基于高中生物实验的科学探究能力培养

江振根

（福建省三明市建宁县第一中学，福建三明 354500）

引言

实验教学不仅可以让学生直观地理解生物知识，还能拓展学生的思维，增强探究能力和实践操作能力。这能够帮助学生在实验过程中更深入地理解生物知识，并将所学知识应用于实际，从而促进学生全面发展。

一、创设问题情境，培养探究意识

生物教师要想提升学生的生物核心素养中的科学探究能力，创设问题情境就是一种行之有效的方法。让学生在问题情境的驱动下，在学习的过程中主动植入自己的思考和探究，教师也可以根据学生的实际学习情况找到学生的最近发展区，并按照相关的逻辑结构设计有关联性的“问题串”，以此为载体展开课堂有效教学，将其贯穿到教学活动中的各个环节。

（一）巧借“问题串”，有效激发学生的求知欲

在实际教学过程中，教师应当将教学目标设计成带有内在逻辑关联的、贴近学生认知水平的“问题串”，对学生的探究潜能进行有效挖掘，充分激发和调动学生的好奇心、求知欲，让学生能够因此产生积极的情感体验和浓厚的学习兴趣。例如，在教学人教版高中生物必修1“体验制备细胞膜的方法”这一内容时，教师可结合教学的重难点，抛出以下几个具有内在关联的问题：能直接进行细胞膜观察吗？细胞膜有哪些功能？细胞膜的组成成分是什么？为什么细胞壁不是生命系统的边界？然后，教师通过生活中的实例设置问题，引导学生分析，再引出细胞膜的成分，这同时将“结构与功能相适应”的学科思想在课堂上进行渗透。最后教师再引导学生深入思考并感悟，系统的边界不是空间上的外围，而是具有特定的结构和功能，这对整个系统具有重要意义，这对学生系统思维的培养也大有裨益。这一连串具有内在联系又相互递进的问题使学生的探究学习，让学生一探到底。它既检验了学生的自我学习成果，又形成了具有探究品质的高质量课堂。

（二）利用“问题串”，拓展学生探究性学习的深度和广度，培养学生创新思维

在“问题串”的教学模式中，教师要根据教学实际情况进行大胆的实践和创新，驱动学生进行主动探究和主动思考。这样不仅可以将学生的问题意识激发出来，还能对学生思维的广度和深度进行有效的拓展。例如，在人教版高中生物必修1“植物细胞的吸水与失水”的教学中，教师可以利用“问题串”，创新实验教学观念。如教师可以抛出问题：“对临时装片进行了几次观察，每次观察的现象是什么？是否只有外表皮细胞才具有这一特性？对其他无颜色细胞该怎样观察？”这样能够引导学生通过其他的实验方式来验证或者巩固所学知识。教师可以引导学生利用白菜叶等材料来进行实验操作，那同样可以完成实验过程，达到实验目的。在这一过程中，学生的创新思维得到了培养和锻炼，探究意识也逐渐得到了一定程度的培养和增强[1]。

二、改进教学方法，重视探究过程

首先，教师要指导学生对探究方法进行了解和掌握，这也是实施探究性学习的一个重要目标。教师只有先让学生掌握探究学习的方法，才能调动学生的学习积极性，让学生的学习态度由“要我学”转变为“我要学”，从“学会”转变为“会学”。例如，在开展“观察叶绿体”实验活动之前，教师要让学生先弄清楚自己要“观察什么”“如何观察胞质环流现象”，再进一步探究“如何加强胞质环流现象”。通过这一系列实验问题的解决可使学生先明确实验目的，再细致地、有目标地去进行观察活动，并进一步完成探究，从而培养学生的观察和实践能力，进而培养和开发学生的探究能力。

其次，教师要根据实际情况采取小组合作的学习模式。采取小组合作探究的方式，可以将学生智慧汇聚起来，让学生的思维相互碰撞，以拓宽学生的视野，减少学生的学习难度，还可以让学生的科学探究思维以及能力在交流讨论中得到训练和强化。例如，在开展“低温诱导植物染色体数目的变化”实验时，教师可以设计这样一组问题以供学生在实验操作后分小组一起讨论：为什么选择观察根尖的分生区？分生区会发生减数分裂吗？基于此，教师可以指导学生通过合作探究来加深对相关概念的理解。在相互交流的过程中，有学生提出与减数分裂无关，根尖分生区进行的是有丝分裂，选择原因是其分化程度低，有丝分裂旺盛，易于诱导，减数分裂发生在生殖细胞中。学生通过这样的合作探究对概念的理解会更加清楚，分析得会更加透彻，得出来的结论也就更加准确。

三、拓展实验教学，培养探究能力

生物实验教学具有较强的实践性，学生在实验过程中不仅要动脑还要动手，在动手过程中可以加强对一些理论知识的认识，实践水平也因此得到有效的提升。例如，在进行“植物细胞的吸水与失水”的实验教学的时候，笔者先带领学生做一个演示性的实验，达到教学目标以后，根据教学内容和学生的实际情况引导学生向探究的方向逐步迈进：（1）实验操作是否可以进一步简化，以实现实验效率的提高？（2）除了蔗糖溶液外，是否可以使用其他的试剂？然后让学生带着这些问题进行验证和探索，在此基础上深化学生对相关知识的理解，提高学生的实践水平。学生经过探讨、实践和思考之后，得出如下结论：（1）实验操作可以进一步简化，如直接掀开盖玻片，滴加蔗糖溶液，这样做既可以省略几次重复滴加试剂以及利用吸水纸吸引的步骤，缩短操作时间，又可以防止实验操作者因为操作不当而对显微镜造成污染；（2）蔗糖溶液有较强的黏性，容易对显微镜造成污染，该实验可以使用其他的试剂，如KNO3代替，KNO3的使用还省略了给植物细胞滴加清水的步骤，而发生质壁分离的自动复原。再如，在实施“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”的实验中，笔者引导学生对实验进行改进：由于根尖分生区长度仅为2～3mm，这导致实验过程中的解离、漂洗、染色步骤存在镊取的困难，使根尖极易破碎，对此，实验步骤改进为先剪取根尖1cm进行前三个步骤，再在制片环节剪取靠根尖分生区部位的2～3mm。

这种基于课本实验，适度拓展改进实验，提出新的实验问题的教学方法，让学生在进行新的实验设计和实施的探究过程中，其科学探究能力也得到了培养。在结合教材理论和实验方法的基础上，学生在教师的引领和帮助下，通过相互探讨，大部分都能独立进行实验设计、开展实验、分析实验结果和讨论交流实验结论等，从而充分挖掘和拓展了课本实验，在实验原理、材料、步骤、结论交流等方面也发挥了学生的积极作用。

结语

总而言之，实验教学是素质教育背景下的重要模式之一，在高中生物实验教学中，教师要摆脱传统思维的束缚，确立与人才培养主题相符的教学理念和教学模式，以激发学生的实验兴趣为切入点，进而增强学生的自主探究能力、观察和分析问题的能力，提高教学的有效性。