实证型探究活动的困境与路径分析

刘波 王立志 党全明

摘   要

鉴于实证型探究活动中存在教师脱离真实情境、少有探究性教学经历，学生探究思维无进阶培养、缺少实证型探究体验等问题，文章阐述了提高探究效率的有效路径：创设富有当地生物特色、与生活密切相关的科学报道及教材经典实验等真实情境;基于相同或相似情景，进行思维进阶培养;丰富实证探究案例;增加教师探究活动的体验。

关键词

实证型探究  生物探究活动  思维进阶

科学探究是《普通高中生物学课程标准（2017版）》核心素养内容之一，是达成生命观念的重要支撑，是习得科学思维的重要形式，是落实社会责任的重要路径[1]。要实现学生科学探究能力的提升，需要根据探究性实验的类型进行分类施策。吴举宏将探究性实验分为实证型探究、逻辑推理型探究、活动体验性探究，其中实证型探究性实验对于落实生物学学科核心素养有着举足轻重的作用。实证型探究是指基于调查或设计实验定量测定，分析数据，得出科学结论的过程[2]。如何基于实证型探究进行学生科学探究能力培养，已有从命题、评价、好的做法、存在的问题和改进策略进行了报道，但少有从教学方式和学习方式进行进阶培养的系统论述。本文试图根据实证型探究性教学存在问题分析探究的路径，为学生探究能力的培养提供参考。

一、生物学实证型探究活动的困境

科学探究也是《义务教育生物学课程标准》十个一级主题之一，科学探究的理念已经得到绝大部分老师认同。探究性教学已经成为课堂教学必不可少的教学方式。科学探究对于教师而言是教学方式的转变，对于学生而言则是学习方式的转变。核心素养指向的科学探究，更加聚焦实证型科学探究。反思当前实证型探究教学，不难发现以下四方面问题仍然很突出。

1.教学中缺失真实的探究情境

指向核心素养的探究学习，本质上是学生学习方式的转变。学生的学习脱离不了情境，当前教学中虽然也存在情境，但这些情境要么是虚构的，要么距离学生的生活较远。这样，学生的学习内容则是在虚构情境上架起了空中楼阁，不利于学生问题解决能力的形成，更不能适应未来社会人才培养的需要。

随着生物学学科核心素养内容的实践，部分师生也已经注意到创设真实的情境，但这些情境依然过于狭隘，不仅限制了学生想象空间，更阻碍了学生科学思维的发展。如果仅从与学生生活密切相关的方面去探究主题，对师生提炼有价值议题的能力是不小考验。一味地责难一线教师创设情境能力不足，也不是解决问题之道，一味地让学生过度关注生活，也难以调动起学生的学习兴趣。应该从学科理论结合实践层面指出真实情境创设的可行路径。

2.学生缺乏相同或相似情境下的思维进阶培养

初、高中《生物学课程标准》关于科学探究能力的要求，侧重于从科学探究的六个环节去展现，但这些只是一个纲领性、概括性的要求。我们要结合不同学段、不同个性学生思维发展的规律和学科知识编排的逻辑创造性地落实[3]。多数情况下，初高中的实证型探究都是在新的情境下探索，少有是在原初中教材实验的情境基础之上的进一步深化。这样处理的优点是丰富了学生信息涉入量，扩大了学生视野。但缺点也显而易见，绝大多数探究停留在浅层学习，没有让学生思维从横向和纵向得到深度发展，更谈不上深度学习。

3.学生缺少实证型探究活动

实证型的探究过程应该指向基于调查或实验，从证据的推测走向逻辑演绎思维的形成。而证据的获得，应从定性逐步走向定量。反观当下实证型探究，存在不“实证”问题。表现在我们将实验异化为“以讲代做”，即使存在做实验，大多也是按照教材步骤按部就班进行，没有结合当地生物资源特色和学情进行二次开发和设计。不经过实证的实验设计，不仅不利于学生重要概念的构建和科学思维的形成，而且不能凸显生物学课程作为自然科学的本质属性。

4.教师缺少实证型探究活动的经历[4]

