基于科学探究能力培养的高中生物课堂教学探索

陈贞莲

（福建省莆田哲理中学，福建莆田 351100）

引 言

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》将“核心素养为宗旨”作为首要基本课程理念。其中，科学探究是学科核心素养的重要内容之一，也是近年来高考考查的重要能力之一[1]。科学探究是培养学生观察提问、设计实验、方案实施和交流讨论等能力的过程。本文主要探讨如何在课堂教学中提高学生的科学探究能力。

一、创设问题情境课堂，培养科学探究意识

问题是科学探究的出发点，是培养探究能力的前提[2]。当前，很多中学生的问题意识淡薄，特别是高中生在课堂教学中很少提问题、不敢提问题，甚至不会提问题。因此，培养学生的问题意识是课堂教学的重要环节。在实际教学过程中，问题情境的创设可以使学生产生明显的问题意识倾向，激发学生的学习动力。

例如，在教学人教版必修三《生态系统的能量流动》一节的“能量流动的过程”的内容中，教师可以“草→兔子→狼→狐”中能量流经“草”的过程为例，以学生认知的最近发展区为基础，设置如下问题串。（1）第一营养级“草”的能量来自哪里？能量是如何输入第一营养级的？（2）照射在生产者“草”身上的太阳能就是输入生产者体内的能量吗？生产者固定的能量以什么形式存在哪里？（3）生产者固定的太阳能有几个去向？尝试回忆总光合作用量、净光合作用量、呼吸作用消耗量之间的关系，并加以分析。（4）用于生长发育和繁殖的能量最后有哪些去向？（5）请尝试构建能量流经第一营养级的模型。学生在对问题进行推理、分析、类比、解释、交流的过程中,进一步发现新的问题,并对问题进行更深入的研究。

学生是课堂的主体，展示学生的思维和探究过程是问题情境式教学中最重要的环节。随着信息技术与课堂的逐渐融合，学生思维的展示形式由简单的课堂问答、板演，逐步发展为投影仪、教学助手等手段。教师应为学生提供观察、思考、探究、表达、交流、表现的机会，使课堂教学更灵动、更活泼，并借以训练发展学生的问题意识。实践证明,运用问题情境组织教学,能有效启迪学生的思维,培养学生的探究意识和探究精神。

二、充分利用科学史的学习，掌握科学的探究方法

科学的探究方法是提高科学探究能力的基础。知识的形成和发现本身就是一个艰难、曲折的过程，生物科学史中的一些经典实验，蕴含着科学家严谨的科学思维和科学精神，学习科学史，不仅能使学生理解科学的本质，同时还能激发学生对科学的热爱，帮助学生掌握科学探究的方法。

例如，在教学人教版《遗传与进化》一课中，教材按照遗传学发展史和学生的认知规律编排了一系列经典实验，如基因在染色体上的实验证据是在学生学习了孟德尔“假说——演绎法”的基础上展开的。在教学过程中，教师可以先介绍性染色体的结构特点，再引导学生对摩尔根的果蝇杂交实验结果提出三种假设。（1）控制白眼的基因只在Y 染色体的非同源区段上(亲本基因型：XX× XYA)；（2）控制白眼的基因只在X 染色体的非同源区段上(亲本基因型：XAXA× XaY)；（3）控制白眼的基因在X、Y 染色体的同源区段上(亲本基因型：XAXA× XaYa)。教师可以引导学生利用遗传图解根据上述假设对果蝇杂交实验进行解释、演绎推理，由此发现，假设（2）和（3）均可成立。此时，教师再设计探究性问题：如何证明眼色基因是位于X 染色体的非同源区段，还是位于X、Y 染色体的同源区段？（提示：X 非同源区段和X、Y 同源区段的差异主要表现在何种个体上？如何让其表现出来呢？）

教师通过一系列过程，将科学史实验的相关背景知识以问题的形式逐步展现出来，引导学生在分析问题、解决问题的过程中体验科学家勇于实践的科学精神和科学态度，让学生更好地掌握科学探究的方法，为培养学生的科学探究能力提供了有力保障。

三、重视生物实验教学，提高科学探究能力

生物实验过程其实就是科学探究的过程，也是提高学生科学探究能力的重要手段[3]。传统的实验教学模式往往以教师讲授、学生操作为主，缺乏对学生发现问题、分析问题、解决问题的引导，阻碍了学生科学思维和科学探究能力的发展。建构主义理论认为，学习应该是学生主动建构知识的过程，而非被动接受或吸收。因此，教师必须转变实验课的教学理念，将实验活动的主动权还给学生。

例如，在教学人教版必修一的探究性实验课《检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质》一课中，大多数教师为了缩短实验教学时间，忽略了实验探究过程，将其变成验证性实验。在实际教学中，教师可以提供多样化的实验材料，引导学生在自主学习的基础上进行实验探究。（1）提供的材料中含有哪些化合物？如何检测？（2）如何选择材料进行分组实验？如何设计实验方案？（3）花生子叶的处理方法有哪些？通过实验探究，教师引导学生在观察、质疑、讨论、探究、操作、交流中学习和发展，掌握科学探究的一般方法，提高学生的科学思维和科学探究能力。

在实验教学中，教师还可以结合教材内容对实验进行拓展，如在教学人教版必修一《探究植物细胞吸水和失水》实验中，教师可以增加紫色洋葱鳞片叶内表皮、0.1g/ml 蔗糖溶液、0.5g/ml 蔗糖溶液、0.1g/ml 胭脂红溶液、0.05g/ml KNO3溶液、5% NaCl 溶液等材料和试剂，鼓励学生对实验大胆质疑。（1）实验材料必须是有颜色的植物细胞吗？其他材料是否可以？（2）如果改变蔗糖溶液的浓度，实验结果是否一致？（3）能否用其他溶液代替蔗糖溶液，实验结果是否一致？教师可以根据上述问题引导学生对问题进行大胆假设，设计实验进一步探究，分析并得出相应的结论，提高学生的科学探究能力。

结 语

综上所述，在教学过程中，要想实现学生科学探究能力培养目标，就应当营造和谐、民主的教学氛围。教师应根据学生的生活经验和所掌握的生物学知识，从生活、科学实例中创设生动的情境和递进式问题，激发和推动学生的认知活动、实践活动与情感活动，培养学生的科学思维，提高学生的科学探究能力。