基于智慧课堂的高中生物学科学探究素养的培养策略

文 / 王五侠

引 言

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课程标准》）明确了如何在信息环境中引导学生学习，并提出了诸多建议。例如，灵活利用现代教育资源，为学生呈现图片、视频等内容；创设教学情境，引导学生自主参与等。同时，《课程标准》指明了生物学教学目标：培养学生生物学学科核心素养。生物学学科核心素养由四大维度构成，科学探究素养是其中之一。科学探究素养是发现现实世界中的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论的能力[1]。从《课程标准》可以看出，现代化教育资源是培养学生核心素养的有力手段。例如，电子白板是智慧课堂的助力，是一种技术成熟的信息化教学平台，有智慧黑板、交互式智能平板等互动设备；有黑板投影展示、智能笔等教学辅助工具；有电子易课堂、班级优化大师等辅助软件[2]。教师在生物学课堂上使用电子白板，可以直观展现现实世界中的生物学现象，使学生发散思维，发现生物学问题，由此展开探究。所以，在高中生物学教学中，教师应以《课程标准》为指导，以智慧课堂为依托，以电子白板为“工具”，以教学内容为依据，以不同教学环节为立足点，采用多样化策略，引导学生积极探究，使其认知生物学内容，同时发展科学探究素养，进而达成预期目标，提高生物学教学质量。

一、课堂导入：创设情境，调动探究积极性

电子白板具有化抽象为直观的效果。直观的生活场景，或实验场景，可以吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣。因此，在生物学课堂教学中，教师可立足课堂导入环节，联系教学内容，在电子白板上展现相关场景，创设教学情境，调动学生的探究积极性。

以“酶的作用和本质”为例，在课堂导入环节，教师可以在电子白板上展示两个场景。场景一：上午最后一节课时，部分学生饥肠辘辘；场景二：斯帕兰扎尼的“鹰与笼子”的实验。在学生观看时，教师可以围绕不同场景，提出不同问题，如“食物在什么物质的作用下被消化了呢？”“在实验中，食物到哪里去了？为什么使用金属小笼？”等。此时，学生会走进生活情境中，边观看边思考。部分学生会因此产生探究兴趣，并主动与小组成员交流。在交流时，学生能够迁移生活经验和生物学认知，提出不同看法，碰撞思维，得出结论，如“食物在消化酶的作用下被消化”“消化分为物理型和化学型这两种方式”。之后，教师可以鼓励学生毛遂自荐，阐述结论。教师还要把握时机，继续引导：“化学型消化依赖于什么物质？”部分学生能够据此拓展思维，想到“细胞内可能存在某种物质，这种物质可以帮助人体消化食物。”此时，教师可以趁机引出本节课内容，和学生一起探究“酶”。

由此可见，教师利用电子白板展示场景，可以引导学生进入问题情境。在问题情境中，学生会产生强烈的探究兴趣，不断思考问题，主动与他人交流，进而建构生物学认知，发展科学探究素养。

二、课堂讲解：师生互动，进行多样化探究

（一）师生互动，进行自主探究

学生是探究生物学的主体。电子白板功能多样，且操作简单。学生操作电子白板的过程，正是其自主探究的过程。在此过程中，学生会直观建构生物认知，同时发展生物学科学探究素养。所以，在生物学讲解环节，教师可以将操作交互式电子白板的权利交给学生，并应用适宜方式，如提出问题，呈现任务等，使学生进行自主探究。

以“细胞的能量‘通货’——ATP”为例，在导入课堂后，教师可以向学生提出问题：“ATP有哪些特点？”为使学生顺利解决此问题，教师可以提出如此要求：“请大家试着用不同的图形替代ATP的各个部分，建构一个完整的ATP。”在问题和要求的双重作用下，学生会边思考边动手，尝试建构生物学模型。在此过程中，部分学生在生物学认知的作用下，能够建构出ATP的结构模型。然后，教师可以从中随机选择一名学生，鼓励其到讲台上操作电子白板，展现ATP的结构模型。

（二）师生互动，进行合作探究

师生互动的过程，是以学定教的过程。在此过程中，教师能够了解学生的学习情况，并进行指导。电子白板是展现学生学习情况的“法宝”。如在生物学课堂上，教师可以在电子白板上展现学生的实验过程，并进行指导，使学生深入探究，建构深刻认知[3]。在生物学教学中，教师可以立足教学需要，引导学生合作探究，并利用电子白板展现其探究成果，增强学生认知。

以“植物细胞的吸水和失水”为例，在课堂导入环节，教师可以在电子白板上播放渗透现象视频，呈现其装置。在课堂讲解环节，教师则可以在电子白板上展示植物细胞结构图。同时，教师可以向学生提出合作任务：“电子白板上展示了渗透装置和植物细胞结构图。请大家与小组成员一起观察、对比，针对导入环节的问题（植物细胞在何种情况下会吸水和失水，当外界溶液浓度过高时，细胞会怎样等问题），提出猜想。”在此任务的作用下，学生拓展思维，类比分析，会提出各种各样的猜想。如“当外界溶液浓度比细胞液浓度大时，植物细胞会失水”“当外界溶液浓度比细胞液浓度大时，植物细胞会死亡”。对此，教师可以不做点评，提出实验任务：“请大家和小组成员合作，设计、操作实验。其中，前三个小组成员请用质量分数为0.3g/ml的蔗糖溶液进行实验；后三个小组成员请用质量分数为0.5g/ml的蔗糖溶液进行实验。”