随着信息技术对课堂教学的革新，中学生物学探究性实验已从“黑板上讲实验”演变为“课件上播放实验”，实证型探究异化为虚拟的实证。究其原因，教师缺少实证型探究活动的经历最为突出，尤其表现在教师对于设计探究性实验有畏难情绪，存在着无体验、浅层化探究等形式化倾向。

祛除教学任务繁重的外部因素之外，现实存在的问题是，相当一部分生物教师少有实证型探究实验教学的经历，教学效果则必然大打折扣。通过问卷调查高等师范院校生物师范（本科）专业人才培养方案，分析数据得知，师范生教育缺乏探究性实验设计及实践的体验[5]。这个经历不是指从理论到理论的推演，而是探究技能的生疏以及探究实验方案设计能力的欠缺。通过访谈在职中学生物学教师，分析数据得知，绝大多数教师职后教学生涯鲜有实践探究活动的观摩学习[6]。

二、 路径分析

针对上述问题，实证型探究教学可以从以下四个方面进行改进。

1. 真实情境中孕育创新思维

根据情境理论，结合生物学学科实际，这里的真实情境有四个维度：

一是来源于学生生活且有探究價值。应该适应于学生思维能力发展的程度和实验教学的需要。如“观察叶片结构”的实验，教材安排用菠菜，但在实践中发现，菠菜的叶肉细胞较多，不易同表皮进行分离或分离效果不佳。为此，我们将实验改为：探究显微镜下植物（生活中草本植物）叶片结构和气孔结构，这样的观察效果最佳。通过对蔬菜类、中草药类植物实践探究发现，实践教学中可将菠菜改为小蓟，既为学生所熟悉，也增强了观察效果，拓宽了学生视野，达到了“尽信书不如无书”的教学意境。

二是富有当地生物资源特色的情境。如我们学校地处孙思邈故里，西南邻药王山，东南临将军山，野生中草药资源丰富，当地中草药种植历史悠久。目前耀州区孙塬镇黄芩留存面积只有3000亩，宝鉴村全村连片种植有1000亩，中草药种植基地有黄芩、柴胡基地共2个，对学生进行科学探究能力的培养优势得天独厚。利用生物社团或研学活动这种载体，充分挖掘和利用中草药资源，先后探索了黄芩、苍术、党参中草药种植，让学生经历科学探究过程。之后调查了耀州区将军山野生中草药植物资源的分布，学习并掌握科学探究方法，不仅延伸了《课程标准》调查校园植物资源的建议范围，而且为我区培养学生科学探究能力提供了一种行之有效的可供操作的范式。

三是对教材经典实验的改进[7]。对于绿叶在光下制造有机物实验的改进，可以选用银边吊篮，不需要用黑纸包裹叶子。这样一来，丰富了真实情境的类型，锲合了“小而精”的教学理念，符合信息时代人才培养的要求。

2. 相似情境下培养思维进阶

思维进阶理论启示我们，学科教学中需要遵循学生思维的发展进行进阶培养。聚焦相同或相似情境，引导学生不断深入探究，分阶段、分层次拓展探究的深度和拓宽探究的广度。

一是纵向拓展探究的深度。 如人教版七年级下册“唾液淀粉酶的消化作用”，初中阶段探究的重点是：“唾液淀粉酶对于淀粉是否有分解作用”，进行感性认识。2017版《高中生物学课程标准》指导下的人教版高中教材，则在初中的基础之上进一步探究，为什么唾液淀粉酶具有分解作用，进行学理的探讨，从而促进学生思维向深度发展。

二是横向拓宽探究的广度。探究性实验不一定必须是新的探究情境，可以是同一內容，但初高中不同阶段探究的侧重点不一样。如土壤中小动物的调查，初中阶段可以是侧重动物分类的事实性支撑，不仅利于学生建构生物分类的认识，更有利于认同进化与适应观念。高中阶段调查方法可以进一步深化，如标志重捕法的学习，让学生可以在原有情境上发生正迁移。

3. 实践中丰富实证型探究案例

常言道：“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”实践是理论的先导，理论是实践的升华。丰富实证型探究活动的开展，有利于学生树立运用科学思维认知事物的意识，培养解决实际问题的思维习惯和能力。

