初高中一体化设计，培养学生科学探究能力

刘晓静 王庆红 吴庆红

培养和提高学生的科学探究能力是高中生物教学的重要环节，也是生物课程的核心目标之一。那么，如何在教学中有效地提高学生的科学探究能力呢？

1.设计基于科学探究能力进阶培养的初高中一体化校本课程

精选实验课程，从实验材料、实验技术、实验方式、实验范围、课题研究方面拓展，按照“分子水平→细胞水平→个体代谢→生态研究→生物技术与社会实践”從微观到宏观的层次设计实验内容，将实验内容进行学段水平分类，构建科学探究能力进阶培养的校本课程拓展实验体系。

同时，将实验内容所蕴含的科学探究能力素养水平进行定位分析，设计初一、初二、高一、高二四个学年共六个水平阶段，分别安排相应的实验项目，各阶段知识要求及科学探究能力要求呈递进关系，逐步提高学生的科学探究能力（如下图）。

2.科学探究能力进阶培养的教学策略

根据学生年龄特点和认知水平，初高中一体化设计教学策略，循序渐进地提升学生的科学探究能力，实现各阶段不同的教学目标。

初一年级主要采用总结归纳式教学策略。例如，“观察多种植物细胞”一课，教学流程：学生用显微镜观察多种植物材料→完成实验并进行分析归类→各组交流实验结果，进行分析归纳→概括得出结论。在此过程中，培养学生在观察、提问以及交流等方面的科学探究能力。

初二年级主要采用启发式教学策略。例如，“光合作用探究小实验”一课，教学流程：准备实验装置（不同光照强度下收集的气泡量）→诱发→释疑→转化→应用，让学生体验科学研究的过程，提高实验操作能力、观察能力，以及问题解决能力。

高一年级和高二年级上学期，基于问题情景，主要采用发现式教学策略、支架式教学策略、探究式教学策略、抛锚式教学策略。例如，“尝试提取多种植物色素并用不同方法进行分离”一课采用支架式教学策略，教学流程：搭脚手架（出示“色素山水画”，提示色素提取与分离的方法）→进入情境（学生选择材料用具）→独立探索（学生操作，教师适时提示）→协作学习（进行小组协商、讨论）→效果评价与交流。在此过程中，学生能熟练使用相关仪器，通过观察，科学准确描述生物特征、结构、功能、过程;能设计并制作物理模型;能设计并分析实验方案中的某些环节。在“探究温度对果胶酶催化作用的影响”一课中采用探究式教学策略，教学流程：提出问题（果汁生产企业可能遇到哪些产品品质问题？如出汁率、澄清度等）→猜想与假设（果汁的澄清度与果胶酶的关系）→收集设计方案→实施探究并形成解释（实验操作）→表达、交流与评价→产生新问题。在此过程中，学生能够对实验进行科学规范的解释;能够通过对比、分类实验现象和结果，分析推测产生的过程及机理。

高二年级下学期主要采用STEM项目式教学策略。例如，“番茄不同外植体快速繁殖的比较及微型试管苗‘项链的制作”一课的教学流程：发现问题（外植体成苗率低）→设计解决方法（取不同部位外植体进行组织培养）→利用科学、技术、数学知识实施解决方法（选成活率高、快速繁殖的外植体制作成微型试管苗“项链”）→将解决方法分享并应用推广。学生能够利用现代生物技术手段解决一些特定的生物学问题，展现出科学精神和创新能力。

在本课程实施过程中，学生表现出研究生物学的浓厚兴趣和积极性，学生的能力表现逐级提高。从学习效果来看，学生能够按照年级的升高，依次表现出下列能力的逐步提升：观察→描述→发现现象并提出问题→设计可行的实验方案→分析、解释问题并阐明因果关系→对比、分类现象与结果并由此分析推测过程及机理→对问题提出新的研究方案、新的可行的处理思路→理解现代生物技术并能解决一些特定的生物学问题→交流、思辨、反思与修改，科学探究能力的具体目标要求都能够在学生的能力表现上找到落点。

以问题为中心，学生通过小组合作的形式分析解决问题的教学策略，能够培养问题意识、训练逻辑思维，提升信息提取和交流合作的能力;在问题解决的过程中培养证据意识、辩证思维及创造性思维能力，从而促进思维认知能力群的发展，提升科学思维水平，发展核心素养。

本文系北京市教育科学规划校本研究专项课题“小初高一体化学科关键能力培养的教学策略实践研究”（批号：CDBA19087）课题成果

编辑 _ 于萍