建构科学探究模式 培养生物学科核心素养

朱建兵

[摘   要]“科学探究”模式是新课改背景下的一种新教学模式，旨在引导学生通过科学探究积极主动地获取知识，了解并尝试应用科学家的科学思维来进行探究性学习。高中生物教学中，教师建构科学探究模式，让学生积极参与提出问题、做出猜想、实验操作、验证猜想等一系列探究活动，可有效培养学生的学科核心素养。

[关键词]核心素养;科学探究;高中生物

[中图分类号]    G633.91        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2019）29-0089-02

作为教师，所追求的是采用高效、简捷的教学方式来让学生获取更多的知识和提升自身的能力。“科学探究”模式是一种全新的教学模式。这一模式的施行，需得学生在课堂中占据主体地位，积极主动地应用科学家探究问题的思维展开探究活动，并在探究过程中，获取与掌握相关知识。通过科学探究，教师将学生从固有的思维中解放出来，培养学生的探究能力，提高学生的知识水平，促进学生领悟科学研究的思想和精神，发展学生的核心素养。要在高中生物教学中建构科学探究模式，可从以下几点着手。

一、发现问题，因势利导

伟大的发现往往源自于问题的提出，因此，发现问题要比解决问题更加重要。在建构科学探究模式的前提下，应鼓励学生在课堂学习中，思维紧跟教师的教学进度，及时提出自己的异议，发散自己的思维。这样，有利于教师及时捕捉学生的思维火花和发现学生存在的问题并予以解决。

例如，在教学“抗体”这一知识点时，笔者在讲述了抗体的特性（即特异性、大分子性等）后，再讲解关于单克隆抗体采用小白鼠为实验材料的实验内容。这时，有的学生提出问题：该实验所采用的实验材料为小白鼠，那人是否可以作为实验材料呢？针对这个问题，笔者没有正面回答，而是引导学生思考并鼓励学生提出自己发现的问题，学生在深入思考后，纷纷表示认可这个问题。因此，笔者便向学生逐一解答，如以小白鼠作为实验材料是因为小白鼠与人类的基因组分十分相似，它也有心脏病、高血压等病症，而且生物研究的很多目的均是为了解决人类遇到的问题，因此采用小白鼠作为实验材料最为适宜。而关于人能否作为实验材料这一问题可让学生自行探究。最后告知学生：人类和鼠终是有差别的，而抗体具有特异性，做该研究的目的是为了检验该技术和设想是否具有可行性，而具体在人体上应用，所应用的是该技术，而不是该抗体。学生提出这个问题，反映出学生对抗体基本知识并没有全部掌握，由此也显示了提出问题的重要性。同样类似的还有在学习“减数分裂”时，学生提出问题：雄蜂是如何产生精子，进行减数分裂的？学生能提出这些极具针对性的问题，从另一个层面上反映出他们都经过了认真思考。

而在课堂教学中，教师不应因为担心自己解决不了学生提出的问题，而限制学生提出问题，局限学生的思维。建构科学探究模式的精髓就是培养学生的探究能力，对于无法解决的问题，教师完全可以留待课后和學生一起讨论。这一模式的实施，就是要因势利导地让学生发现问题、解决问题，培养学生的生物学科核心素养。

二、提出假设，实验验证

科学探究重要的一点就是提出假设，假设就是学生将所遇到的问题与所学的知识相联系，通过对问题的深思熟虑，做出一定的逻辑关系分析所得到的结果。因此，在科学探究中，教师应引导学生有依据性地做出推断，提出假设，再深入探究，最后再通过实验去验证假设。

