高中学生科学素质培养的实践和探索

文件编号：1003-7586(2009)11-0011-03

科学探究是人们获取科学知识、认识世界的一个重要途径。推行探究性学习方式，就是要促使学生改变被动接受的传统学习方式，促使学生在探究体验过程中理解科学探究的过程、掌握科学探究的方法和技能，主动地获取知识和发展能力，尤其是科学素养和科技创新能力在这一过程中获得全面发展。

我校生物科组在推行实施探究性学习活动的实践过程中，逐步形成了在探究性活动中培养学生科技创新精神的教学模式，近几年初见成效，学生们的探究性学习取得很大成绩，2005年的“绿豆芽地上部分负向地性影响因素的探究性实验”获“明天小小科学家评比”广东省第四名并送北京参加全国赛；2006年的“普通实验室环境下开放式组织培养试验的方法研究”、“鼓风式多用实验台设计理念及介绍”获佛山市科技创新大赛一等奖；2007年的“果胶粗提取及其清除鲫鱼重金属污染的研究”、“短管浅池生物膜及天然纳米材料在生活污水处理中的应用研究”获佛山市科技创新大赛一等奖，“珠江三角洲农耕湿地重金属生化脱毒实验研究及应用”获得全国青少年科技创新大赛一等奖和英特尔英才奖、获瑞典斯德哥尔摩世界青少年水科技发明大赛获唯一特别奖，该项活动参加者郭阳等同学分别被保送到北京师范大学、复旦大学、北京理工大学继续深造；2008年“环境污染物降解菌的分离筛选、鉴定和应用”获佛山市青少年科技创新大赛一等奖、广东省青少年科技创新大赛获二等奖；2009年的“微生物降解印刷厂污水中有害有机物的探究”获全国中学生水科技发明比赛三等奖，Dodoclimate小队和五维空间环保小组参加中英合作项目“2009气候酷派绿色校园行动计划”选拔进入最后复赛。学校获得2007年佛山市禅城区青少年科技创新大赛优秀组织奖、2008年佛山市青少年科技创新大赛优秀组织奖，“管道化天台栽培，绿化校园、美化育人环境”获得2008年佛山市优秀科技辅导项目。回顾以往的工作，笔者在这里谈谈工作体会。

1实施探究性学习。首要的是老师有激情、学生有兴趣，有学校的支持作后盾

相对于传统的接受式学习方式，探究性学习耗时较长，尤其是第二课堂的一些课题。我校生物科组的10位教师，满腔热情、不辞劳苦地辅导学生开展活动。学生们对生物教师信任度高，对生物探究活动热情高涨、十分踊跃，每年都有多个课题。自2005年到目前为止，教师指导学生完成了十多项的课题研究。当然，其中离不开学校这个强有力的后盾，为实施探究活动提供人力和财力支持。

2实施探究性学习，应选定适合学生探究学习的课题

对于探究性活动的课题内容，高中学生应该从自身的学习、生活的自然、社会环境的问题中去寻找。例如2005年许敬良老师指导的课题“茎背地性因素的探究性实验”是从生物课程学习中拓展延伸而来的课题；2006年周惠芳老师指导的“普通实验室环境下开放式组织培养试验的方法研究”、“鼓风式多用实验台设计理念及介绍”是从平时的生物学实验中萌生的课题；但最直接的方法是从人教版选修1《生物技术实践》中找课题，因为该书的每一个专题都有许多可以探究的内容。像“制作泡菜”这个学习内容，学生们大多知道泡菜中的亚硝酸盐有毒，但到底哪一种方法制作的泡菜所含亚硝酸盐比较少?泡菜的亚硝酸盐含量与蔬菜的品种或发酵的温度有关吗?可以采用哪些方法抑制泡菜中亚硝酸盐的产生?围绕这些问题就可以找到许多可以探索研究的课题。由于学生们的思维发展、性格特点和生活经验各不相同，可能不是每一个学生都有问题提出，或者不是提出同样的问题，或者是“异想天开”的、没有什么探究价值的，这时教师的点拔、指导尤为重要，需要引导学生形成和确定课题。3实施探究性学习，需要对探究实验室进行准确定位，以先进的探究实验设备为依托

对生物探究实验室的功能定位是，它是为学生自主学习、自主探究创新提供的一个平台，适合课题研究小组进行高层次的研究学习活动，给学生提供自主设计、自主学习、自主思考、自主探索的全新学习环境，是学生实践的土壤，创造的时空，开启创新火花的氛围。它并不适合整个班的学生实验。

