利用探究实验培养学生的生物学核心素养

■天津市武清区杨村第一中学 王 旭

生物学是一门基于实验的学科，探究性实验是其重要组成部分，探究实验可培养学生的核心素养，有利于提高学生独立获取知识的能力。但受各种因素的影响，教师容易将探究性实验作为验证性实验进行讲解，学生在实验前已经知道实验结论，教师再讲解实验操作步骤，让学生按照已有步骤进行实验，导致学生没有任何思考空间、创新的机会。在这种“重结果、轻过程”的授课模式下，学生学习的自主性和能动性几乎完全丧失，学生只知其然而不知其所以然。

一、开展探究实验的意义

教师可通过引导学生亲历探究实验，培养其良好的科学思维，并形成一定的科学探究能力。探究性实验与验证性实验的主要区别是前者实验结果不确定，这对于学生养成敢质疑、能接受质疑的品质非常重要。此外，开展探究实验教学能够为学生提供更多观察、思考的空间，这对于提高学生的创新能力十分有效。在探究实验中，学生对于待探究的问题可作出不同的假设，针对不同的假设讨论出合理的实验方案，对实验结果进行预测，在调动学生的探究欲望的同时能使其从根本上明确实验原理。另外，探究性实验可充分激发学生主动学习的内驱力，学生在探究实验的课堂上将能够做到积极思考、主动发言、乐于探讨。

二、利用探究过程培养学生的核心素养

探究性实验能让学生在活动中学习，在活动中思维，在活动中发展。学生是课堂的主人，学习的主动权应该握在他们手中，教师只是活动的组织者，应积极搭建平台，让学生亲历实验探究，在课堂上发展学生的核心素养。

（一）通过问题串引导学生开展探究

探究性实验中，实验设计是核心内容，如何引导学生完成实验设计是教学中的重点也是难点。尤其是高中低年级的学生接触生物学时间短，思维局限性大，很难单独完成合理且完整的实验设计方案。因此在此过程中，教师需要做好充分的引导工作，通过问题串引导学生开展探究。

在“探究植物细胞的吸水和失水”的实验中，在学生进行实验设计前，教师设计的引导的问题串可以为：第一，如果假设正确，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞会出现什么现象？当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞会出现什么现象？第二，如何提高或降低外界溶液浓度？第三，如何观察到细胞吸水或失水？需要用什么工具？

在“探究影响酶活性的条件”实验中，核心假设有两个：第一，温度会影响酶活性。第二，pH会影响酶活性。针对第一种假设提出的问题串为：准备选择哪种酶作为实验材料？为什么不选择H2O2酶作为实验材料？如何设置实验的自变量？需要考虑哪些无关变量？针对第二种假设提出的问题串为：准备选择哪种酶作为实验材料？准备设置哪几个pH数值？怎么设置对照组？怎样将溶液调至预设pH？

实验设计是探究实验的灵魂，教师不可为了追求课堂效果而禁锢学生的思维，应放手让学生去思考、讨论，最终得出最佳设计方案，这对于提升学生的科学思维、科学探究能力至关重要。

（二）保证学生安全、正确地进行实验

在实验课的课堂上，学生兴奋活跃，纪律容易变差，因此，教师在保证学生安全的前提下利用正确的操作步骤进行实验尤为重要。学生在动手操作前，应设计好实验方案，保证小组内有明确的分工。教师还可以在课下多组织兴趣小组活动，培养学生的动手操作能力，课上将兴趣小组同学分散至各课堂学习小组，可以有效地保证实验顺利进行。开展实验也是探究实验的重要一环，在实验过程中，教师应将自己定位为学生实验的指导者，将学生为实验操作的实施者。全程监督学生的实验过程，以便做好及时的引导和错误纠正。

（三）指导学生进行实验分析，培养学生的科学探究能力

首先，教师应在实验环节中，多检查学生是否认真做好实验结果的记录，不仅要记录符合预期的现象，也要将实验中遇到的问题、与预期结果有偏差的现象进行正常记录，为实验分析做好充足准备。其次，教师应教会学生分析实验的一般方法，引导学生利用实验事实进行科学推理，对于学生提出的新思想、新举措，教师应及时给予评价和肯定，激发学生思考的内驱力。最后，多组织学生进行组内和组间分享交流，使学生充分意识到群策群力的力量，培养学生的群体意识、团结合作精神。

在“探究植物细胞的吸水和失水”的实验中，学生在进行实验时的确观察到细胞发生失水和吸水现象，但实验后学生无法将观察到的现象与水分进出植物细胞的原理进行联系。教师可再次带领学生进行实验记录表格的分享，通过实验记录表格的重现，学生不难明确水分可以自由通过原生质层，而蔗糖不可以通过，原生质层相当于一层半透膜，水分进出植物细胞是其渗透作用的表现。

实验分析得出结论是探究实验的最后一个环节，依据此环节学生可以将实验事实转化为科学结论，充分发展自身的科学思维。

三、结语

中学开展的探究性实验与科学家从事的科学探究有本质区别，在科学上，我们探究的实验已有正确的结果、结论。而课堂中的探究实验初始目标是教会学生探究实验的一般方法：基于现象提出值得探究的问题，作出假设并尝试回答问题，自主设计实验并尝试验证假设，通过实验观察记录现象，最终分析实验并得出科学结论；进阶目标是利用探究实验发展学生的科学思维、科学探究能力；终极目标是加以适当的引领，使学生的生命观念和社会责任在探究过程中得到长足发展。现阶段初始目标基本均可达成，但要达成进阶目标以及终极目标还需要我们在教学过程中不断总结探究实验教学的方式方法，为学生的生物学核心素养发展提供强有力的保障。