课堂教学中，要以培养学生生物学科核心素养为切入点，以学生形成科学方法体系和独特的思维方式为落脚点。根据教材实验编排，结合当地生物资源特色和学情，精选探究内容，覆盖不同实证探究类型，用好生物社团这种微型学习共同体，合理分组，实行小组导师制，每一组确定一项探究主题活动，做实、做细研究案例。处理好第二课堂和课堂教学的关系，使课内课外有序衔接。

4. 教师专业化过程中增加探究体验

专业一般代表具有特定知识，是提供高品质社会服务的重要保障[8]。教师专业化是加强教师队伍建设的关键。学校或教研部门应适度增加科学探究的观摩学习活动的频率，适度提升实证型探究在生物学教师专业化方案中的比重，以更好发挥他们在实验教学中的主导作用[9]。

生物学教师实证型探究活动经历的获得对于日后教学生涯的顺利开展有着举足轻重的作用。应该让这一经历既有深度，又有力度。须要改进中学生物学师范生培养方案，从探究技能的获得和关键环节实践、实验方案的设计等方面进行思维体系的重塑，做好顶层设计。实践教学中，定期举办基于实证型探究活动案例的展示，如利用生物社团进行“水泥厂环境下土壤小动物丰富度调查”，等等。探究活动的展示，既促进了生物学教师探究教学技能的提升，也助力了学生学习方式的转变。

三、实证型探究教学发展的趋势

实证是科学探究教学的自然属性。实证型探究作为一种科学研究的方法论，应是生物学教师教学方法和学生学习方式中的应有之义。基于实证的科学态度，应成为学生确立个人生活习惯和行为选择的不二抉择[9]。基于实证的科学精神，应成为学生参与有关社会议题及决策的不变信念。

从专业视角审视探究教学中问题，须要处理好教学、教师、学生这三者之间的关系。真实教学情境中孕育创新思维，应努力用好实践中丰富的实证型探究案例，聚焦相似情境中学生高阶思维的培养，在教师专业化过程中促进思维发展。让实证型探究教学成为连接双主体的桥梁，有力促进科学探究从定性走向定量、从虚拟走向实证、从被动走向主动。虽然实证型探究是未来探究教学的必然趋势，但如何提升探究教学质量、发挥好学科育人价值，须要着重关注以下几个问题：一是学科育人环境的优化;二是实证型探究教师能力的提升;三是课程体系和评价制度的导向。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2017：56-57.

[2] 吴举宏.从三维目标到核心素养 给生物教师的101条新建议[M].南京：南京师范大学出版社，2019：41-42.

[3] 刘健.例谈初、高中生物科学探究能力的梯度培养[J].生物学通报，2018，53（11）：33-36.

[4] Muxiaoyong.science teacher Training in china[J].Science，2013，341：456.

[5] 沈婷婷. 高等师范院校教师教育课程体系改革探索[D].上海：上海师范大学，2016：20-21.

[6] 陈薇. 高中生物学实验教学培养学生科学探究能力的研究[D].武汉：华中师范大学，2019：35-36.

[7] 张文超，李倩.初中生物学提升科学探究素养的教学策略初探[J].生物学教学，2018，43（11）：77-78.

[8] 郭戈.改革开放40年之课程教材教学[M].北京：人民教育出版社，2019：243-244.

[9] 易红郡，姜远谋.实验教学40年：回顾与展望[J].课程·教材·教法，2018，38（06）：14-20.

[作者：刘波（1990-），男，陕西咸阳人，苏州大学基础医学与生物科学学院，陕西省铜川市耀州区孙塬中学，一级教师，硕士生;王立志（1979-），男，陕西西安人，陕西学前师范学院生命科学与食品工程学院，教授，博士;党全明（1963-），男，陕西铜川人，陕西省铜川市耀州区教科体局教研室，正高级教师;雷超（1982-），男，陕西高陵人，陕西省西安交通大学附属中学，高级教师;朱玉芳（1966-），女，江苏常州人，苏州大学基础医学与生物科学学院，副教授，博士。]

【责任编辑   杨  子】