我校生物科组辅导学生充分利用先进的探究实验室设备开展生物探究实验。生物探究实验室一定程度上向学生开放，有教师适当辅导。一些课题不是中学普通实验室条件下可以完成的，如组织培养、微生物、蛋白质、酶、DNA这些现代生物技术的专题，每一个专题都有无数个课题值得探究，而进行这些课题探究，需要高标准配置的探究实验室。例如2007年的课题“果胶粗提取及其清除鲫鱼重金属污染的研究”、“短管浅池生物膜及天然纳米材料在生活污水处理中的应用研究”、2008年袁芬和谢晓霜老师辅导的课题“环境污染物降解菌的分离筛选、鉴定和应用”就是依托我校高标准配置的探究实验室完成的。

4实施探究性学习。主要形式是通过课题渗透和第二课堂、以3-5人为一组开展活动

探究性课题的确定分两种情况。一种是学生提出问题，学生在老师的辅助下形成探究学习思路、设计实验方案，然后在老师的指导下完成活动过程。这样的项目主要是学校研究性学习小组的项目，例如2008学年上学期的“学校饮用水细菌数和大肠杆菌群的检测”、“温度控制与玫瑰精油提取量的关系”、“自然发酵与加入面包酵母对果酒制作的影响”、“禅城区附近市场蔬菜农药残留量的检测调查”等课题。这样的课题每学期都有不少，教师每学期都要组织学生进行研究性学习答辩，评选出优秀结题报告或优秀论文，由学校结集出版《蓓蕾初绽——佛山二中研究性学习优秀结题报告文选》。

另一种是由教师提出项目。教师确定的项目研究难度往往较大，需要对进入研究小组的学生进行挑选。组织学生进行培训，系统学习相关的科学知识，共同制定活动计划，在教师的指导下分步开展探究学习。例如2007年的“自生固氮菌对环境的适应及耐重金属研究”、“珠江三角洲农耕湿地重金属生化脱毒实验研究及应用”就是这样出台的，其中课题“珠江三角洲农耕湿地重金属生化脱毒实验研究及应用”历时2年多，学习参加者郭阳等同学在科学探究能力、创新能力以及语言表达能力和交际能力等方面都有大幅度提高，获得2007年世界青少年水科技发明大赛唯一特别奖。斯德哥尔摩水基金会主席彼得·福斯曼说，体现了中国青少年对自然环境的关注和科技创新的意识。

5实施探究性学习，需要教师发挥引导作用

在探究性学习过程中，教师的主要任务就是发挥引导作用，促使学生积极参与科学探究，掌握科学探究的方法和技能；促使学生独立思考，合作学习，获得全面发展。

5.1创设问题情境，激发学生主动探究

在常规教学中，教师依据课程内容和现实生活情

景创设问题。在开发课程资源时，应尽量使课程内容问题化；针对学生已有的认知水平设计问题。如学习“植物的水分代谢”时，学生已学过“植物的根是吸收水分的器官”，教师可以提出问题：植物主要靠根的哪一部位吸收水分?以什么方式吸收水分?怎样吸收水分?从而挑起学生的“认知冲突”，产生强烈的探究欲望。

生物科学是以实验为基础的自然科学。许多生物学理论和结论都是在实验的基础上产生出来的。教师可以通过实验的手段“制造问题、设置悬念”，使学生激起求知欲望。如学习“渗透作用”时，将课本的演示实验重新设计为学生分组实验，两人为一组。当学生观察发现“清水中的新鲜萝卜条变硬挺而高浓度盐水中的新鲜萝卜条皱缩变软”这一实验现象时，教师设问：“为什么会出现截然不同的结果?”从而激发学生形成主动探究新鲜萝卜条吸水问题的主观动机。

高中学生比较关注现实问题，教师可设计“真实”的自然和社会生活情境。如学习“影响光合作用的因素”时，引导学生对“新疆哈密的瓜特别甜”这一现象进行分析：佛山地区种植的瓜果可以像哈密的那样甜吗?从而引导学生从地域间可能存在的差异因素进行思考、结合光合作用和呼吸作用两个知识点进行分析，使他们形成积极的定向思维，经过独立思考，推理得出结论：哈密地区的白天光照时间长，植物通过光合作用合成有机物较多；昼夜温差大，植物夜间呼吸作用较弱、消耗有机物较少，体内积累的有机物较多，所以该地区的瓜果特别甜。在此基础上，教师引导学-生进一步分析佛山地区的气候条件，找出能使佛山地区种植瓜果像哈密那样甜的解决方案。

5.2调控探究学习应及时、适度，确保学生探究学习的自主性

教师在进行课程资源设计时，应注重合理调控内容的深度和广度，着重于教授学习方法，做好适当的引导工作，其他学习环节留给学生，确保学生的自主学习时间和思维空间。放手让学生自主探究，不要太多干预。“放”的过程中教师应做的是：在知识的难点、重点之处适当点拨、及时调控，帮助学生把握探究的方向。

5.3指导学生设计探究过程和正确运用探究方法，组织探究活动的实施

确定探究目标以后，教师应指导学生具体设计探究过程、确定具体的探究方法。探究方法须依探究目的而定，尽可能简单易行、切合客观条件和学生认知