科學探究作業在初高中生物素養銜接中的應用

在初中生物教學中，教師主要引導學生學習直觀具體的事實和概念，使學生逐步從記憶轉向理解內在邏輯關系，以此培養他們的邏輯推理能力、批判性思維能力以及問題解決能力。而高中生物教學則強調教師應采用探究式學習模式，鼓勵學生主動提出問題、設計實驗、分析數據，從而培養其科學思維和獨立解決問題的能力。基于上述差異，教師在設計科學探究作業和制定實施策略時，應立足學科知識基礎，深挖教學內容，適當拓展作業類型，彰顯生物知識特點，并積極融入現實生活元素，充分體現生物學的應用價值。同時，教師還應鼓勵學生之間的合作與交流，注重學習過程與結果的雙重評價。教師通過這些策略，可以使學生深入理解生物學科知識，培養他們的科學探究能力，為他們未來的學習和生活奠定堅實基礎。

一、核心素養在初高中生物銜接中的重要性

初中階段的核心素養主要體現在學生對基礎知識的掌握、基本技能的運用，以及初步形成的自主學習能力、合作意識和創新思維。人教版初中生物教材強調了“探究實踐”的核心素養，教師通過組織實驗操作、觀察記錄等活動，引導學生初步掌握科學探究的方法，培養其實事求是的科學態度。同時，教師還應重視學生之間的溝通與合作，培養他們的團隊協作能力，進一步發展他們的核心素養。進入高中階段，核心素養的要求有了進一步提升，要求學生應在更深層次上理解生物學原理，運用所學知識解決實際問題，并具備批判性思維和創新精神。相比初中教學，高中生物學教學更加注重知識的系統性和邏輯性。因此，教師應鼓勵學生進行自主學習和深度學習，培養他們終身學習的能力。高中生物學課程標準中提出的“生命觀念”“科學思維”“科學探究”和“社會責任”四個核心素養，要求學生理解生物學概念，能將這些概念應用于解決現實世界的問題。

高中生物學課程標準還強調學生將所學知識與實際生活相結合，關注生命科學與人類健康、環境保護等社會問題，培養學生的社會責任感。這與“社會責任”核心素養緊密相關，學生需深入理解生物學知識在社會中的應用和影響，形成對社會負責的態度。因此，核心素養在初高中生物教學的銜接中起著至關重要的作用，它能為學生構建從基礎知識到深層次理解的橋梁，為學生未來的學習和生活奠定堅實基礎。通過在初中階段激發對生命現象的好奇心和探索欲，并在高中階段深化對生物學原理的理解和應用，學生可以更好地適應高中生物學的學習要求，從而全面發展自身的生物學科核心素養。

二、初高中生物銜接的特點

（一）知識內容與結構的差異

在初高中生物教學的銜接過程中，學生將經歷從基礎知識學習到深入理解的轉變，此過程體現出知識內容與結構的明顯差異。初中生物學課程主要側重于讓學生掌握生命科學的基礎概念和原理，使學生對生物學領域有一個初步認識，幫助他們建立生物學的基本框架。通過掌握這些基本概念，學生可以更加直觀地理解生命的各種現象，為未來更深層次的學習奠定堅實基礎。同時，在生物學科核心素養培養方面，教師應給學生提供精準指導，提高學生的綜合能力。

進入高中階段，生物學課程內容和標準都發生了結構性升級。從教材來看，其系統闡述了生命活動基本規律及問題解決方法。高中生物學課程更側重于讓學生掌握更為全面和深刻的生物學概念，培養他們理解和分析復雜生命現象及其背后機制的能力。因此，在高中生物學課堂教學中，教師應引導學生建立正確的思維模式，提高他們的抽象思維能力和邏輯推理能力，這有助于學生有邏輯地思考并深入理解抽象的概念。在新課程改革背景下，教師應積極優化和創新高中生物學教學方法，以此應對初高中知識內容與結構差異帶來的挑戰。在這一過程中，學生需適應更加嚴謹和系統的學習要求，并學會將所學知識應用于解決實際問題。

（二）思維方式的轉變

學生從初中升入高中后，其面臨的不僅是知識量的增加和難度的提升，更重要的是思維方式的轉變。初中階段的生物學習側重于記憶和理解基礎知識，而高中階段則要求學生可以運用這些知識進行更深層次的分析和綜合應用。因此，學生需從具體形象思維向抽象邏輯思維轉變，這就要求其在學習過程中更加注重概念之間的聯系，深入探究生物現象背后的原理。在初中階段，學生接觸到的生物學知識多為直觀的、具體的事實和概念，這些內容可以通過觀察和實驗直接獲得，學習方式側重于記憶和簡單的理解。進入高中階段，生物學的內容變得更加抽象和復雜，學生不僅要記憶事實，更要理解其內在的邏輯關系和相互作用。高中教育越來越重視培養學生的思維能力和創新能力，要求學生能從多角度解析問題，將不同的知識點相互聯系，構建一個統一的知識體系。

