觀察到的現象進行深入思考，從而發現其中與生物學有關的信息，鼓勵學生提出有價值的探究問題。

例如，人教版《義務教育教科書·生物學》（以下統稱“教材”）七年級上冊“植株的生長”這節課包括根尖的結構、幼苗的生長規律、植株的構成、植株的生長條件四部分內容，教師可以創設生活情境，讓學生觀察生活中的植物，引導他們提出與本節課知識點有關的問題，使其通過觀看實驗視頻找到問題的答案，掌握教學重點和難點知識，培養科學探究意識。首先，教師利用多媒體設備播放植物分別在土壤和淡水中生長的延時視頻，讓學生看到植物從幼根成長為完整植株的過程，激發其探究植株的生長相關知識的興趣。其次，教師展示幾株處于不同生長階段的土培植物和水培植物，讓學生進行細致觀察，引導他們結合生活經驗對植株的生長情況進行深入思考，提出相關的問題。有的學生觀察土培植物的幼根，發現幼根有一小段毛茸茸的部分，提出“幼根的生長是毛茸茸的部分伸長還是毛茸茸部分的下端或上端發芽呢？”這一問題；有的學生觀察水培植物，發現植株上有的部分長出了葉子，而有的部分則繼續長出枝條，提出“植株是如何發育和生長的？植株由哪些部分組成？”的問題。最后，教師根據學生提出的問題播放相應的實驗視頻，讓他們根據實驗結果找出問題的答案，從而真正掌握本課知識點。

通過讓學生觀察生活現象，引導他們提出相關問題，從實驗中尋找問題的答案，能夠有效激發其科學探究的意識，引發他們對生物學知識的深度思考。

2. 觀察實驗，提出質疑

教師可以創設實驗情境，利用生物學實驗引發學生的認知沖突，使其提出合理的質疑。隨后，教師帶領學生進行實驗驗證，讓他們通過實踐操作解答疑問，加深對生物學知識的理解。另外，教師可以借此培養學生的科學探究意識，讓他們注重探究生物學現象背后的本質，進而培養其理性思維、批判質疑的科學精神。

例如，在教學教材七年級上冊“光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣”一課時，針對光合作用的概念，教師可以開展實驗情境探究活動，讓學生通過提出質疑、實驗解答，了解光合作用的條件和產物，加深對光合作用概念的理解。首先，教師利用多媒體設備播放模擬普利斯特利實驗的視頻和金魚藻發生光合作用的驗證實驗視頻，讓學生了解這兩個實驗的結論。第一個實驗結論是密閉的玻璃鐘罩內的植物可以恢復由于蠟燭燃燒或小鼠呼吸而變“壞”的空氣，植物可以改變空氣的組成；第二個結論是光合作用能夠產生氧氣。其次，教師引導學生結合已有經驗思考實驗現象，使其產生認知沖突，從而對實驗結論提出質疑。有的學生提出“既然在沒有動物生活的環境中，植物也在進行光合作用，那么二氧化碳是進行光合作用的必備原料嗎？”這一問題。還有的學生提出“光合作用一定會產生氧氣嗎？”這一問題。對于上述問題，教師可以引導學生做實驗進行驗證，讓學生設計二氧化碳是唯一變量的實驗和在光照條件下判斷某種植物產生何種氣體的實驗。通過實驗操作，學生能夠發現二氧化碳是植物進行光合作用必不可少的原料，以及光合作用產生氧氣，從而確定了光合作用的條件和產物。最后，教師指導學生結合實驗結論，總結光合作用的概念，使其加深對這部分知識的記憶。

教師開展質疑探究活動，既能培養學生的質疑能力，又能促使其透徹理解生物學知識，培養科學探究意識。

二、喚醒科學探究經驗，指導學生制訂方案

在生物學實驗教學中，教師不僅要讓學生主動發現問題，還要讓他們圍繞問題制訂實驗方案，為之后的自主實驗打下堅實基礎。為了提高學生的規劃能力，使其能夠制訂出科學、合理、可行性高的實驗方案，教師需要對其進行教學指導，喚醒學生已有的科學探究經驗，讓他們按照基本的實驗步驟，針對具體問題制訂實驗方案。

例如，在教學教材七年級下冊“神經調節的基本方式”一課時，學生能夠結合自身經驗提出問題：“當注意力高度集中時，反應速度會更快嗎？”對此，教師可以指導學生制訂實驗方案。首先，教師讓學生列舉一些與注意力和反應有關的行為，如快速抓取物體、接住掉落物體等。其次，教師讓學生任選一種行為設計具體方案，學生設計了如表1所示的快速抓取物體的實驗方案。

最后，教師判斷每組實驗方案的可行性并提出改進建議，幫助學生完善實驗步驟，增強生物學實驗的嚴謹性與科學性，培養學生嚴謹的科學探究精神。

三、培養科學探究能力，促進學生自主實驗

為了進一步提高學生的科學探究能力，教師可以結合教學內容開展多樣的自主實驗活動，讓學生通過完成獨立操作、小組合作等任務，掌握實驗的操作方法。同時，通過觀察、記錄、分析得出正確的實驗結論，提升實驗的有效性。

