指向核心素养的生命科学探究能力提升的实验教学研究

姚乃隼

传统的实验课教学模式一般都由教师讲授、演示和学生实验三部分组成，学生先观看教师的演示操作，然后尝试模仿教师的操作过程。这种教学过程可以提升多数学生的实验操作技能，但是在观察与发现问题、提出假设与总结、讨论与知识迁移等方面能力的培养却有所欠缺。这种教学模式不利于学生的思考能力、动手能力的锻炼，无法培养学生的形象思维和创造性思维能力，也不利于学生探究能力的发展。有鉴于此，笔者探索通过对生命科学的传统教学模式、教学理念以及实验课授课方式进行改进，如在课堂上创设真实情境、让学生自主选择实验材料，自主设计实验等，指导学生辩证地分析实验结果，反思实验设计的合理性，通过生命科学实验活动，深度体验实验探究的过程。

一、培养学生兴趣与能力

（一）提升学生对实验的兴趣

兴趣能够增加学生对知识深入了解和探求的主观能动性。通常情况下实验教学的方式比较呆板，学生无法发挥自己的想象力及创造力。在实验教学中，教师可以通过变革授课方式，让枯燥无味的课堂变得生动活跃，要充分结合学校学情、学生特点，丰富学科内容，与学生日常生活相结合，加强实验的可操作性与严谨性，搭建科学探究活动的平台，使教学氛围更加融洽、更加轻松。让学生能积极主动地投入到实验活动中。

（二）提升学生的观察能力

观察是实验探究的基础，观察是一种技能活动，学生通过观察可以认识自然、获取信息、发现问题。教师可以有意识地培养学生的观察能力，让学生有计划、有步骤地去观察现实生活情境、实验标本及实验过程。良好的观察习惯、敏锐的观察力是做好实验必备的素质。因此，教师在授课过程中应该循序渐进、因地制宜地培养学生的观察能力。

（三）提升学生的探究能力

实验课程是培养学生科学探究能力的上佳载体，这一优势在日常教学中往往没有得到充分的发挥。让学生体验科学探究的一般过程，逐渐掌握科学探究的一般方法，在多次巩固训练后，可以引导学生开展自主探究活动。

1.体验科学探究的过程

在教师的指导下，学生可以体验科学探究的过程，培养严谨的科学态度。例如，“酒精对水蚤心率的影响”实验，以学生日常生活中熟知的酒精作为实验素材，在学生掌握的一般常识即过量饮酒有害健康的基础上，通过精心的实验设计和使用不同的实验探究法，得出不同酒精浓度对水蚤心率的影响。并让学生根据实验的数据，分析归纳出相应的结论。以此认识酒精会对人体的血液循环系统、神经系统等产生危害。教师组织学生交流并展示实验结果，观察、指导学生通过阅读教材、浏览图片等方式，了解酒精对身体的危害。教师将复杂的书本实验生活化，通过引导、实验操作、观察实验现象以及归纳分析得出结论。

2. 培养自主探究能力

教师给学生搭建一个真实的实验情境，学生可以自主选择实验的材料，自主设计实验。［1］教师引导学生积极提出问题，形成假设，进行实验操作，分析数据，得出结论，分析实验结果，思考实验设计的合理性，让学生能在课堂上详尽体验实验探究的完整过程。

（四）提升学生的思维能力

探究实验后，教师需要给学生充足的时间，引导学生找出生命科学的规律，让学生自己构建知识，培养学生的科学思维能力，领悟生命观念。［2］例如，生物的物质与能量观念、结构与功能观念、稳态与平衡观念、进化与适应观念等。这些观念并不是通过一次实验就能体会的，而是需要在教师的引导下，让学生通过多次实验，循序渐进地构建起自己的知识体系，通过思维的碰撞，逐渐理解、感悟这些观念。

二、遵循科学教学规律，创新教学方式

生命科学是一门高度系统化的学科，结构上具有特有的逻辑特点。在教学中要尊重学科、尊重学生的逻辑性并遵循教学的原则。

（一）铺垫式实验教学

生命科学实验之前，教师需要对实验所涉及的概念、理论等基本知识进行查看整理，在实验活动前将之传授给学生，使学生对实验所需知识有所了解，激发学生对实验的兴趣。在实验过程中，理论与实践相结合，可以促进学生去提出问题、思考问题。

（二）顺序式实验教学

生命科学是一门体现有序、低熵原则的课程，在生命科学实验中，如对植物的花、果实的观察与解剖实验，对常见节肢动物的观察与解剖实验，都体现了这门课程的有序性。通过对花的观察及解剖，学生了解到先整体观察后局部观察、由前往后观察、由上往下观察的观察方法，在实验中会思考对实验标本观察的顺序、操作顺序等，以此培养科学有序的实验态度。

三、建立完善的实验考核制度

（一）整体评价

从学生对问题做出假设，自主选择实验材料并设计实验来印证假设，到让学生主动收集实验数据，归纳结论，整个实验过程，严密考核学生的实验设计、实验实施、对结论和数据的分析能力以及科学思维能力。学生完整地参与整个实验，会充分体验到科学探究的全过程，在此基础上，教师可以从全局考虑，给出综合性的整体评价。

（二）操作技能评价

将实验操作规范化、系统化、标准化，能够提高学生实验素养、提高操作技能。生命科学实验技能包括生物作图、动植物观察及解剖、显微镜使用、制作装片等。学生用规范的、标准的实验技能进行操作，得到的结果也是最准确、最科学的，这样可以增加实验成功概率，提高学生参加生命科学实验的主动性、积极性。教师要给学生操作技能评分并纳入总分，以此鼓励学生将实验操作规范化、系统化、标准化。

（三）过程评价

在学生参与生命科学实验的整个过程中，要让学生有参与感，要激发学生的学习兴趣，培养学生的动手能力，更重要的是让学生在操作实验的过程中，通过克服各种难题并完成实验来增加自信心。［3］若实验失败，学生可以反思整个实验过程，思考哪部分操作不当，影响了实验结果，让学生反思、反推实验过程，加深印象；要坚持对学生的实验进行过程性评价，通过过程性评价，让学生知道实验过程往往比结果更重要，将学生实验过程的评分纳入总分，可以鼓励学生积极主动地完成实验，提高学科教学的实效性，提高学生的科学探究能力。

科学探究能力的养成并不是一蹴而就的，它需要教师在日常教学中渗透学科核心素养理念，循序渐进，以实验教学为载体，让学生体验科学实验探究的过程，逐步培养观察、提出问题、设计实验、实施实验、分析数据、归纳结论、反思总结等能力，真正落实核心素养的培养，体现生命科学学科育人的价值。