基于“生物实验”培养学生科学探究素养的三个切入点

罗建义 （甘肃省玉门市第一中学 甘肃玉门 735211）

“科学探究”素养是生物学核心素养的重要内容之一，注重培养学生观察、获取、处理信息的能力、对生物学知识之间内在联系的分析归纳能力、实验能力等。教师通过教材实验不仅可以帮助学生巩固教材知识，还能引导学生形成严谨的科学研究方法，能用科学的眼光和思维对实验过程和实验结果进行分析，不断提升学生科学探究的能力。

1 创设具有吸引力的实验目的和氛围，激发学生的探究欲望

教材实验是对教材内容的再现和验证，旨在加深学生对知识的认识和理解。学生若按教材预设的实验设计来实验，缺乏探究的体验过程，无助于学生探究素养的培养。因此，教师需要根据具体学情，对教材中的一些实验目的进行一定调整，增强学生动手实验的趣味性，有助于激发学生的探究欲望，促进学生科学探究素养的提升。

在开展“植物细胞的质壁分离及质壁分离复原”的实验中，传统的验证性实验已无法激活学生的思维和兴趣。教师可引导学生调整实验目的：不同种类的植物细胞在什么条件下会发生质壁分离及质壁分离复原?实验材料方面，可选用紫色洋葱的内表皮细胞、花生的种子细胞、植物茎尖分生区细胞、菠菜叶肉细胞与紫色洋葱的外表皮细胞进行对比实验，使学生对教材中选择紫色洋葱外表皮细胞为实验材料的原因有了充分的认识。实验试剂方面，除了质量分数为0.3%的蔗糖溶液外，还选择3%的蔗糖溶液、3%的尿素、KNO3、乙二醇溶液进行实验，教师引导学生探究、观察、比较与分析后得出结论。有部分学生在实验中发现，3%的尿素、KNO3、乙二醇溶液中的植物细胞发生质壁分离一段时间后，会出现自动复原现象。针对此现象，教师可以引导学生继续探究，分析造成这种结果的本质原因，深化实验探究。

2 创设自主性的实验过程和改变，提升学生的探究能力

教师以教材实验为基石，根据教材实验的内容和时间，分别对检测试剂、实验过程和实验结果进行改变，并从三个视角进行差异性分析，创设学生自己动脑、动嘴、动手的学习环境，激发学生的探究欲望和独立思考的积极性。

2.1 创设改变检测试剂的差异性分析

改变试剂的差异性分析，指在自主探究的实验教学中，改变检测试剂后常会引起实验现象或结论的变化，继而引导学生对实验现象或结论的差异性进行分析，以促进学生探究技能的全面提升。这种改变旨在利用不同试剂反映探究问题的不同侧面，引导学生对探究问题进行多角度认识，使学生对探究的问题的认识更加全面。

在“温度对酶活性的影响”实验中，教材选择碘液作为检测试剂。有学生提出：用斐林试剂或班氏试剂能不能作为检测试剂呢？面对这样的疑问，教师应该及时引导学生预测不同检测试剂的检测对象、使用条件的差异性，预判实验成功的可能性等。教师引导学生在不同检测试剂下开展平行对比实验。通过比较与分析，学生不仅对本实验的认识更深刻，更对科学实验的探究有了深入的理解。

2.2 创设改变实验步骤的差异性分析

改变实验步骤的差异性分析，指在学生自主探究中，教师可以有意地改变实验步骤，引导学生关注步骤改变前后的现象改变，多问“为什么”，全面系统地分析实验目的、操作要求与实验步骤改变之间的关系，从而促进学生“探究技能”素养的提高。这种改变可以使学生更加明晰不同的实验步骤与实验现象、结论间的对应关系，正确理解选择恰当的实验步骤的必要性与不可替代性。实验步骤的改变可以根据预设的实验步骤，从实验组别的增减，自变量、无关变量的变化、处理方式的调整，步骤的互换等方面考虑。

