基于科学探究的高中生物实验教学策略

孙钱民

(江苏省灌云高级中学 222200)

1 基于科学探究素养的生物实验教学改进必要性

首先，是改进生物实验教学现状的必然选择.在教学实践中，由于教师尚未跳出传统教学观念的束缚，弱化了实验教学的地位，致使生物实验课时安排比较少，制约了生物实验的教育价值；还有部分教师虽然开设了实验教学，但依然以演示实验为主，基本上都是按照教材上的实验步骤，按部就班地进行演示，并在操作中将注意的事项给学生讲解一下.在这种实验教学模式下，难以真正唤醒学生的实验兴趣，致使学生在听实验的过程中，出现了开小差、注意力不集中等现象.同时，学生在被动听实验的学习过程中，自身的思维、探究素养也并未得到发展，难以满足学科素养下的实验教学要求.因此，为了真正将实验从“低效化”的状态下解放出来，指向学科素养的要求，积极推进实验教学改革是必然选择.

其次，是理解科学概念和本质的必然要求.生物核心素养下，生物学科不仅仅承担着书本上的知识和内容，更加关注学生在学习中形成的科学探究能力.鉴于科学探究下的生物实验教学，学生在实验问题的驱动下，形成实验假设，并结合所学的知识对假设进行验证.同时，在实验操作的过程中，结合详细的观察、数据分析和推理等思维过程，学生对科学活动的本质形成了初步地认知.另外，学生在实验操作、观察、讨论中，也在潜移默化中理解了科学的本质，真正提升了学生的科学素养.

再次，是提升生物学习质量的必然选择.在高中生物这一学科中，部分生物现象和生物规律是无法通过肉眼直接察觉到的，唯有通过生物实验这一环节，学生才能真正了解.基于传统生物实验教学中存在的诸多弊端，唯有借助科学探究素养下的生物实验教学模式，学生才能在操作实验的过程中，围绕相关的问题展开深入地思考和讨论，最终完成生物的高效学习，真正提升学生的生物学习效果.

最后，是促进学生全面发展的必然要求.高中生物核心素养背景下，更加关注学生的全面发展、长远发展.基于科学探究素养下的生物实验教学，学生在实验探究的过程中，也逐渐形成了独立思考问题的良好习惯，并在思考和探究的过程中，明确了应该如何学习，逐渐成为学习的主人；同时，学生在科学探究素养下的实验学习过程中，也掌握了合作学习的能力，以及理论知识的应用能力等，真正实现了学生的全面发展.

2 基于科学探究素养的高中生物实验教学策略

2.1 开发多种资源，拓展科学探究路径

基于科学探究素养的要求，充分挖掘生物实验教学资源，不仅是改善生物实验教学现状的有效途径，也是培养学生科学探究能力的关键.教师在挖掘生物实验教学资源时，必须要以课程内容为中心，切实结合高中阶段学生的学习特点，运用一切方法收集、查找相关的实验资源，使其与教材上的实验资源形成补充、拓展和延伸，最终促使学生在广泛的实验探究中，完成既定的教学目标.

一方面，积极开发教材中生物实验资源.在现行的生物教材中，虽然包含着大量的生物实验内容，但这些实验内容中，基本上都将实验原理和步骤进行了明确的规定，致使学生的科学探究素养在培养的过程中受到阻滞.鉴于此，高中生物教师必须要对教材中的生物实验资源进行深入挖掘，围绕教材上的实验进行改进，可指导学生结合所学的生物知识和实验原理，经过思考和探究，自行设计实验方案、确定实验步骤，逐渐将教材上的固定实验转变为开放性的生物实验；同时，也可以引导学生结合生物实验内容，引导学生从实际生活中搜集实验资源.例如，在“利用废旧物品制做生物模型”的生物实验教学中，为了强化学生的科学探究素养，教师应引导学生结合这一部分生物知识点，从实际生活出发，尽可能回收家用、办公等可利用的物品，对其进行加工，制作成为合理的模型.如此一来，不仅开发和拓展了生物实验资源，也促使学生在广泛的实验探究中，培养了学生的科学探究素养.

另一方面，积极开发课外实验资源.基于学生的科学探究素养，生物教师在开发实验资源的时候，还应坚持“因地制宜”的原则，结合学生所在地的实际情况，调查学校周围的资源，就地取材，积极开发课外生物实验资源.例如，在“用样方法调查种群密度”的生物实验教学中，为了培养学生的科学探究素养，就带领学生走出学校，走到学校附近的牧场中，引导学生在直观化、生活化的生物实验中，感悟到其中蕴含的生物知识.同时，与传统的实验教学模式相比，课外实验资源的开发，也极大地唤醒了学生的内驱力，促使学生在主动探究的过程中，达到了既定的培养目标.