例如，在“叶绿体中色素的提取和分离”实验中，学生在实验操作过程中出现了实验现象不明显的问题，分析后认为是滤液太少、太稀的原因。因此，笔者引导学生设计解决方案。学生思考后认为，可以利用“萨克斯实验”中酒精水浴加热的方式来改善实验条件，并在笔者的指导下提出了相关假设。接下来，利用实验进行验证。学生采用菠菜叶为实验材料，首先进行材料处理，除去菠菜叶中脉，将其剪成细条状;接着设置变量，采用热水浴，温度分别为30 ℃、50 ℃、70 ℃、90 ℃;然后提取滤液，在试管中加入2 mL的乙醇，与菠菜充分接触，封闭管口，浸入热水中进行加热;最后进行含量测定。测定后发现，在热水浴加热中，现象明显，70℃的水浴提取的色素是最多的，检测时，叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素分明。

学生经实验验证假设是正确的，学生会很有成就感，这远比解决一道难题所获得的成就感要大得多，而这种成果，是离不开教师的指引的。学生的假设在教师的一步步“套路”之中得以验证，学生这种发散思维、深入探究的学习方式对培养他们的学科核心素养是很有帮助的。

三、自主设计，优化过程

实验方案的设计最能体现一个学生的逻辑思维能力和对知识点及知识点衔接的理解与掌握能力。因此，在科学探究过程中，教师应鼓励学生在提出假设后，自主设计实验方案，进行实验操作，以有效验证假设，并优化实验操作过程，从而提升学生的科学探究能力。

例如，在教学“酶”这一内容时，学生适时地提出问题：酶对一种物质具有转移性，是否对组成单位相同的两种物质也具有转移性呢？对于这个问题，学生经过思考，提出了假设。此刻，便是引导学生自主设计实验方案的时机，在笔者的引导下，学生选取了2 g淀粉酶和98 mL水配制了酶溶液，并使用淀粉溶液和蔗糖溶液做对比，实验温度定在60 ℃，是不影响酶活性的。最后，使用斐林试剂鉴定是否产生了还原糖。学生在设计实验方案的过程中，笔者认为最大的亮点在于指出蔗糖溶液需现用现配，避免外界因素造成实验偏差。学生的这个方案是没有问题的，且对所有因素都有所考虑。

建构科学探究模式，就是促使学生拥有科学家的思维，能在分析和解决问题时做到有根有据。学生的思维具有逻辑性，思考问题会更加全面，这对科学探究模式的建构和核心素养的培养都具有重大意义。

四、交流反思，碰撞火花

交流是科学探究中必不可少的环节，在交流过程中，学生的探究方法得以完善，同时可将探究成果与其他同学分享。而且在思维碰撞的过程中，学生易于发现自身的不足并且得以反思与弥补。因此，在科学探究过程中，要为学生创建交流互动的良好环境。

例如，在“DNA粗提取和鉴定”这一实验中，由于实验器材有限，每组学生只得到一块纱布用于过滤，在最后分析实验结果时，学生得到的结果与预期不一致，且实验操作的难度也很大。对此，笔者为学生创建了一个交流的平台，让学生进行实验操作方法和实验设计方案的分享，及对实验预期结果的交流讨论。学生在交流中指出：在做此类过滤性实验时，如果最后要获取的是滤液，则会选择将纱布叠为两层，以获取成分较高的滤液，这样滤渣会很少，而若是要获取黏稠物，则要把纱布叠为四层，“随机应变”确保有效过滤。这一交流启发了很多学生的思维，学生纷纷改进自己的方案，最后都得到了预期的实验结果。

这样交流，不但促进学生总结反思，提升学生的思维能力，也有利于学生深入进行科学探究。而这种环境不代表教师可以置身事外，而是要引导学生向一个正确的思维方向考虑，且学生的交流不可以局限于对实验结果的交流，更多地需要进行实验方法上的交流。

“科学探究”这种新型的教学模式非常符合当下的教育背景，它让学生从“应用型”转变为“创造型”，可有效帮助学生形成科学家的思维，使思维更加缜密和具有逻辑性，可以促进学生发现问题、提出假设、解决问题。这种模式最突出的特点就是打破了学生传统、被动的思维方式。对此，在高中生物教学中教师应适时寻找新的教学方法，积极建构科学探究模式，从而培养学生的生物学科核心素养。

（责任编辑 黄春香）