在生物教学中培养学生科学探究素养的策略

勉海林

【摘 要】本文从观察生活、形成良好习惯，实验探究、提升创新能力，补充拓展、延伸学科视野三方面论述培养学生科学探究素养的策略，以提高高中生的科学探究素养。

【关键词】高中生物 核心素养 科学探究

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2019）06B-0075-02

核心素养在生物教学中备受关注，科学探究素养的培养是提升学生生物学科核心素养的关键。高中生物学科核心素养中的科学探究素养要求学生能够通过观察、实验等方法对生物学现象进行验证、探究从而获取知识，突出学生在探究过程中的主体地位。它能激发学生探究的兴趣、鼓励学生立足教材走出教材，发现身边的生物学知识。因此，教师在教学中要有效改进方法、补充内容，以有利于学生科学探究素养的培养。

一、观察生活，形成良好习惯

（一）课内点拨，掌握观察方法。在高中生物课堂上，教师引导学生进行方法的学习比单纯的知识输入更有意义，很多生物学知识都是通过对个别现象的大量观察得出的一般性结论，因此要培养学生的科学探究素养，就要帮助他们掌握基本的观察方法。

比如，人教版必修 3 第三章《植物的激素调节》第一节讲述了生长素的发现过程，该过程是典型的由观察现象进而探究得出结论的过程。笔者在教学时引导学生进行二次观察，达尔文的实验中金丝雀虉草受到单侧光照射时其胚芽鞘会向光弯曲生长，但当胚芽鞘尖端被去除或被锡箔罩子罩上时却不弯曲生长，而只罩胚芽鞘下面的部分时胚芽鞘还是会发生弯曲生长。笔者问学生，假如这些现象是你自己做实验观察到的，你认为是什么原因导致的呢？学生的想法各种各样，一位学生认为因为光照抑制了向光侧的胚芽鞘生长，背光侧正常生长，所以出现了向光性弯曲的现象。另一位学生则受到上一章内容的启发，认为光照刺激胚芽鞘产生了某种激素，导致向光侧与背光侧的生长情况不同。接下来笔者问，既然你们观点不同，如何证明自己的观点呢？学生进行思考、讨论后，都没有得出统一的意见，因此笔者引入了鲍森·詹森、拜尔和温特的实验，最后得出了共同的结论。

笔者在课堂上适时点拨，让学生边观察边思考，在观察中发现实验的本质特点，并验证结论。也就是说，让学生通过一步步观察共同“发现”植物生长素的特性，得出正确的结论。

（二）课外实践，激活发现问题的意识。学生掌握了观察方法后，笔者鼓励学生走出课堂，观察自然界中的生物学现象，并思考它们与所学的生物学知识有何联系，以期激活学生的发现意识，使其认识到在发现和观察生活时也能学习到不少生物知识。

比如，必修 3 第三章第三节《其他植物激素》，在导入部分，笔者向学生展示木瓜催熟柿子的现象，并以此作为引入课堂的内容，让学生根据教材中文字内容知道成熟果实能释放乙烯促进其他果实成熟。然后问学生这个结论是怎样得出的？笔者引导学生想一想，平時观察到的有关植物激素作用的现象。大多数学生都能回想出一些现象，他们想到了用成熟的苹果、香蕉等水果催熟猕猴桃的做法，也想到上一节课有关生长素的内容。一位同学说，他经常见到公园里的树木被修剪，这些低矮的灌木被剪后形成整齐美观的形状;也看到一些高大的树木的最顶端的长枝被剪掉，使这些树林不能长高，只能向两侧生长。他说以前都不知道这样做的原因。经过学习后知道，这些做法并不是抑制植物的生长，而是要解除顶端优势，让树木按照人的审美要求更好地生长。有的同学讲解催熟剂的使用，指出乙烯可以催熟水果，使水果能够同时成熟，以便收获。这些回答都是学生在课外观察得到的结果。

在学生讨论交流时，笔者对学生的疑惑进行了指点与解答。在这堂课上，笔者能体会到学生发现生活中生物学现象的乐趣，也感受到了他们对生物学知识的兴趣与热情。因此笔者认为，学生在课外的发现意识对生物学学习有极大的帮助。