如“探究pH对酶活性的影响”的实验，常规实验步骤设计为：

（1）取9支同型号试管，标号，分别加入2 mL质量分数为0.5%的可溶性淀粉溶液相应的缓冲液3 mL，使各试管中溶液的pH依次为3、4、5、6、7、8、9、10、11。

（2）将9支试管在37℃的温度下恒温水浴，分别向9支试管中加入质量分数为0.5%的唾液1 mL。

（3）每隔1 min从第五号试管（即pH为7的试管）中取出一滴反应液，滴在比色板上，加一滴碘液显色，待呈橙黄色时，立即取出9支试管，加碘液显色并比色，记录结果。

（4）分析实验结果，得出结论。

教师引导学生改变实验步骤，如保留前5支试管进行实验，或缩小试管中溶液的pH梯度，或用20℃恒温水浴，或改变第五号试管比色时间，或第一步和第二步实验步骤互换。教师要引导学生对步骤改变后的实验现象做出预测，对步骤改变前后观察到的实验现象进行对比，甄别其相似程度，对出现的误差进行分析。这样，学生更易触及实验探究问题的本质，促进了学生科学探究素养的提高。

2.3 创设改变实验结果的差异性分析

改变实验结果的差异性分析，指在实验探究过程中，教师可适当添加实验材料，调整实验用具，改变实验方法，获得各种不同于预设结果的实验结论。教师要引导学生对不同的实验结果进行归因分析，横向比较造成结果的差异性，纵向比较造就相应结果的原因，使学生对实验结果的认识能够反映现象本真。这种改变要立足结果差异，根据当地的具体条件，从材料、试剂、器材等多方面考虑，切忌分析不彻底，比较不到位，以提高培养学生探究素养的效率。

如在探究淀粉酶对淀粉和蔗糖作用的“专一性”的实验中，A组学生严格按照教材的建议以斐林试剂作为检测试剂。他们发现淀粉溶液中加入淀粉酶后，加入斐林试剂水浴加热后出现了砖红色沉淀，蔗糖溶液在相同条件下处理后却无颜色变化。他们得出淀粉酶对底物的催化具有专一性的结论。B组学生以碘液作为检测试剂进行鉴定，发现含有淀粉溶液的试管蓝色褪去，含有蔗糖溶液的试管没有颜色变化。他们认为实验也得出了相似的结论，但A组学生却坚持认为B组学生的实验结论是错误的。教师随即引导学生对生成的问题进行归因分析：A组学生以斐林试剂作为检测试剂，侧重于对淀粉水解后产物的鉴定。如果选用碘液，只能说明淀粉酶对淀粉的催化程度如何，侧重于对底物剩余量的鉴定。淀粉酶能否催化蔗糖的水解，仅以溶液颜色未变是无法判断的，B组得出的结论是不准确的。教师要根据实际情况，对改变前后的实验结果多做差异性分析，促进学生探究素养的快速提升。

3 创设多元化的实验评价，评测学生的探究水平。

多元化的教学评价是对学生的发展性评价。在探究性实验教学中，教师可创设多元化的实验评价体系，引导学生对实验原理、探究过程进行判定：评价实验目的是否完成，学生探究是否积极主动，测量方法是否恰当，测定数据是否准确，依据的实验方案是否合理等。通过评价，教师对课堂中生成的问题应及时反馈，对学生取得的阶段性成果不断肯定，不断促进学生探究素养的提高。

如在研究“渗透作用”的实验中，教师要对各小组的实验方案、半透膜的选择、仪器的安装、对渗透作用的理解状况、小组内各位学生的参与程度及表现进行判定，根据拟定的评判标准，引导学生对各小组的实验预案及状况进行评价。确定其等级，教师要引导产生问题的小组选择或改进实验方案，促进他们对探究方案的预判与选择能力的提升。此外在实验中，教师要引导学生自主实验的过程、测定的方法、现象的观察、结论的科学性、学生的情感表现等方面予以评价，采用学生自评、互评，组内自评、组间互评，教师总评相结合的方式，选出优秀小组予以表扬，对困难小组要指出不足，提出改进意见，促进他们探究素养的提升。