基于核心素养的探究教学的构建

陈佩丝

摘 要：科学学科的核心素养定义为：学生在接受科学教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过科学学习内化的带有科学学科特性的品质，是科学学科育人价值的集中体现。科学学科的核心素养包括科学观念及应用、科学思维与创新、科学探究与交流、科学态度与责任四个要素，基于核心素养的科学教学体现了新课程改革科学学科价值的内在要求，而科学探究的过程，是一种学习和科学研究的方式，是一种学习科学观念、发展科学思维、形成科学态度和责任的手段和途径，同时也是一种综合能力。以“光合作用”教学设计为例，阐述了课程教学当中如何通过探究教学促进学生核心素养的发展。

关键词：核心素养；探究教学；光合作用；教学设计

发展学生的核心素养已成为新课程改革的重要任务，初中科学的教学应重视培养和提升学生的科学学科核心素养。这就要求教师要充分利用课堂教学，深入挖掘教材所蕴含的核心理念帮助学生塑造科学的基本技能和认知，理解科学本质。

科学探究是人们探索和了解自然、获得科学知识的主要方法，是提出科学问题，建立猜想和假设，收集和处理信息，基于证据得出结论并作出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。科学探究主要包括六个步骤：（1）提出问题；（2）提出猜想与假设；（3）制定探究方案；（4）获取事实与证据；（5）解释、检验与评价；（6）表达与交流。在这一过程当中，学生掌握科学基础知识的同时，能了解怎样的过程是真正的科学研究过程，认知科学研究者的认知过程，提升科学核心素养。

科学探究按探究的问题来分，可分为释疑性探究和验证性探究，本文以《光合作用》一节的教学设计为例，阐述如何有效地在课堂当中构建验证性探究教学。

一、教材分析

《光合作用》选自浙江教育出版社出版的八年级下册教材第三章第六节的内容，本教材首先告知了光合作用的原理，给出光合作用的反应式，并予以一定程度的理论解释，在此基础上，通过实验逐一验证光合作用的条件、产物等，在探究光合作用的条件、产物的过程当中，学生能够亲身体验科学探究过程，故认为《光合作用》这节课适合利用探究式教学。本节课以光合作用的经典实验——绿色植物在光下产生有机物为载体，旨在引导学生对实验的探究，建立光合作用的模型，掌握控制实验条件、设置对照、选择实验材料等规则，进而能创造性地设计实验进行科学探究，领悟科学精神，提高科学素养。在进行验证性探究之前，教材已经为大家提出了问题——“怎样才能知道植物进行了光合作用呢？我们可用怎样的实验来证明光合作用需要阳光和叶绿体呢？”基于此，我们可将问题分解为“光合作用真的会产生淀粉吗？”“光合作用真的需要阳光吗？”“光合作用真的需要叶绿体吗？”三个验证性问题，从而开展验证性科学探究教学。

《光合作用》是学生学习了植物的呼吸作用之后的内容，学生已经知道验证有机物的方法之后，可以用该方法来检验光合作用产物，光合作用是生物圈中有机物的来源之本，通过光合作用的学习，可以使学生从理论上认识到绿色植物光合作用的重要性。为培养学生爱护绿色植物的情感打下理性知识的基础。

二、教学过程

1.结合生活，激趣引入

提问：同学们早餐都吃了什么，这些食物的主要成分是什么，引入主题——光合作用。

设计意图：一堂课的开始，可以通过与生活息息相关的问题引入课堂，使学生切身感受到科学就在身边，感受到科学源于生活，营造轻松的课堂氛围，积极调动班上的每一个学生，做到“面向全体学生”。

2.浏览书本，自主学习

对光合作用有哪些了解呢？快速浏览书本内容，获取新的知识。

设计意图：教师在课堂上要运用各种教学手段，提供一个充分民主自由的环境，为学生提供自主学习的平台，充分体现学生的主体性，避免学生养成拿来主义思想。在自主学习当中，教师可配合导学案的使用，设计一些簡单的题目，检验学生自主学习的成果。这样生本对话的设计，有利于学生自主获取信息，能够有效地培养学生自学的能力、获取信息的能力等，提高学生的科学核心素养。

