高中生物学教学中学生科学探究素养的培养策略

何秀芳

（甘肃省武威第二中学，甘肃武威 733000）

科学探究是生物核心素养的四要素之一，也是科学育人价值观的集中体现。高中生物落实科学探究素养的培养目标，有助于全面发展学生的思维能力和研究能力，促进理论与实践的紧密结合，塑造学生不懈求索的科学态度。为此，教师必须高度重视学生科学探究素养的发展，创新生物学教学的模式和方法，设计形式丰富的科学探究活动，引领学生积极地参与思考、观察和动手实践，使其感受探究的乐趣，潜移默化地形成自主探究技能，从而实现对学生科学探究素养的高效培养。

一、高中生物学教学中学生科学探究素养的培养意义

（一）能够锻炼学生观察和分析生物现象的能力

生物学现象是学生获取生物认知的主要载体，学生对生命体结构和活动规律的理解，都要依托于对生命现象的深入观察和分析。现阶段学生对各类生物现象存在观察不仔细、分析不严谨的情况。在这种条件下，学生很难树立结构和功能相适应的生物观念。科学探究的主要对象是特定的生物学现象，强调观察、了解现象中潜在的生命规律，理解生命体活动的细微变化和本质特征。为此，在高中生物学教学中着力培养学生的科学探究素养，能够锻炼学生观察和分析生物现象的能力，教师可以基于课本图示、实验现象等，带领学生开展观察、表达、分析等一系列活动，使其通过观察发展直觉思维和抽象思维，经过分析揭示现象的本质，理解生物的多样性、统一性和复杂性，构建科学思维和生命观念，从而得到观察和分析能力的充分锻炼。

（二）能够强化学生发现和解决生物问题的能力

新时期的高中生物学教学有着非常明确的问题导向，教师需要根据课程内容向学生提出有研讨价值的核心问题，引导学生运用所学知识技能对问题进行抽丝剥茧，在此过程中不断地发现和解决新问题，最终实现对生物知识的意义构建。科学探究素养的内涵是指发现现实世界中的生物学问题，通常涉及提出问题、作出假设、制订计划、实施计划、结论研讨等探究环节，而且所有活动都是基于问题而展开的，与教学的问题导向不谋而合。因此，重点培养学生的科学探究素养有益于强化学生发现和解决生物问题的能力，教师可以利用与课程有关的认知材料，启发学生通过探究性学习，在材料中获取信息、发现和提出问题，组织学生合作设计实验、动手操作，结合实验结果开展表达和交流，解答问题、建立新知，从而通过科学探究的实践训练，使学生发现和解决生物问题的能力获得发展。

（三）能够帮助学生掌握科学研究的思路和方法

生物学探究对严谨性有着较高的追求，要求我们必须尊重事实和证据，运用科学的思维方法去认识事物，遵循一定的路线和技巧，完成科学研究的各个步骤。目前部分学生缺乏严谨务实的求知态度，对科学研究的路线和方法缺乏清晰的认知，不利于学习目标的达成。科学探究具有一套较为规范的实施流程，强调基于生物学事实和证据，通过归纳与概括、演绎与推理、创造和实践，决策研究解决问题的路径和方案，继而按部就班地执行方案。因此，教师必须针对事实和证据，引导学生开展理性思考，在探究的过程中注重思路的点拨和方法的传授，不断规范学生的基本探究技能，使其明确思路、习得方法，在生物学习中实现自主突破和创造，从而凸显科学探究素养的培养意义。

二、高中生物学教学中学生科学探究素养的培养策略

（一）创设生物教学情境，唤醒科学探究欲望

在高中生物学教学中培养学生的科学探究素养，前提条件是先激发学生的探究兴趣。生物知识的概念性较强，如果教师不做好激趣的铺垫，就急于开展探究活动，学生无法全身心地投入其中。兴趣的产生基于真实、生动的情境，教师应该根据生物学课程和科学探究素养的培养目标，创设新奇、丰富的教学情境，使学生的情绪、思维、感官得到多维度的刺激，从而唤醒科学探究欲望。