探究式學習作為一種創新的教學方法，為高中生物教學帶來了新視角，并產生了顯著影響。在此過程中，教師應致力于激發學生的探索欲，鼓勵他們自主提出問題、設計實驗、搜集數據、分析結果，并結合這些分析得出論斷。這種學習方法有助于培養學生科學的思維方式、嚴謹的科學態度，從而提高自身的邏輯思維能力和問題解決能力。在探究活動中，學生可以發現生活中存在著大量的生物學規律，并能運用這些規律指導自身行為。

三、科學探究作業的設計與實施策略

（一）立足學科知識基礎，鞏固生物學教學內容

教師在設計科學探究作業時，應以學科知識為基礎，通過作業幫助學生深入理解和掌握在課堂上所學的生物知識。同時，教師還應重視將作業與實際生活相結合，激發學生的學習興趣，并引導學生運用科學方法和思維去探索、解決問題，加深學生對生物知識的理解和應用。在此過程中，教師應將作業內容與生物學科的核心知識點相結合，確保作業的有效性和針對性。

以人教版初中生物教材中“細菌和真菌”與高中生物教材中“傳統發酵技術的應用”章節的融合教學為例。教師可以精心設計一系列實驗活動，讓學生直接觀察和體驗細菌與真菌的生長環境及發酵過程，從而深刻理解這些微生物在食品加工中的實際應用。同時，教師還可以激發學生自主學習的積極性，如了解如何利用酵母菌生產酒精，以此增強學生對微生物學知識的理解。通過這些活動，學生不僅鞏固了課堂上所學的理論知識，還學會將這些理論知識應用于解決實際問題。

科學探究作業是以學習目標為導向，圍繞某一主題進行自主探索或討論交流等實踐活動，其有利于引導學生發現規律、掌握方法、發展能力。在科學探究作業的設計過程中，教師可以讓學生以小組為單位進行合作學習，共同完成各項學習任務，以此培養他們的溝通能力和團隊合作能力。這種教學方式不僅可以鍛煉學生的科學思維能力，還可以提高他們的實踐操作能力。此外，為了激發學生的學習興趣，教師可以利用多媒體資源，如視頻、動畫等，生動地展示生物現象和實驗過程，使原本抽象難懂的生物學知識變得直觀易懂。

（二）適當拓展作業類型，彰顯生物知識特點

在科學探究作業的設計與實施過程中，適當拓展作業類型是至關重要的一步。教師通過引入多樣化的作業形式，可以更好地彰顯生物學知識的特點，使學生在完成作業的過程中，能夠全面地理解和掌握生物學科的核心概念及其原理。同時，為了讓學生在實踐中靈活應用生物知識，教師可以設計實驗報告、案例分析、模型構建等多種形式的作業，以此鍛煉學生的觀察能力、記錄能力以及實踐能力。

以“糖類和脂肪的代謝”的教學為例，教師可以讓學生以小組為單位，設計一些簡單的實驗，觀察葡萄糖、淀粉和脂肪等多種成分在人體內的消化與吸收過程。在實驗中，首先，學生使用酒精燈對溶液進行加熱，并保持一段時間的燃燒，以便觀察到糖或脂肪顆粒的出現；其次，仔細記錄食物在消化酶影響下的變化過程，以及這些變化對血糖水平的影響；最后，通過建立模型描述糖和脂質的氧化還原反應，解釋觀察到的現象。這種實驗活動不僅能讓學生直觀地理解糖和脂肪在體內的代謝原理，還能鍛煉學生的實踐操作能力、創新思維能力以及實驗技能，幫助他們樹立嚴謹的科學態度。