3.科学探究，验证理论

这个是书本告诉我们的，它真的是正确的吗？只有我们亲自验证了才能肯定。今天我们就当一名鉴定员，一起来验证书本内容的真伪。

（1）验证一：植物光合作用真的能产生淀粉吗？

思考1：我们可以用什么试剂来检验淀粉的存在？会出现什么现象？

学生预答：碘液，淀粉遇碘变蓝色。教师实验演示：米汤中加碘液。

每个小组桌上事先都已经准备好了从阳光充足的地方采摘来的三叶草、一小杯碘液，让学生将碘液滴在叶片上，观察结果，检验叶片中是否存在淀粉。若未变蓝，是否就说明叶片中不含有淀粉呢？猜想可能是什么原因导致的，并对实验进行改进。

设计意图：通过米汤中加碘液的实验，学生能够直观地看到淀粉遇碘的确会变蓝色，使学生对后续的实验结果有一个比较的标准。让学生进行直接将碘液滴在叶片上、改进之后再滴碘液的实验，目的在于试错，通过试错实验，使学生体验到科学家们在探究过程中也会遭遇挫败，我们现在已知的科学真相，是当时的科学家们一点一点地从错误和失败的经验中探索出来的。这样的设计有利于丰富学生的科学情感，培养学生遇挫不折、勇于承受失败的心理能力，这样的心理素质是学生今后发展至关重要的品格，这也是科学核心素养的体现。

学生发现即使将三叶草碾碎，再滴碘液，结果也未变蓝色，此时，展示事先查阅好的资料，获取帮助，通过资料发现，叶绿素的绿色会干扰蓝色的显色。教师演示淀粉、叶绿素、碘液混合的实验，发现的确不变蓝色。

思考2：如何排除淀粉检验过程中的颜色干扰？

根据资料当中提供的方法，利用酒精将叶绿素溶解掉。

思考3：如何加快叶绿素的溶解？

学生预答：加热。

教师提示：酒精易燃，不可直接加热，应采用水浴加热的方法，并介绍水浴加热法：把装有酒精和三叶草的小烧杯放进盛有热水的大烧杯中，再将大烧杯放在石棉网上，用酒精灯加热。等叶片褪成黄白色之后，然后将叶片取出，放清水中漂洗，之后再放在玻璃皿上滴上碘液，观察。

思考4：观察到什么现象能够证明植物光合作用产生了淀粉？

当观察到黄白色的叶片滴上碘液变成蓝色时，至此，书本上光合作用的其中的一种产物得到了验证。

在实验步骤得到完善之后，要求学生以学习小组的形式动手实验，并展示实验结果，进而得出实验结论，并对实验结果进行交流和评价。

设计意图：教师演示绿色干扰蓝色显色的实验，让学生直观地感受资料当中显示的内容，证实资料的可信度，也为接下来的实验提供思考方向。每一步一提问，为学生的探究活动指引方向。在探究过程中，教师不仅要当好“导演”，有时还要演好“配角”，将自己也当作成一名学生，与学生一起从学生的角度去参与各种讨论、学习。教师应充分把握教学过程中的“双边性”原则，即教师为主导，学生为主体的“双主”原则，帮助学生通过自己的探索主动地获取知识，成为知识的主人。查阅资料是利用现代信息技术获取帮助的一种非常便捷的手段，在探究过程中，教师应指导学生，在探究遇到困难时，可借助身边的一切力量来寻求解决方法，培养学生多渠道获取信息的科学素养。在探究活动中的合作学习的方式，能够培养学生相互合作、交流与评价的核心素养，这在学生的发展过程中尤为重要。

（2）验证二：光合作用真的需要光照吗？

大胆放手，让学生从宏观上提出总体思路，设计总体方案，再通过让学生思考“实验的变量是什么、如何控制变量、怎样知道植物进行了光合作用、如何排除叶片中原有淀粉对实验的干扰”这些问题，逐步细化“光合作用需要光照”的探究活动。

