核心素养视域下高中生物探究性实验教学设计策略研究

2022-03-14周丽云福建省福州市福清康辉中学352300

教学管理与教育研究 2022年21期

周丽云（福建省福州市福清康辉中学 352300）

众所周知，探究性实验教学对培养学生科学探究能力发挥了决定性作用。伴随新课程标准持续推进实施，围绕以促进学生核心素养为根本任务的课程教育改革，为提升高中生物探究性实验教学质量提供了新的动力源泉。

一、探究性实验教学与核心素养培育的内在关系

高中生物探究性实验教学，是指立足具体的现实生活情境，挖掘具有探究价值的生物问题，在兼具启发性、引导性的课堂场景中，鼓励学生依托自身知识储备发现问题、判断问题、解析问题，依据生物问题的基本规律与属性，应用科学方法提出实验假设，并在论证中找到解决问题的正确策略与方法的实验模式。高中生物探究性实验教学的价值主要表现：第一，高中生物探究性实验教学，符合科学探究素养的本质要求。高中生物探究性实验教学主张以学生自主探究和联合探究为基本方式，充分激发学生主体潜能，推崇过程性、探究性教学，在以学生为根本主导的实验过程中提高知识的迁移与架构能力，展示探究的全过程。第二，高中生物探究性实验教学，是增强学生探究能力的核心路径。科学探究素养本质上是一种遵循科学规律、秉持科学精神以及强调研究思路的能力。高中生物探究性实验教学，是一种基于建构主义、实用主义和自我效能感为理论根基的教学模式，利用知识建构与转移达到解决实际问题的目的，其符合探究能力培养规律，是一种科学高效的方法。

二、核心素养培育视角下探究性实验教学发展的制约因素

1.高中生生物实验探究能力薄弱

开展生物实验探究，对学生生物学基础具有一定要求，尤其是生物知识的架构与迁移能力。当前，高中学生生物实验探究的基础与知识迁移能力普遍较为薄弱，主要表现：一是学生对开展生物实验探究的兴趣不够。长期以来，学生习惯了被动接受生物知识，动手实验习惯先看教师演示，而后进行模仿，导致学生注重实验知识的记忆，缺乏对实验知识主动探究的意识和兴趣。二是学生缺乏实验探究能力的专项性训练。高中生物教师缺乏对学生自主探究与合作探究的有效引导，极度缺少有针对性的实验指导。

2.高中生物探究性实验教学应用不足

整体来看，生物实验中的“演示性实验”始终处于主导地位，其应用范围最广，应用频率最高，深受青睐。究其原因，演示性实验一般相对比较安全，能够更加直观、高效地展示实验过程与结果，也易于学生掌握实验知识。然而，演示性实验中，学生主动参与意识比较薄弱，主体性地位体现不明显，自主探究能力培养明显不足。部分高中生物教师为了赶授课进度，对实验耗费时间长、难度大、论证结果存在诸多不可控因素的探究性实验应用力度不够，应用总体数量偏少、范围较小。

3.生物教师探究性实验教学资源匮乏

由于日常生物实验教学应用力度与应用范围较小，实验教学资源也比较匮乏，导致很多高中生物教师不能对探究性实验进行深入、系统和全面研究，主要表现：其一，探究性实验基础设施不够完善，主要体现在实验器具、实验材料、实验场所不足，以及部分学校实验时间也无法得到有效保证。其二，探究性实验教学方法比较单一，尤其是与核心素养培育的贴合度较低。部分生物教师沿用传统实验教学思维，未能以核心素养培养为目标导向丰富探究性实验的教学模式，探究性实验教学方法创新性不足。

三、基于核心素养培育的探究性实验教学策略探究

1.贯彻科学原则，加大探究性实验的推广应用

核心素养视域下，要提高生物探究性实验教学实效，就要遵循正确的课程应用设计原则，提高探究性实验应用力度。第一，科学遵循问题导向原则。根据科学探究素养目标要求，以问题为中心，以解决问题为主线，利用有效提问激发学生好奇心与积极性。第二，科学遵循有效探究原则。选取的探究问题要贴合课程大纲要求，贴近学生生活实践，符合学生认知“最近发展区”需要，确保学生任务探究既具有一定挑战性，又具备有效可行性。第三，科学遵循守正创新原则。教育家陶行知先生提出：“教师必须要有健康体魄，农人的身手，科学的头脑，艺术的兴味，改革社会的精神。有发明之力者虽旧必新，无发明之力者虽新必旧；让学生走上创造之路，手脑并用，劳力上劳心。”因此，开展探究性实验教学，必须全方位提升学生解决现实生活中生物问题的能力。第四，科学遵循生活实践原则。一方面，教师在创设实验情境时，应根据实验重点知识，选择贴近学生生活化的场景营造教学情境，带给学生一种亲切感与熟识感；另一方面，应注重加强引导学生由课内实验向课外实践延伸，利用实验知识解决现实生活中的实际问题。