在实验任务的驱动下，各组成员开放思维，依据本组的猜想，合作设计实验方案，并动手操作。在学生合作时，教师要巡视课堂，了解情况，及时指导学生设置渗透装置，控制自变量和因变量。同时，在实验的过程中，各组要配备一名成员用手机录像，记录实验过程。

在规定时间结束后，教师可以从前三个小组和后三个小组中，各随机任选一组，让其把实验录像发送到电脑上，并上传到电子白板。其他学生要认真观看，经历实验过程，与直观的实验现象“互动”。例如，前三组中的一组成员制作洋葱鳞片外表皮临时玻片。在显微镜下，一个紫色的中央大液泡出现在眼前。接着，小组成员将浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液滴加到临时玻片的一侧，并用吸水纸在另外一侧进行吸引。在显微镜下，一个变小且颜色加深的液泡出现在眼前。然后，小组成员将清水滴加到临时玻片的一侧，并用吸水纸在另外一侧进行吸引。在显微镜下，一个变大且颜色变浅的液泡出现在学生眼前。

学生通过细心观察，能够直观地获得实验现象，得出实验结论。教师则要及时做出总结，使学生完善认知。

实践证明，在电子白板的助力下，学生能够经历实验过程，获得实验现象，直观得出实验结论，加深对生物学知识的理解。

三、课堂练习：呈现练习，解决生物学问题

课堂练习是学生解决练习题的环节，也是学生进行科学探究的活动[4]。在此活动中，学生会积极思考，迁移已有认知，解决相关问题，增强生物学认知，同时发展科学探究能力。所以，在生物学教学中，教师可以立足课堂练习环节，依据学生学习所得，在电子白板上呈现相关练习题，让学生解决问题。

以“细胞的增殖”为例，在课堂上，学生体验了多样化的探究活动，逐步认知了动物和植物的有丝分裂。在课堂练习环节，教师可以操作电子白板，播放视频“植物细胞的有丝分裂”。结合视频内容，教师可以向学生提出问题：“植物的有丝分裂和动物的有丝分裂有哪些区别？”在教师提出问题后，大部分学生能够积极思考，回顾课堂学习内容，积极作答。例如，有的学生提道：“植物有丝分裂与动物有丝分裂的最大区别是植物的有丝分裂前期，其细胞直接由细胞两极发出的纺锤丝形成纺锤体。末期，在赤道面的位置形成赤道板，由此慢慢地形成细胞壁。”教师要及时肯定学生的良好表现，并可向学生提问：“赤道板和赤道面之间有怎样的联系和区别？”同样，学生迁移课堂认知，解决问题。

如此课堂练习使学生进入了具体场景中。在具体场景中，学生能够积极思考，迁移已有认知，认真解决问题，顺其自然地增强课堂认知，提高科学探究水平。

四、课堂总结：播放视频，梳理课堂所学

梳理课堂所学是学生完善课堂认知，提高科学探究素养的必经之路。经历课堂学习过程是学生梳理课堂所学的重要方式。在生物学课堂上，学生不断地体验生物学探究活动，建构了生物学认知，为梳理课堂所学提供了便利。电子白板具有录像功能，可以记录课堂教学全过程。在课堂总结环节，教师可以先观看录课内容，提取重难点内容。接着，教师将其发送给学生，并提出相关问题或任务，让学生边观看视频，边梳理重难点内容，提升认知。

以“酶的作用和本质”为例，教师从录课内容中，提取了“酶的作用”和“酶的本质 ”这两项内容，精心加工，制作成微视频。接着，教师在电子白板上播放微视频，在播放的同时，提出任务：“请大家观看微视频，思考问题：酶能降低化学反应的活化能，其作用有怎样的特点？其本质是什么？”在问题的作用下，大部分学生认真观看微视频。在观看的过程中，学生能够积极思考，再次经历课堂学习过程，联想相关知识点及探究方法。

在播放微视频后，教师可以选择一名学生，鼓励其描述酶的作用特点与本质。在该学生描述时，教师可以鼓励其他学生进行评价。在评价过程中，学生可采用赏识法，对发言学生的良好表现进行赞赏；同时，教师要发现发言学生的知识漏洞，有针对性地进行指导，帮助其完善认知。最后，教师可以综合各学生的展示情况，系统概述本节课内容，使学生加深理解。

如此总结，可以使学生查漏补缺，完善建构认知，加深对课堂所学的理解。同时，学生会因此获得满足感，增强科学探究欲望，继续体验科学探究活动，发展科学探究素养。

结 语

综上所述，在高中生物学教学中，教师可以以智慧课堂为依托，结合教学需要，灵活应用电子白板，创设多样的探究活动，如创设情境，组织建模活动，开展实验活动等，使学生产生探究兴趣，解决问题，及时总结，掌握生物学知识，发展科学探究素养，增强生物学学习效果。