设计意图：学生是课堂的主体，在科学教学过程当中，教师应谨记要将课堂还给学生，验证“光合作用能产生淀粉”的实验中，学生已经初步了解探究的过程，验证二——“光合作用真的需要光照吗？”旨在培养学生实验设计的能力。因此，在课堂中为学生创设轻松、民主的发言环境尤为重要。“光合作用需要光照”这一探究活动完全可以先让学生表达，然后师生共同具化细节，“如何排除叶片中原有淀粉对实验的干扰”，要结合前面学习的呼吸作用，在此教师扮演好“梯子”角色，若学生未能回答出来，则在学生需要的时候及时提供援助，这样可以使学生的知识活化、重制，形成相互联系的知识结构，激发学生的学习兴趣，锻炼学生的表达能力，提高学生的科学核心素养。

制定探究方案，完善实验过程。在细化了实验过程之后，要求学生将实验过程写在导学案当中。

设计意图：写下实验步骤的环节，是让学生将头脑中的内容转化为文字内容，培养学生的文字表达能力。

解释、检验与评价：以银边天竺葵为材料，通过动手实验，分析实验结果，对照书本中的理论叙述，对课本内容进行检验和评估，验证理论的正确性。

设计意图：检验与评估过程是验证性探究最后的步骤，根据实验事实，验证理论的正确性。通过总结和评价，帮助学生更加深刻地经历科学家的研究过程与方法。通过这样的验证性探究，学生体验了科学家的思考过程和探究过程，学生在这些过程中得到的经验和智慧，在以后的学习中对问题的处理和解决，会有一定的帮助，加深对科学过程的理解，对科学结论是如何获得的，也有一定的感受，提高评价与交流的科学素养。

（3）验证三：光合作用真的需要叶绿体吗？

仔细观察银边天竺葵的叶片，除了遮光部分未变蓝外，叶片的边缘白色部分也没有变蓝，这说明了什么问题？

设计意图：该探究活动是在验证二——“探究光合作用是否需要光照”的基础上，观察叶片原来的绿色部分和银边部分滴加碘液后的区别而发现的，该结果的发现同时也提示学生要善于观察，在探究的目的之外可能会伴随另一项重要的发现，很多科学发现都源于一些偶然观察到的现象，而这常常是另一项科学探究的开始，因此要培养学生善于观察和发现的科学素养。

4.联系理论，总结课堂

正是由于光合作用的存在，物质才能从无机物变为有机物，能量也由光能转化为化学能储存在叶片中。因此，光合作用被称为是“地球上最重要的化学反应”。

设计理念：在探究活动之后，联系理论，加深对知识的认识和理解。

三、教学反思

本节课以提升学生科学学科的核心素养为设计理念，重视学生体验科学探究的过程，重视引导学生对探究内容的思考方式，进行了验证性的探究活动。将学生作为主体，主动构建自己的探究过程，培养学生的质疑精神，以实验事实为依据，验证科学结论的正确性，体会科学家的思维方式和探究过程。

从理论上认识光合作用的过程，再到逐一验证光合作用的原料和条件，让学生经历科学探究的思考过程，探究活动的设计、实验操作过程，观察实验结果、驗证实验结论以及评价与交流的过程，在这个过程当中，教师切不可包办学生探索的问题，学生能自己表达的教师尽量不要指导。教师在教学中要敢于放手，充分发挥学生的主体性作用，挖掘学生的潜力，尊重学生的意愿和自主权，科学地引导学生自觉地完成探究活动。探究不仅是一种综合能力，而且是科学学习的主要方式，科学探究一方面能够逐渐培养学生的分析、综合、比较、抽象、概括、分类、推理、类比等思维方法，另一方面，学生的学习能力、思维能力、实践能力和创新能力，以及运用科学语言与他人交流和沟通的能力也能逐渐形成。在课堂当中构建探究教学是提高学生科学素质和培养学生科学核心素养的一种积极有效的教学模式。

参考文献：

[1]林崇德.21世纪学生发展核心素养研究[M].北京：北京师范大学出版社，2016：29.

[2]张楠.学生发展核心素养：为何与何为：评《21世纪学生发展核心素养研究》[J].教育导刊，2017（6）：95-96.