二、实验探究，提升创新能力

（一）改进仪器器材，因地制宜。生物学实验在高中生物课程中的地位不容小觑，但教材中的器材与步骤并不都适用于所有的教学环境。对于一些原理的学习来说，利用经典的实验来帮助学生学习比单纯的课堂理论讲授要好很多。因此笔者认为，在条件许可的情况下还是尽可能地为学生创造实验条件，让学生通过实验来理解和掌握生物学知识。

比如，选修 1 专题一的课题一《果酒和果醋的制作》，笔者进行教学时首先让学生明确该试验的原理，即利用酵母菌和醋酸菌等微生物的生理活动进行发酵。教材中使用的原料是葡萄，提供的两套发酵装置图分别是带盖的瓶子和带有充气口、排气口以及出料口的玻璃瓶，提到用重铬酸钾检测酒精的检测方法。理论教学后学生都了解了葡萄表皮的野生型酵母菌在果酒制作中的作用，也知道葡萄处理时易被杂菌污染。因此笔者建议学生进行实验时要因地制宜地选择苹果、柑橘等相对容易处理的材料，以便在榨汁后进行酵母菌的接种。对于实验装置的改进来说，由于教材中的简易玻璃瓶装置在发酵过程中产生的大量气体而会有爆裂的危险，因此笔者建议学生使用常见的塑料瓶。对塑料瓶稍加改造即可符合实验操作的要求。当气体使瓶身鼓胀时学生很容易发现现象，并能及时采取措施，这种方法比较容易控制实验。

教材中许多实验都可以用这种方法，根据学生的情况和教学时间、地点，把实验进行改进，使实验条件更加符合实际情况，让学生能够创新，大胆地提出合理建议，利用实验把教材变“活”。

（二）解决生活问题，学以致用。 生物学知识与我们生活有千丝万缕的联系，科学要为大众服务，要贴合生活、解决实际问题。学生学到知识后能够科学地解释相关现象、解决生活中的相关问题，是科学探究素养内化之后的外显于行的表现。

例如，在进行必修 3 第二章的教学时，笔者要求学生经过学习之后能解决与本章内容有关的实际生活中的问题，并将学到的科学知识传播给更多的人，与家人和朋友分享知识。在复习课上，笔者设置了两个生活问题：（1）某药店贴出广告称有一种新上市的保健品，含有胰岛素成分，只需服用三个疗程，糖尿病便可治愈，这种说法可信吗？（2）中心广场有一只人偶熊，它的身上贴着“我是艾滋病患者，可以给我一个拥抱吗？”路人都远离他，害怕传染而不愿意拥抱，这种想法正确吗？学生的回答也很精彩，抓住关键说出胰岛素本质是蛋白质，口服后会被消化液分解，所以广告中所说的口服就可根治糖尿病是不可信的。而第二个问题中的艾滋病人偶寻求拥抱，路人害怕传染的想法也是不正确的。因为艾滋病的传播途径不包括皮肤接触，病毒也不会在拥抱时传播给他人，所以过分地忌讳是没有必要的。也有同学对第一个问题提出了不一样的观点，说新药品中的胰岛素可能采用了某种方法保护不会被消化分解掉，也许能够降低血糖。

学生在这堂课上的发言，说明他们已经能运用知识解决生活实际问题，也说明学生在思维发散方面也做得很好。对口服胰岛素无效提出质疑的想法充分体现了学生的创新思维，说明学生在学习知识的同时能够主动探究创新，将知识转化为生活常识，学以致用。

三、补充拓展，延伸学科视野

（一）联动社会团体，点燃内驱。在教学过程，教师一方面要借助教材进行课内外教学，另一方面要注重素材的补充，让学生有机会、有意识地接触新科技、了解知识的实际应用情况。因此教师要联动社会团体进行实地教学，让学生感受生物学知识在实际生活中的巨大作用，激发学生的探究兴趣与创新意识。