第一，创设问题情境。创设问题情境能够制造认知冲突，是激发学生科学探究动机的最直接办法。教师应该分析生物课本内容，综合考虑学生的认知经验和兴趣点，设计囊括课程核心知识的导学问题，而且问题要融合学生已掌握的旧知识、基本的生命活动规律，以及联系生活中常见的生物现象和例子。在提问环节，教师应该基于问题出示一些具象化的认知材料。比如，问题涉及自然事物，教师要出示相关的图片或视频材料，辅助学生理解问题的指向。与此同时，教师要鼓励学生围绕着问题情境，开展思考和讨论交流，阐述自身对生命活动规律的认知和理解。教师顺着问题和学生的交流情况，引出生物课程的探究主题和目标，从而使学生对科学探究活动产生强烈的期待［1］。

第二，创设生物史情境。生物史具有一定的故事性，同时内含生物学家的智慧结晶和科研精神，能够感染学生的情感态度，是最为生动的情境创设素材。在基于生物史创设教学情境时，教师可以开发课本中自有的史料资源，比如生物科学史话、科学家的故事、生物科学进展等栏目，也可以根据相关知识点从互联网平台收集相关的史料素材，组织学生合作研读史料，探讨生物学的研究发展进程以及科学家运用的研究思路和方法，感悟持之以恒、坚持不懈的科学态度。之后，教师再导出生物课程的探究项目和内容，调动学生的科学探究欲望。

（二）重视生物观察训练，强化科学探究思维

为了培养学生的科学探究素养，教师必须发展学生的科学思维，培养学生透过现象看本质的意识和能力。高中学生的抽象思维还有待发展，无法自主对生物现象的相互关系或特性进行解释和抽象，阻碍科学探究思维的进一步提升。观察是学生获取生物知识的主要窗口，同时也能促进学生从直觉思维向抽象思维迁移。因此，教师应该重视实施生物观察训练，根据课程涉及的生物学现象开发利用课内外的观察材料，引导学生通过深入观察认识生物体结构、形态、颜色等基本特征，强化学生直觉、想象、抽象、逻辑等多方面的科学探究思维。

第一，观察生物教材中的平面模式图。模式图是生物学的第二语言，观察这些模式图对学生的科学探究思维起到良好的促进作用。在观察训练中，教师可以指导学生认真地阅读图示，获取生命体的结构和形态信息，把眼睛看到的特征用严谨、准确的语言表述出来。如果教材提供的是两种类似生命体的平面模式图，教师还可以让学生开展对比式的观察探究，比较两种生命体基本特征的相同点和不同点，研究每个基本特征所对应的功能，揭示生命活动的本质规律，从而提高学生的观察能力，以及演绎与推理的理性思维［2］。

第二，观察动态的生命体运动。除了静态的平面模式图外，教师在实施生物观察训练时，还应该引入动态的观察素材，比如含有生物现象的模拟动画，或是利用模型、教具等演示生命结构的组合、分裂过程，引导学生通过观察感知生命现象的动态变化和规律，把得到的信息记录下来，绘制成相应的图示或表格，对生命体进行理论或功能的分析，经历直觉—抽象的思维发散过程，从而深化学生对生命体本质的理解，达到科学探究思维的有效培养目标。

（三）开展生物实验活动，锻炼科学探究能力

实验是培养学生科学探究素养的主要平台。通过实验探索和实践，学生能够亲身体验发现问题和解决问题的过程，也能够掌握科学的探究技巧和方法，并形成乐于合作、勇于创新的意识。因此，在高中生物学教学中，教师应该重点开展实验活动，采用分组实验的模式，根据课程内容给学生布置实验探究任务，提供资源和器材支持，做好实验技能的规范化训练，打造自主、合作的探究环境，让学生互帮互助、协作配合，出色地完成每个实验步骤，从而锻炼学生的科学探究能力。

第一，深度分析，提出假说。在这一步，教师尽量不要把生物实验课题和方案直接出示给学生，而是提供与实验课题有关的情景认知材料，引导学生以教材为参考，对认知材料中的生物现象展开深度分析，发现其中潜藏的生物学问题，并联系以往学过的知识对生物现象的原理和规律提出有依据的假说，使学生自主明晰实验探究的目标。