（三）積極聯系現實生活，體現生物應用價值

教師在設計科學探究作業時，應將生物學知識與學生的實際生活相結合，讓學生通過運用所學知識解決實際問題，認識到生物知識的應用價值。

以人教版初中生物教材中“植物細胞”與高中生物教材中“細胞結構與功能”的融合教學為例。為了幫助學生深入理解這一課題，教師安排了一個實驗探究活動，讓學生比較洋蔥表皮細胞與葉片組織的結構。這項活動的核心在于引導學生觀察并對比不同植物細胞的形態特征，如通過顯微鏡觀察洋蔥表皮細胞和葉肉細胞，記錄其形態差異，并探究這些結構如何影響植物的生長和功能。這種教學方式激發了學生對生物學的學習興趣，有助于提高他們的分析和解決問題的能力。此外，通過分析比較不同類型植物的組織結構，學生可以加深對細胞學知識的學習。如，教師設計了一系列實驗活動：讓學生研究在不同光照強度（如強光、弱光、無光等），植物細胞的生長情況；在不同水分條件（如充足水分、干旱等），觀察植物細胞的形態和生理變化；在不同土壤類型（如肥沃土壤、貧瘠土壤等），研究植物細胞的生長和代謝差異。通過這些與現實生活緊密相關的探究活動，學生可以更加直觀地感受生物知識在實際生活中的應用價值，從而激發他們對生物學科的學習興趣和探索欲望。

（四）科學探究作業應鼓勵學生合作與交流

科學探究不僅要求學生學習科學知識，還要求其可以將這些知識用來解決現實中的問題。在探討生物多樣性與環境關系的項目中，教師可以將學生劃分為若干學習小組，每個小組專注于研究在不同環境中的生物種類。為確保每個學生都有機會參與整個研究過程，教師應引導他們進行合作學習。在合作的過程中，學生共同策劃了各種實驗，如在學校環境中設置濕地、草地和林地等不同的生態環境，對生物的種類和數量進行觀察和記錄，通過調查了解當地自然植被情況、動物分布等信息，為以后開展其他相關研究做準備。小組成員分享了各自觀察到的各種現象，并探討環境如何影響生物多樣性，以及人類活動是如何改變環境狀況并對生物種群產生影響。這一學習過程使學生能夠深入理解不同物種間復雜多樣的生態位結構及其相互作用所形成的群落特征。當探討植物與土壤環境之間的聯系時，學生通過學習和測量土壤中的pH值、濕度和肥力等關鍵指標，深入探討這些變量如何影響植物的生長過程，共同參與土壤樣本的收集和分析工作。在野外調查前，教師指導學生制定詳細的調查表，了解當地自然環境情況以及相關資源信息。在實驗結束后，教師讓學生進行分組總結歸納，合作完成了實驗報告，共同分析實驗數據，并提出改善土壤環境的建議。通過調查發現，大多數學生認為學習土壤學有助于解決生活中遇到的問題。在研究生態系統中的能量流動和物質循環時，學生共同構建了食物網模型，模擬了生態系統中不同生物的捕食關系，理解能量的傳遞和物質的循環。

（五）科學探究作業的設計應注重過程與結果的結合

在科學探究作業的設計過程中，教師應重視學生在探究過程中的體驗和學習，而不僅僅是最終的成果。這意味著作業的設計需讓學生經歷完整的科學探究過程，包括問題的提出、假設的建立、實驗的設計、數據的收集與分析以及結論的得出。在這一過程中，學生可以親身體驗科學探究的每一個環節，深刻理解科學知識和科學方法。

以人教版初中教材中“生物與環境的關系”與高中生物教材中“生態系統的結構”的融合教學為例。教師采用建模教學法，引導學生理解生物與環境之間的互動，幫助他們建立一個完整的生物圈概念。為了幫助初中生深入理解生物與環境之間的相互作用，教師可以安排跨年級的科學探究活動，如在高一新生入學后，可以開展以“生物圈中的水”為主題的探究活動。這種教學方式有助于學生加深對生物學知識的理解，并熟練掌握相關基礎知識和技能。隨著學生升入高中階段，他們對生態系統的結構和功能將有更進一步的認識。

四、結語

綜上所述，通過對科學探究作業的設計與實施策略的深入探討，教師深刻認識到可以通過這些策略來鞏固和拓展學生的生物知識體系。通過探討不同類型的科學探究作業，教師發現其在培養學生能力和激發學生學習興趣上具有重要作用。初中階段直觀的生物學知識為高中更復雜、更抽象的生物內容奠定了基礎，而科學探究作業正是連接二者的橋梁。它不僅能幫助學生鞏固課堂上學到的知識，還能引導學生運用科學方法解決實際問題，培養學生邏輯推理能力、批判性思維能力以及問題解決能力。在作業設計與實施過程中，教師應立足學科基礎、適當拓展作業類型、聯系現實生活、鼓勵合作交流和注重過程與結果的結合，這些策略共同促進了學生科學素養的全面提升。

注：本文系福建省教育科學“十四五”規劃2023年“研究共同體”專項課題“指向初高中生物素養銜接的科學探究作業設計實踐研究”（項目編號：Fjygzx23-147）階段性成果。