基于“精准教学”视角例谈科学探究能力的培养

甘耀平

摘要：概述如何在高中生物学教学中通过精做教材实验、精学生物学史、精设实验专题、精准数据评价等途径提升学生的科学探究能力。

关键词：精准教学;科学探究;实验教学

中图分类号：G633.91 文献标志码：B

精准教学（Precision Teaching）是基于斯金纳的行为主义学习理论而提出的，主张学习即操作性条件反射，以流畅度作为衡量学生学习发展的指标。精准教学是一种高效的知识与技能的教学方法，可促使学习者取得学业进步，也是补救学习者学习能力不足的有效策略。在学生发展的核心素养体系中，科学探究是核心素养的重要组成部分，也是高中生物学学科核心素养的构成要素。如何通过精准教学提高学生的科学探究能力，笔者在教学过程中进行了积极尝试。

1精做教材实验，在实践中提升科学探究能力

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称《新标准》）在教学实施建议中明确提出要加强和完善生物学实验教学，指出实验教学是生物学课程的特点，也是生物学教学的基本形式之一。实验教学是促成学生生物学学科核心素养的重要支撑。培养学生的科学探究能力，教师应加强生物学的实验教学，增加学生动手实践和体验的机会。

例如，在进行“检测生物组织中的糖类、油脂和蛋白质”实验教学时，除了给学生提供白梨、花生和豆浆三种典型实验材料，教师还可提供甘蔗、番茄、西瓜、面粉、食用油等常见材料。在实验教学中，教师可引导学生思考：教材为什么选择梨、花生和豆浆作为典型的实验材料？有其他替代的材料吗？如果用其他材料进行实验，结果又会如何？每一种生物组织是否只含一种物质？能不能通过本实验检测出一种生物组织中含有的不同物质？这样在教材原有验证性实验的基础上，通过提供更为丰富的实验材料，使原本的验证性实验具有了一定的探索空间。在实验中，教师激发了学生的主动思考和积极探究，使学生对实验原理、实验材料的选择和实验操作要求等都有了更深刻的理解，在强化生物学概念的同时，也培养了学生科学探究能力。《考试说明》明确规定了19个生物学实验，这些实验涉及大量生物学实验的基础方法和基本技能，是高中生物学课程的基础，也是生物学课程价值的体现。教材中的每个实验都涵盖了实验目的、实验原理、实验材料、实验步骤、实验结果和实验结论等实验的组成要素。教师只有重视实验教学，引导学生精做教材中这些基础实验，才能使学生身临其境，真正提高学生的动手能力和科学探究能力，发展学生的生物学学科核心素养。

2精学生物学史，在模仿中提升科学探究能力

生物科学史反映了科学家的探究活动与方法，能够为学生理解科学探究，掌握科学方法提供范例。《新课标》在实施建议中也提出要注重生物科学史和科学本质的学习。学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路，理解科学的本质和科学研究的思路和方法，学习科学家献身科学的精神，这对提高学生的生物学学科核心素养很有意义。教师组织学生对生物科学史中的这些经典实验进行精心学习，有利于培养学生的科学思维，有利于学生在模仿中提高科学探究能力。

例如，对生长素发现史的教学，浙科版的教材介绍了达尔文父子实验、丹麦植物学家波森·詹森实验和温特实验，每个实验都蕴含了生物学重要的科学实验思想和巧妙的实验设计方法。在学习达尔文父子实验时，教师可提出以下问题，以引发学生的探究学习：如何设计实验证明植物幼苗具有向光性？如何设计实验证明向光性与尖端的存在有关？如何设计实验证明植物感光部位在尖端？该实验能得出什么推论？在学习波森·詹森实验时，教师可引导学生思考该实验的自变量和因变量分别是什么，无关变量有哪些？该实验能得出什么结论？在学习温特实验时，教师继续引导学生思考，温特对波森·詹森做了哪些技术改进？温特在实验中如何控制实验变量？该实验有哪些对照方式？温特实验能得出什么结论？教师通过精心设问，引导学生精心思考，让学生真正体验科学探究的一般过程，理解实验设计应遵循的基本原则，并将这些科学的思维品质和科学方法内化为自己的思维方法和行为方式，学会按照科学家们认识世界的方法去从事学习和研究，学会独立观察问题、提出问题、分析问题和解决问题，提升学生的科学探究能力。

