在科学探究活动中培养学生的质疑思维

张丽辉

(上海市沪新中学 上海 200129)

学贵有疑，小疑则小进，大疑则大进。“疑”即为疑问、质疑之意，质疑不仅包括疑问而且还有探究和求实的过程。质疑思维是通过“为什么”的提问，综合应用知识与技能在原有条件基础上产生新观念、新方案的思维，是创新的前提和探索的动力，是科学探究和成果创新过程中不可缺少的思维方式[1]。

1 质疑思维在科学探究过程中的应用

学生的学科核心素养是在实践活动中逐渐形成的，生活实践中存在着不同复杂程度的情境或学习体验，教师在选择和创设合理情境过程中，通过引导学生产生质疑、形成问题、开展论证、进行合作、探究求证。

在实际教学工作中，如何引导学生进行科学探究，充分发挥教师在科学探究过程中的引导作用，怎样发现并确立课题是探究活动的关键所在。首先从科学探究的第一个环节入手，即如何产生问题，发现有价值有意义的问题并确立课题。教师应积极引导学生将质疑思维迁移到科学探究过程中，提高质疑能力，培养质疑思维，对现实生活中的生命现象、生活情境或是日常实践，多提个“为什么”，形成假设，认真求证求实，体验科学家的探究之路。经过实践摸索，笔者从异常数据、异常现象和生物学规律着手，通过不断质疑、形成假设、反复论证、认真筛选、确立小课题，引导学生进行科学探究。

1.1 质疑异常数据 在具体的探究过程中，我们经常会遇到一些异常数据，对此笔者带领学生认真分析造成数据异常的原因，从实验设计、变量控制、实验操作过程、实验记录环节等方面着手排查，排查异常的原因。以“中华虎凤蝶食量与能量转换率初步探究”为例，中华虎凤蝶是国家二级保护动物且为狭食性蝶类，将它的食物马兜铃科杜衡从野外引入校园半封闭式人工生境中，带领学生对中华虎凤蝶的食性与食量、生活史、成活率、化蛹率、羽化率进行观察。在我校的人工生态系统中，幼虫的食物链单一(杜衡→中华虎凤蝶幼虫)，引导学生从能量流动角度分析生态系统的能量流动特点，结合我校蝴蝶园中华虎凤蝶的养殖，对中华虎凤蝶的食量进行了统计和能量转换率的计算，结果令人感到很意外，杜衡到中华虎凤蝶的能量传递率仅为4.54%，为什么是这样的数据？与生物学教材中能量金字塔1/10定律存在显著差异。面对经典数据，笔者引导学生从实验各环节进行一一排查是否存在失误或偏差，查阅文献资料后了解到这个经典的能量传递率的由来[2]。通过此次探究活动，学生认识到该食物链的能量流动效率之低，进而认识到杜衡的数量对中华虎凤蝶数量的限制，深刻地体会到自然界中华虎凤蝶数量稀少的原因除了自身繁殖特点以外还有受食物——杜衡数量的制约。由于杜衡具有一定的药用和经济价值，人们过度挖掘杜衡，也间接制约了中华虎凤蝶的数量。通过该课题学生充分感悟到保护中华虎凤蝶和保护其食物资源及栖息地的重要性，为保护中华虎凤蝶提出合理建议。学生的主动探究能力和创新精神都有所提高。

1.2 质疑异常现象 2016年春，学生发现在校园人工草坪上出现了一种不知名的粉色小花，螺旋形花序，笔者带领学生对该花进行检索鉴定，确定这是兰科绶草属绶草。这引起了我们的关注： 为何往年不见今年出现？为何出现在人工草坪？经过质疑和思考后，课题小组学生开始查阅文献和上海地区近年来的气象资料，发现2016年春的降雨量及降雨天数均高于往年。由于降雨，人工草坪的修剪频次下降了，使得绶草能够充分生长并顺利进入花期。为何绶草常见于人工草坪？是不是生物因素影响绶草分布和生存呢？于是笔者带领学生展开调查，随机划取样方，对样方内的植物多样性及种群密度进行调查，发现样方内的优势物种是禾本科的早熟禾、狗牙根等植物，后经文献确定绶草的生长需要亲密的伴生植物。于是，形成了新的探究课题“上海地区绶草及其伴生植物种群密度和生物多样性调查”，从样方内植物的科属分布、种群密度及生物多样性角度分析影响绶草生存的生物因素。学生经调查后发现禾本科的早熟禾、狗牙根等禾本科植物是绶草的亲和伴生植物，充分认识了为何绶草常见于人工草坪内，为保护绶草及人工栽培提供了理论依据。经历了该课题，学生的检索技能和野外调查技能有了明显进步，初步形成保护绶草的社会责任感。

1.3 质疑生物学规律 群落演替是指群落随着时间的推移而发生的有规律的变化，生物群落的演替结果是一个优势群落代替另一个优势群落。那么校园草坪上的植物群落更新是如何进行的？是否符合群落演替的一般规律？带着这样的质疑，在绶草探究性课题结束后，笔者带领学生继续对绶草的样方保护和观察。经过一年半的时间，植物构成在悄然发生，人工草坪样方内和样方外植物的优势物种变化相当显著，这样的现象也引起我们的关注。学生对样方内植物进行了调查，从科属分布、种群密度、生物多样性指数等方面分析了物种组成的变化，结果发现： 优势物种由原来的禾本科植物变为菊科植物，这其中就是以加拿大一枝黄花、小飞蓬、春飞蓬为代表的菊科植物。随后学生从入侵途径、光合特性、繁殖特性、抗逆性等方面进行调查，了解这些世界级恶性杂草的危害，形成并确立新的研究课题“人工草坪菊科入侵植物的调查与防治”，通过小课题形式对人工草坪上的外来入侵物种的危害及防治进行进一步探究。由于加拿大一枝黄花、小飞蓬、春飞蓬等菊科植物发生快且幼苗和成株的叶型差异大，难以识别和区分，在草坪的管理上存在一定困难，学生绘制了这些菊科植物幼苗与成株的对比图，以便学校绿化部门辨识与清除，根据其危害发生特点对人工草坪的管理提出具体措施。实践活动有效提升了学生的生物学学科核心素养。

2 实践反思

质疑是创新的开始，疑问是质疑思维的关键。对于新奇或权威的事物一定要有质疑的勇气和能力。运用质疑思维，能培养创新精神，提升创新力。在教学实践中组织学生探究活动对教师而言也是一件极有意义的事情，打破传统教学模式、教学行为，充分发挥教师的主导作用。教师不断主动学习，充实知识构架，增加跨学科知识与技能，增强科学探究活动设计的科学性。这也是教师自我提升的过程，游弋于学科知识体系之中才能真正体会到学科的精髓，积极尝试在核心素养导向下的科学探究活动，教师与学生才能共同进步。