2.2 依托实验情境，强化科学探究素养

面对高中生物科学探究素养的要求，高中生物教师唯有积极探索新颖的实验教学模式，才能达到既定的目标.在这一背景下，情境教学模式作为一种新型的教学模式应运而生，并逐渐受到教师的青睐.与传统的生物实验教学模式相比，实验情境不仅能够给学生营造一个契合探究的环境，还能促使学生放松身心，唤醒学生的探究欲望等.例如，在“绿叶中叶绿素的提取”生物实验教学中，需要学生对绿叶中的色素进行提取和分离.为了培养学生的科学探究素养，教师在设计实验教学方案时，依据建构主义理论的相关知识，给学生设计一个实验探究情境：春天的树叶是绿色的，秋天的树叶却变成了黄色.使得学生在直观的感知中思考：为什么春天的树叶是绿色的，秋天的树叶却变成了黄色？现在如果以洋葱和菠菜作为实验材料，分别提取色素，会出现一个什么样的实验现象呢？如此，通过实验情境的应用，持续强化了学生的实验探究动机，使得学生在实验探究的过程中，逐渐提升了自身的探究素养.

2.3 借助问题串，强化逻辑，归纳探究思维

高中生物教师在强化学生科学探究素养的时候，必须要借助问题的这一工具，打开学生的思维，驱动学生在问题思考、探究、解决中，逐渐达到既定的目标.需要说明的是，为了强化学生的科学探究素养，教师在设计实验问题时，不仅要指向实验设计问题，还应关注学生的认知发展区，确保设计的生物实验问题略高于学生的认知发展区，使得学生“跳一跳即可摘到桃子”.例如，在“植物细胞的吸水和失水”生物实验教学中，为了培养和发展学生的科学探究素养，按照上述的方法，给学生设计一个中心问题“植物细胞会吸水和失水吗？在什么样的情况下会出现这一现象？”紧接着，为了促使学生更好地参与到实验探究中，又结合这一生物实验，对其进行了细化：在低倍镜下观察洋葱鳞片的形态，将整个洋葱浸泡到蔗糖溶液中，再次用低倍镜进行观察，对洋葱皮的液泡的大小、颜色变化情况进行观察，对洋葱皮进行引流加入清水，多重复几次，使得洋葱鳞片充分浸在清水中，再次利用低倍镜观察现象，如此一来，学生在问题的驱动下，就会在动手操作实验的过程中，一边观察实验，一边思考问题，最终在问题的驱动下，了解生物实验的过程，掌握其中蕴含的生物知识和规律，进而促使学生在实验探究的过程中，打开自己的思维，逐渐形成一定的科学探究素养.

2.4 预设预估，在预估验证中强化科学探究素养

在传统的生物实验教学模式下，教师常常将重点放在实验结果以及生物实验中蕴含的生物知识和规律，忽视了学生的生物实验探究过程，以及学生在实验中操作能力、观察能力、思考能力的培养等.面对科学探究素养的要求，生物教师唯有转变这一教学模式，引导学生在生物实验教学之前，结合所学的知识对生物实验进行预估、假设，并将假设在实验操作的过程中进行验证.如此，可最大限度激活学生的思维，促使其在探究中逐渐形成一定的探究能力.例如，在“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”生物实验教学中，为了培养学生的科学探究素养，教师可按照预估-假设-验证的流程，引导学生结合所学的生物知识，包括：植物的激素调节、植物发生向光性的原因、生长素的产生等，作出科学、合理的假设.在这一过程中，切忌漫无目的地随意假设；接着，结合自己的实验假设，结合所学的生物知识，或者翻阅相关的书籍、从网络上搜集相关的资料等，设计实验方案，明确实验步骤，并对自己的预设进行验证.如此，不仅达到了这一实验的教学目标，也促使学生在实验预估——假设——验证的过程中，逐渐形成了一定的科学探究素养.

2.5 合作探究，强化演绎和推理能力

生物实验是一项复杂的内容，不仅包含着复杂的实验步骤，在实验过程中还常常有诸多问题，如：实验要点、实验推理、实验归纳和总结等.面对繁杂的学习任务，单纯地依靠学生一个人是难以完成等.面对这一现状，为了切实保障生物实验的顺利开展，完成学生的探究、演绎、推理等目标，就可采用“群策群力”的原则，引导学生以小组的方式，共同参与到生物实验探究中.例如，在“能量之源——光与光合作用”的生物实验教学中，为了引导学生在生物实验的过程中对其进行演绎、探究和推理，可借助小组探究的模式.在这一过程中，教师首先按照一定的分组原则，将学生划分为几个学习小组；接着，明确小组各个成员的职责，有的学生负责实验用具，有的记录实验过程，有的负责操作等；最后，学习小组学生在实验探究的过程中发现：绿条纸上分别出现了蓝绿色、黄绿色、橙黄色、黄色四个色素带，并围绕“绿叶中包含哪几种色素”展开讨论，最终达到既定的目标.如此，学生在合作探究的过程中，经历了“绿叶中色素的提取和分离”的探究、思考和讨论等过程，循序渐进强化了自身的逻辑、推理能力等，为培养科学探究素养奠定了坚实的基础.

综上所述，面对高中生物核心素养下的教学目标，教师唯有摒除传统的教学思想和教学模式，紧紧围绕学生的科学探究素养，立足于生物实验教学的特点，积极开发多种实验资源，科学设计生物实验情境、设计与学生认知发展区相契合的生物实验问题、引导学生经历预估——假设——验证的学习流程、在合作探究的过程中，完成生物实验学习，并在实验探究中形成一定的科学探究素养.