3精设实验专题，在强化中提升科学探究能力

精准教学理论指出，教学就是提出学生应达到的目标并对学习过程进行控制，辅以训练、反馈和纠正性补救等措施，形成所要求的行为即达到目标并立即给予强化;对于那些偏离目标或未达到目标的行为，则在不断强化的前提下进行纠正。《考试说明》对科学探究能力的考查主要包括：能将高中教材实验所涉及的方法和技能进行综合运用;能设计实验，提出或完善实验思路，并能对实验现象和结果进行分析、解释和處理;能对一些生物学问题进行初步探究;能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。教师应结合这些能力要求进行实验专题教学，在专题强化中切实提高学生的实验综合能力。

实验专题可以从判断实验类型、明确实验目的、分析实验原理、选择实验材料、设计实验步骤、预期和分析实验结果、得出实验结论等方面进行系统教学和复习。实验类型可分为验证性实验与探究性实验。前者是验证研究对象的己知属性、特征及与其他因素的关系;后者是探索研究对象的未知属性、特征及与其他因素的关系。实验目的描述的是自变量对因变量的影响，实验原理是利用适当的实验材料，阐述自变量引起因变量变化的原因。实验目的的考查曾在2013年浙江省实验题中出现，而实验原理的考查在2018年4月选考和2019年4月浙江省实验题中均出现过，特别是原理的回答得分率都不高，教师在教学中需加以重视。实验步骤的设计和完善是最常见的考查方式，2017年11月选考和2019年4月选考浙江省的实验题中均以考查实验步骤为主。设计实验方案要依据单一变量原则和平行重复原则，合理进行实验分组，注意掌握实验步骤书写的一般方法，提高得分率。实验结果预测常通过表格、坐标曲线或文字描述等表达方式进行考查，教师应注意培养学生图表设计的基本方法和格式，提高学生的答题规范。在实验专题教学中，教师通过优选实验试题辅以针对性训练，对达到目标的学生给予强化，对于那些偏离目标或未达到目标的学生在强化中进行纠正，最终实现目标达成。教师通过精心组织和设计实验专题教学，在不断强化中提高学生理解与表达能力、实验与探究能力等实验综合能力。

4精准数据评价，在反馈中提升科学探究能力

精准教学中的最大“精准”在于教学评价，而衡量教学是否达到目标、学生是否真正掌握知识或技能，关键在于检测学生学习的行为过程及其反应。信息技术的发展为精准教学提供了强大的技术支持。在教学过程中，教师可以根据学生日常的练习、测量与记录情况，并通过频繁监测学生的学习行为状态采集相应的数据，以获得学生的发展情况。提升学生的探究能力，还需要教师在教学中结合个性化的精准数据，及时反馈，不断强化。

例如，基于网络的阅卷系统给教学诊断和评价带来了极大便利。每次阅卷后系统会自动生成各种考试数据，教师通过信息化条件下产生的大数据，对学生每次考试的实验试题答题情况进行分类汇总和精准分析，精准定位学生在训练过程中知识掌握的薄弱点，分析典型错误，精透研究学生在知识和技能上存在的不足，与学生共同探讨、交流，提炼出解决问题的方法和策略，并通过变式强化训练及时反馈目标达成情况，在诊断——反馈的循环过程中不断提升学生的科学探究能力。在教学过程中，教师利用大数据技术，使教学评价和能力培养更为及时、精准和个性化，也更为有效。