2.明确目标设定，增强探究性实验实施效果

要增强探究性实验的实施效果，必须明确落实核心素养各要素的任务目标，确定实验重点内容。高中生物核心素养涵盖了以理解生命现象为基础的生命价值观念素养，以基于分析事实、证据为手段的科学思维素养，以观察、提问、假设、论证为基本路径的科学探究素养，以理性分析、判断与解释为基本方式，解决社会现实问题的社会责任素养四个维度。探究性实验的目标设定，必须立足这四个维度，具体来说：首先，要树立正确生命价值观念的探究目标。引导学生树立正确的生命观念，是生物教学的首要职责。生物课程中，例如“稳态与平衡”“遗传与变异”“生物与环境”等诸多内容，都应当融入生命观念的教育。其次，要重点培养学生以收集证据和求证意识能力为导向的科学思维目标。在探究性实验中，要引导学生尊重事实依据，秉持科学严谨、求真务实的实验态度，掌握科学思维方法，客观全面地认识事物。科学思维目标设定应注重汇集、归纳、概括、演绎等探究方法的应用，引导学生掌握发现问题、分析问题、推理假设、实验设想、方法选取、实验论证等技巧。比如，在“探究酵母菌呼吸方式”探究性实验中，设置有氧与无氧两种实验环境，模拟酵母菌的呼吸方式，引导学生观察不同环境下酵母菌呼吸产生的物质，并利用物质鉴定原理进行判断、验证。再次，合理制定科学探究目标。探究性实验教学中的科学探究素养目标设置，既要包含个体层面的自主探究目标，也要包含小组合作探究目标。个体探究应侧重于自主提出问题、明确探究思路方法，找到解决问题的路径，验证实验结论，保证研究结果的科学性与正确性等；合作探究应注重实验任务分解、明晰解决思路、合作精神培养以及观点碰撞交流等，核心目标是在促进学生自主探究能力的基础上强化团队合作意识。最后，制定科学合理的社会责任目标。从核心素养的本质要求来看，利用生物知识解决现实问题是生物教育的根本任务，也是学生生物学知识学以致用的社会责任素养。探究实验中对于社会责任感的培养应当注重从挖掘社会热门生物议题入手，渗透保护环境、人与自然和谐共处、构建节约型社会等社会责任内容。

3.丰富实验方法，创新探究性实验教学模式

高中生物教师要依据核心素养培育目标，及时调整探究性实验教学方法，创新实验教学模式。一是要充分汲取生活化生物知识构建教学情境，激发学生探究欲望。比如，生活中酵母菌发面蒸馒头为何可以变得多孔而松软？此问题引导学生探究酵母菌的呼吸方式。二是要充分利用科学思维中的“猜想与假设”，开展探究性实验教学，鼓励学生在推测中发现问题，并找到解决思路。比如，根据生活中粮食密闭发酵可以酿出酒的现实，引导学生大胆猜测——酒精源自酵母菌的无氧呼吸，鼓励学生探究和验证。三是要不断丰富和创新探究性实验的形式。可以适当引入虚拟实验、“线上+线下”混合式实验等多种实验教学模式，不断增强学生学习新鲜感。注重加强基于信息技术的多元化、多场景、立体化应用，不断创新和丰富AI、VR等先进的可视化技术教学应用模式，激发学生对实验原理、过程、结果的探索激情，从而达到拓展学生思维空间、提高思维想象力的教育目的。四是要将探究性实验由课堂和实验室向课下生活进行延伸。高中生物教师要摆脱探究性生物实验仅在学校内部的局限，制定适合课下探究的实验题目，鼓励引导学生利用生物学知识开展课下小实验，以增强科学探究能力。

4.实施多元评价，优化探究性实验教学体系

探究性实验教学是一项具有较高难度的教学模式。高中生物教师必须通过构建高效的实验课堂，拉近学生与生物学科知识之间的距离，以问题驱动的方式，激发学生学习兴趣与探究热情，引导学生在实验探究过程中发现问题、掌握规律、解决问题，真正落实核心素养的培养目标。事实证明，高中生物学探究性实验教学对促进学生生物核心素养，尤其是科学探究素养具有重要的促进意义，要实现探究性实验教学体系建设的闭环管理，必须建立多元化的评价与反馈机制。其一，学校应注重加强组织领导，将探究性实验教学纳入学校层面的教育教学改革评价体系，真正将落实促进核心素养的实效作为衡量教师教学改革的指标依据，提供鲜明、有力的改革目标指引。其二，要明确设立专门的教育研究组织机构，构建以教研室为单位的探究性实验教学研究小组，针对探究性实验进行专题研究，并有计划地对生物教师进行评价性指导。其三，要增强评价反馈的价值效应，教师应积极主动地进行自我评价，从探究性实验的应用力度、课堂效果、问题反馈等层面建立科学高效的评价体系。