1. 開展獨立實驗活動

實驗是探究生物學知識的主要方法，也是科學探究的重要方式。為了讓學生掌握正確的生物學實驗步驟，使其能夠用實驗方法學習和理解生物學知識，教師可以基于簡單的生物學知識，讓學生開展獨立實驗探究活動。在此項活動中，教師需要引導學生圍繞教學內容提出生物學問題，自行設計實驗方案，獨立進行實驗操作，通過觀察、記錄實驗現象，獲得科學的實驗數據，再對實驗數據進行分析，得出實驗結論，從而實現對知識的透徹理解，提高實驗操作能力。

例如，教材七年級上冊“植物細胞”這節課要求學生經歷植物細胞臨時裝片的制作過程，以此來了解植物細胞的基本結構，同時，能夠畫出植物細胞的結構簡圖。對此，教師可以讓學生獨立進行實驗操作，使其通過完成實驗任務掌握制作臨時裝片的方法和細胞結構簡圖的畫法，提高學生的動手操作能力和實驗探究能力。首先，教師準備洋蔥、黑藻、載玻片、蓋玻片等實驗材料。其次，教師讓學生自行規劃實驗步驟，進行獨立操作。以觀察黑藻葉片細胞的實驗為例，在實驗過程中，學生先用紗布將載玻片和蓋玻片擦拭干凈，將載玻片放在實驗臺上，在載玻片上滴一滴清水，用鑷子取一片黑藻嫩葉，將其放在載玻片上的水滴中，蓋上蓋玻片，完成黑藻臨時裝片的制作。最后，學生用顯微鏡觀察臨時裝片，在紙上畫出黑藻葉片細胞的結構簡圖。在畫圖時，學生應當先勾畫細胞的輪廓，再用細點來表示細胞結構中較暗的部分。通過自行經歷實驗過程，學生能夠深刻記憶植物細胞的結構，掌握基本的生物學實驗步驟和畫圖方法，提高科學探究的水平。

2. 開展合作實驗活動

針對復雜的生物學知識，教師可以開展合作實驗活動，讓學生以小組為單位，通過協同合作的方式進行實驗探究，提高實驗學習效率。另外，教師可以借助合作實驗培養學生的協作能力，使其在互動討論的過程中碰撞思維，對知識進行多角度分析，深化對生物學概念的理解。

例如，在教學教材八年級上冊“真菌”一課時，教師可以開展合作實驗活動。首先，教師按照同組異質原則對學生進行分組，向各小組提供酵母菌培養液、培養皿中培養好的青霉、稀釋的碘液等材料，讓學生以合作的方式觀察并總結酵母菌的結構特點和霉菌的形狀與顏色。其次，各小組合理分配任務進行實驗操作，如一人制作酵母菌臨時裝片，一人制作青霉孢子菌絲臨時裝片，一人記錄酵母菌觀察結果，一人記錄霉菌觀察結果等，相互配合，完成實驗步驟。最后，各小組對實驗過程進行交流討論，對比兩個實驗的結果，找出其中的不同，得出實驗結論。通過討論，學生發現酵母菌細胞由細胞核、細胞壁、細胞膜、細胞質、液泡等構成，多呈橢圓形；青霉由孢子、直立菌絲、細胞核和營養菌絲等構成，其中，孢子是青綠色，呈掃帚狀。教師引導學生進行合作實驗，既能培養他們的協作意識，又能提高其科學探究能力，使學生快速掌握相關生物學知識。

四、提高科學探究水平，鼓勵學生分享成果

為了提高學生描述生物學知識的能力，使其對實驗內容有深刻的感悟，教師可以開展實驗成果展示與交流活動，鼓勵學生積極分享實驗思路、結論和經驗，引導他們針對某個實驗進行深度交流，探討實驗步驟是否嚴謹、結果是否準確、方法是否合理等，表達對實驗的看法，進而加深學生對生物學知識的理解，使其形成良好的科學探究素養。

例如，在教學教材八年級下冊“生物的變異”一課時，在“花生果實大小的變異”實驗成果交流環節，教師可以讓學生主動分享實驗成果。在分享的過程中，學生需要闡述判斷花生果實是否發生變異的實驗步驟、數據和結論，如隨機抽樣、測量果實的長軸的長短、繪制曲線圖、分析結果等。隨后，學生可以提出質疑或針對實驗結論進行深入探討，如隨機抽樣的花生是否具有普遍性、30枚花生樣品的數量是否合理、“花生果實沒有發生變異”這一結論是否正確等。通過探究此類問題，學生既可以形成科學嚴謹的實驗探究意識和較強的科學探究素養，又可以加深對生物學中變異相關知識的理解，進而提高生物學實驗學習效果。

五、結束語

為了提高初中生物學實驗教學的科學性與有效性，教師需要圍繞科學探究素養，開展多種體驗類、操作類教學活動，讓學生經歷提問、規劃、實操、總結等重要的實驗過程，在扎實掌握生物學知識的同時，培養科學探究素養。

基金項目：2023年黔南州教育局“揭榜掛帥”教科研項目——利用科學調查體驗活動培養縣域初中生科學探究素養的實踐研究（2023B243）。

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