比如，必修 1 第五章《细胞的能量供应与利用》，重点讲解了细胞呼吸和绿色植物进行光合作用的原理及过程。笔者带领学生去参观当地农产品种植基地，请种植人员给同学们介绍植物的生长情况。他们介绍说，以往农民种植农作物要经历春耕秋收，其收成主要还是由天气情况决定，一旦遇到自然灾害，农民一年的辛劳与汗水都会白费。现代有大棚种植技术，缩短了作物种植周期，在一定程度上也保护了农作物。学生想到课堂中所学的提高农作物产量的方法，都积极地提问，提高大棚内温度和二氧化碳浓度会让作物产量增加吗？工作人员耐心地进行了解答，学生认真聆听，他们了解到的实际情况与书本的内容还是有所不同。考虑到成本问题，实际的大棚温度与二氧化碳浓度并不完全符合光合作用的最适温度与最适二氧化碳浓度。接着我们共同去参观了果蔬的贮存仓库，发现采摘下来的果蔬都被暂时存放在冷库内。不同的品种有不同的贮存方式，冷库中的温度湿度和气体成分也要根据果蔬的实际需求进行实时调整，不是我们原本想象的一次调整后就可以长期保存。

在这次拓展活动中，学生开阔了视野，真切地感受了生物技术在现代生活中的重要作用，明白了教材的局限性。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”是同学们在这次参观中的重大收获，由此学生的学习积极性、内心的求知欲也得到了激發与提升。可见这类活动可点燃学生内驱力，提高教学成效。

（二）融入数字资源，放飞想象。课外活动固然重要，但此类活动组织困难相对繁杂。一个学期学生只有一次甚至没有机会参与，教师所能做的就是在课堂上利用多媒体资源或教师自身的知识储备，让学生在接收新知识的同时放飞想象，大胆猜测，把科学探究素养培养转化成日常教学的一部分。

例如，必修 2 第二章《基因与染色体的关系》，减数分裂是这一章节的一个重难点。学生已经学习过细胞的有丝分裂，有丝分裂与细胞减数分裂同属于细胞分裂，二者之间既有联系又有区别。为了学生不混淆这两种过程，笔者在教学时采用插图与动画短片结合的方式进行比较教学。精原细胞在减数第一次分裂前进行染色体复制，成为初级精母细胞，之后同源染色体配对，四分体中非姐妹染色单体交叉互换，后期同源染色体分离。而植物细胞进行有丝分裂时与该过程非常相似，但不会发生联会和交叉互换。笔者放映动画时引导学生想象染色体像是正在跳舞的火柴人，染色体复制后相当于每个火柴人有了自己固定的舞伴。每对舞者有且只有对应的亲密舞者，它们四者在舞池中跳舞时都会靠近对方。减数第一次分裂时这两对舞伴中的舞者可能会交换它们的帽子或腰带等，完成交换后相互分开到两个小舞池中。有丝分裂则是每个火柴人舞者与自己的固定舞伴分开后到两个小舞池中。让学生通过想象区分开两种细胞分裂的过程，其后的减数第二次分裂也可以用这种办法理解。

利用动画简要直观地呈现减数分裂的过程，并在细节之处利用插图帮助讲解。因此，学生在理解有关知识之后，会利用绘图方法来领会这些知识。当学生在绘图中遇到细节的部分时也会参考这些标准插图，画出正确的图形。这样学生就能将该过程想成自己感兴趣的、容易理解记忆的画面，把科学探究过程与兴趣爱好结合，放飞想象。

总之，生物学知识的学习需要细致的观察、亲身实践与适当拓展相结合，以有效地培养学生的科学探究素养。学生在观察中发现，在实验中实践，在解决问题与想象中建立科学思维与探究精神，唤醒学生的“内驱力”，提升生物学科核心素养。

【参考文献】

[1]商 燕.浅谈高中生物课学生科学探究素养的培养[J].中学课程资源，2018（9）

[2]朱 燕.开展科学探究，培养生物核心素养[J].教书育人，2018（7）

[3]程锐创.浅谈高中生物科学史教学中学生探究能力培养的实践[J].中学生物学，2017（7）

（责编 卢建龙）