基于核心素养的生物学教学中的科学探究应用

2023-11-23 理论教育版权反馈

【摘要】：提出问题，要围绕探究目标，在比较、观察的基础上，发现并明确问题。在中学教学中要指导学生能从日常生活、生产实际或学习中发现与生物学相关的问题，并根据现有的设备和材料，提出能够探究的问题。它作为科学认识程序中的基本环节，在培养学生创造性思维、自主探究的学习过程中起到了不可替代的作用。

科学探究就是让学生去经历科学、体验科学、理解科学。经历生物科学是生物教学的手段，就是让学生去做一个有典型意义的探究活动；体验生物科学是生物教学的重点，要让学生在体验中感受生物科学的奥秘和趣味，以激发学生的探究兴趣和热情；理解生物科学是生物教学的目的，生物科学教学就是领悟科学的思想观念，领悟科学家们研究自然界所用的方法，最终让学生用科学来指导自己的生活。在经历的过程中，我们要重视学生的心理体验，只有亲身经历了，才能有真切的体验。作为一线的教育工作者，我们应认真学习新课程的理念，给学生一片广阔的科学天空，为学生提供充分的科学探究机会。

科学探究一般包括以下6个环节：提出问题—做出假设—制订计划—实施计划—得出结论—表达交流。

（一）铺设发掘问题的引子——探究的起点

爱因斯坦有句名言：提出一个问题往往比解决一个问题更重要。因为解决问题也许仅仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去看待旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。从某种意义上说，科学始于问题，科学在本质上是一种解题活动，问题是学生学习的载体。在生物教学中，教师要引导学生像科学家那样经历探索过程并从问题开始。诚然，学生所碰到的问题，大多数是人类知识系统中已解决的问题，但对学生来说仍然是一个个新问题。

提出问题，要围绕探究目标，在比较、观察的基础上，发现并明确问题。针对不同学生，采取不同的方法。可以运用悬念、实物、实验、故事、录像、描述、游戏等富有趣味性的教学手段，提出有启发性的问题；可以通过观察某种现象发现问题，自己提出问题。不管是哪种方法，目的都是让学生在头脑中形成问题。在中学教学中要指导学生能从日常生活、生产实际或学习中发现与生物学相关的问题，并根据现有的设备和材料，提出能够探究的问题。例如，围绕环境对鼠妇生活的影响，很多学生都能提出：光对鼠妇的生活有影响吗？鼠妇喜欢潮湿（干燥）的环境吗？鼠妇能生活在高温环境中吗？还要学会从不同的侧面提出问题。例如，测定某种食物中的能量，既可以提出：某食物中是否含有能量？也可以提出：某食物中含有多少能量？还可以与其他食物比较，看哪―种食物含的能量多？任何小问题，都有可能包含大学问，学生经常提出一些似乎可笑但却很有意义的问题，正是这样的问题，极有可能成为他们探究科学奥秘的引子。^[4]

（二）鼓励大胆的猜想和假设——探究的灵感

猜想与假设就是尝试将已有的科学知识与问题相联系，从而对探究的方向和可能出现的试验结果进行推测和假设。提出假设就找到了探究的灵感，为问题的解决指明了方向。它作为科学认识程序中的基本环节，在培养学生创造性思维、自主探究的学习过程中起到了不可替代的作用。假设带有一定的猜想成分，不能保证百分百正确，但是假设的提出不是凭空想象，必须以已知的科学原理为依据，所以假设有一定的预见性，能对实验结果进行预测。

（三）设计自主探究的方案——探究的罗盘

根据探究目的和提出的假设，设计出具体的实验方法和步骤。问题提出来以后，教师不能直接给出答案，而是要在假设的基础上让学生自己去设计探究方案。当然，在这个过程中，教师要尽可能地为学生提供足够多的素材，引导学生选择取得证据的最佳途径和方法，决定收集证据的合适范围与要求，以及所需要的材料、仪器和技术等。在设计探究的方案时要遵守以下的原则：

1.科学性原则

具体表现在实验原理的科学性，选择的实验材料要恰当，有科学严谨的实验方法。

2.对照原则

是运用比较的方法来揭示事物性质和变化规律的一种方法。它可以排除无关变量的干扰，增加可信度和说服力。对照的方法很多，如：空白对照（如接种与不接种）、自身对照（如洗手前与洗手后）、相互对照（如咀嚼、搅拌、唾液）、条件对照（如有光照与无光照）等等。(www.chuimin.cn)