第二，明确变量，设计实验。在这一步，教师应该围绕实验假说给学生布置设计实验方案的任务。通常生物实验会涉及变量，而控制单一变量是实验设计的关键点，直接关系到实验的成败，教师可以组织学生合作收集和研究相关资料，通过讨论辨明实验条件和实验变量，根据变量判断是否需要增设实验对照组。在制定实验步骤时，教师需要不间断地巡视课堂，在学生每决策出一个实验步骤之后鼓励学生说一说依据和原理。如果思路有误，教师可以通过设问的方式加以提示，让学生改进实验步骤，绘制出简易的仪器装置图和流程图；若是对照组实验，教师还要在流程图中详细地标注控制变量的步骤和操作要点，避免学生在后续实操阶段遗忘［3］。

第三，动手操作，规范方法。在这一步，教师应该给予学生自主探究的空间，让学生以小组为单位，严格执行设计好的生物实验方案，合作开展操作、观察、记录数据等活动。由于学生的实验技能尚未完善，他们容易出现一些不符合标准的实验行为，为了确保顺利地获得实验成果，教师需要着重规范学生的实验探究方法。以实验用具的组装为例，教师可以提醒学生仔细地检查组装后的用具与仪器装置图是否一致；在记录实验数据时，教师应该指导学生，在实验本上注明使用仪器、条件、时间、温度、计算方法等类别，对数据进行分类整理和记录，保证数据完整、条理清晰，便于查阅和分析，从而有效地渗透科学探究方法，助力学生完成实验操作环节［4］。

第四，研讨结论，构建新知。学生通过参与生物实验操作和探究活动，已经获得以数据为主的实验结果，了解实验过程中的因变量。在结论研讨环节，教师应该引导各组学生，对实验数据进一步处理、分析、判断和推理，关注实验因变量的观察指标，判断实验结果与实验假说是否存在区别。如果是验证性实验，得到的实验结论必须和假说一致，反之，则说明实验方案或操作过程出现失误；若是探究性实验，各组采用的探究方法不同，可能会得出多种不同的结论，教师可以让各小组按照本组的实验过程和数据，对实验结论进行定性表述，结论要与实验原理和目的相对应，同时把实验结论和已有知识衔接起来，归纳总结生物理论和概念，从而增强学生的科学探究能力，实现对新知的构建［5］。

（四）注重启发学生质疑，培植科学探究精神

科学探究与质疑存在密不可分的关系。善于质疑的学生往往会发现更多的生物现象和问题，产生积极的思维活动和探究行为，进而实现对知识点的深度挖掘，养成大胆设想和创新的探究品质。为此，为了培养学生的科学探究素养，教师应该注重启发学生质疑，基于具体的教学内容和课堂活动，给学生创造质疑的机会，并根据学生提出的质疑，引导其继续往深处想、往深处学，消除所有困惑，提升发现问题的能力和科学思维，从而培植学生的科学探究精神。比如，在研讨生物问题时，有学生反馈问题的结果或答案，教师不轻易给予肯定或否定的决断，而是面向全体学生，鼓励他们从不同角度发表观点和意见。师生针对新的问题见解，开展进一步的讨论，剔除站不住脚的观点、得出真理。这样通过质疑和解疑的过程，学生就能透彻地掌握生物理论的来龙去脉。再如，在生物实验探究的反思阶段，教师也可以引导学生分组互相检查实验方案，对其他小组的实验过程提出质疑，找出其中存在的科学性错误、违背实验原理的操作方法，给予实验方案优化方面的建议，促进学生之间取长补短，从而借助质疑驱动学生从机械模仿转化为探索创造，提高科学探究素养的发展效率［6］。

三、结语

总而言之，在高中生物学教学中重视培养学生的科学探究素养能够锻炼学生观察和分析生物现象、发现和解决生物问题的能力，帮助学生掌握科学研究的基本思路和方法。教师应该把握学生科学探究素养发展的关键点，立足课程目标，创设多元化的生物教学情境，开展生物观察训练和实验活动，加强探究技巧的传授，注重启发学生大胆质疑，全方位强化学生的科学探究思维、能力和精神品质，从而收获丰硕的生物教学改革成果。