3.单一变量原则

一般地，一个实验只能选择一个实验变量对其他无关变量进行控制。

4.平行重复原则

为避免实验结果的偶然性，使得出的结论准确、可靠、科学，在设计实验时要考虑平行重复的实验。例如：“植物对空气湿度的影响”的实验，每种环境要重复测量3次，算出平均值。

（四）指导探究的过程——探究的体验

体验生物科学是生物教学的重点。因此，探究性学习活动，更强调学习的过程，注重课题实施过程中学生的感受和体验：①通过观察、试验、调查等多种途径来获取事实和证据。例如，对实验现象的观察，关键是让学生明确要观察什么现象，为什么要观察这种现象，以什么为指标，怎样如实记录实验结果。如：“馒头在口腔中的变化”的实验，为什么要观察试管中馒头的颜色变化？原因是馒头有没有被消化肉眼是看不出来的，馒头的主要成分是淀粉，淀粉分解后能变成麦芽糖，遇碘会变蓝是淀粉的特性，麦芽糖遇碘不变蓝，所以要观察淀粉有没有被分解，要用碘液来检验，观察有没有蓝色出现。学生明确了观察的目的和现象，就会有重点、有目的地进行观察。②收集数据要客观、真实，也可设计表格记录数据。③要评价数据的可靠性。例如：植物对空气湿度的影响，要比较裸地、草地、茂密的灌木丛的测量数据，若反差太大，要考虑重新测量。

探究活动要突出学生的主体地位，是学生亲身经历的自主探究。例如，在探究“光对鼠妇生活的影响”的活动中，学生通过实验，切实体验到了成功的乐趣，知道鼠妇为什么在阴暗的环境下生活。有些小组则探究湿度是不是对鼠妇的活动也造成影响，结果发现湿度也会影响鼠妇生活。进而又提出：温度是不是对鼠妇的活动也造成影响呢？有的学生发现，下午第一节课鼠妇不爱活动，有个别学生提出他的猜测：是不是鼠妇也有生物钟？笔者表扬了这样有独特见解、别出心裁的学生，启发他们设计实验，利用周末进行全天24小时不间断的观察。由于学生经历了探究的过程，体验到了研究的艰辛，也体会到了成功的快乐。

（五）分析结果和得出结论——探究的收获

引导学生经历了收集资料、整理数据、分析结果的过程，就要注意指导学生自己得出结论。实验结论是通过对实验结果的分析、比较、抽象、概括而得出的定性表述，是对以后的实践活动具有指导作用的规律性认识，并且要会对数据进行处理。例如，探究大小花生两个品种果实大小的变异，可通过随机取样，对两个品种多个果实的长度进行测量，然后计算两个品种的平均值，增加数据的可靠性。结论与结果要有一定的逻辑关系。例如：将金鱼藻放在盛有水的试管中，并将试管放在离白炽灯不同距离处，观察试管中产生的气泡数目。根据实验的数据，可得到观察结果；植物离光源越近，产生气泡越多。分析此结果，可得出结论：光照越强，光合作用也越强（该结果不能得出光合作用需要光的结论）。也可以引导学生从各种描述中，选择更合适的说法，重在内容是否全面，表达是否合理，不必硬搬硬套某种固定的表述。这样学生才能从探究中收获成功的喜悦，从而使探究的兴趣得以延续。

（六）重视表达和交流——探究的升华

表达和交流是学生科学探究必不可少的过程，通过交流个人的探究方法，探究结果可转变成集体共有的结果。例如，某个学生觉得别的同学的方法比自己好，那他在以后的学习中可以使用相同的方法，这就提升了该学生的探究能力。另一方面，让学生根据实验中观察到的情况、得出的结论与同伴进行交流、汇报，并与实验前的假设进行比较，从而形成新的体验，引出新的假设、新的实验，也可使探究得到升华。

生物科学是一门以实验为基础的学科，很多的现象都要通过实验来探究科学教育是学生人生经历的一部分，科学教育不是让学生背一个个结论，而是要让学生有研究科学的经历。所以在教学中，不应该仅仅是“读科学、听科学、记科学、看科学”，而更要“做科学、懂科学”，提倡“做”，在“做”中学知识，亲身经历才能理解科学探究是学生积极主动地获取知识，激发学习兴趣，在探究知识的形成、联系、应用的过程中养成科学的态度，获得科学的方法，逐步形成终身学习的意识和能力。

基于核心素养的生物学教学中的科学探究应用

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