學生科學精神培育的探索
——以“綠色植物與生物圈的水循環”一課教學為例

■戴小祥

學生科學精神培育的探索
——以“綠色植物與生物圈的水循環”一課教學為例

■戴小祥

生物學是自然科學的分支學科之一，需培育學生的科學精神，學生除對生物學知識與技能要掌握外，還要學會科學的思維與方法，通過對模型建構、科學發現史等內容的學習，了解科學家發現、分析、解決問題的過程。此外，學生還要積極主動地體驗科學探究的過程，在探究過程中掌握其基本技能，體會其艱辛歷程，從而涵養自身的科學情懷。那么如何讓科學精神的培育真正走進生物課堂，筆者以“綠色植物與生物圈的水循環”一課的教學為例，談幾點心得。

一、選擇合適的情境，激發學生探究熱度

“綠色植物與生物圈的水循環”這一課題，導入時以中國氣象頻道《你杯中的一滴水的故事》展開，這滴水或許在阿拉斯加山上的冰晶里閃爍，或許被干渴的沙土喝掉，或許隨著大氣漂動化作雨滴墜入山中，隨著小溪進入小河又奔向大海，又或許會變成巨鯨噴出的水柱……極具科學性又富有詩意的旁白，將學生帶入到“生物圈的水循環”中，難易適中，學生有一定的科學知識儲備，問題“綠色植物有沒有參與生物圈的水循環”由此導出，學生可能提出許多種探究方法，但真正實踐時，會出現許多在理想狀態下沒有遇見過的問題，而且可能涉及多門學科的綜合，此時學生的思維才會真正被調動起來。“桂花樹枝條、錐形瓶、帶孔橡皮塞、清水、食用油、塑料袋、捆扎繩、記號筆”等材料在實驗臺桌面上的一一呈現，給了學生們探究的舞臺，這才是我們要選擇的。

因此，問題情境的選擇要合適，能讓學生提出問題并做出假設，激發起學生探究的熱度，讓學生通過自身的努力解決問題，培育學生的創新精神與實踐能力。

二、做出合理的假設，拓寬學生理性思維

“綠色植物參與生物圈的水循環”這一假設的提出，是此次科學探究活動的核心步驟，也是科學預見能力的集中表現。科學預見能力是個人多元智力中極為重要的能力之一，在平日學習與生活中，要探究事物的信息量還不是很充分時，往往要靠推測來探索深入研究的途徑或解決問題的策略。“取兩枝粗細相近的桂花樹枝條，一枝將葉片去掉，一枝保留葉片，分別插入到兩個相同的錐形瓶中，盡量接近瓶底”，學生對單一變量的把控理性務實，對對照實驗的設計思路清晰。

面對問題“散失水分到底是葉片的上表皮還是下表皮的作用呢”，凡士林（一種在石油中提煉出來的副產品，有著很強的隔絕水分的作用，不讓水分蒸發）的介入，使探究有了進一步的可能。“起作用的是上表皮”“起作用的是下表皮”，面對層層深入的新情境，學生們大膽做出多種假設，合理預期結果。在實驗設計時碰撞出了新的火花，有學生提出可以四組實驗同時進行：A組植物枝條不作處理，B組用凡士林涂抹葉片上表皮，C組用凡士林涂抹葉片下表皮，D組用凡士林涂抹葉片上下表皮。如此這般，不直接提供實驗的結論，而是給學生充分思考的機會，讓學生們大膽地做出假設，依據各自的實驗原理，提出合理化的預期，然后親自動手操作，檢驗自己的假設，得出具有現實意義的實驗結果與結論。

三、構建學習型小組，主動開展科學合作

在開展“觀察植物葉片表皮”活動時，每個學習小組有4名成員，組間同質、組內異質、責任明確、任務驅動。每個學習小組的目標是明確的，制作蠶豆葉、青菜葉、菠菜葉的表皮臨時裝片，并進行顯微觀察，每位組員都有任務，有選用蠶豆葉，也有選用青菜葉或菠菜葉，有觀察下表皮，也有觀察上表皮，全員參與。四人組合，既避免了人太少、思想過于單一而實驗不好完成，又防止人太多，想法太多，組內難以統一而又有人閑著沒事干。

因此，在小組探究活動中，絕不可忽視學生的分工合作。組間綜合實力相差無幾，為小組間開展公平而有序的競爭提供可能。各個小組內都有各個不同水準的成員，這樣，水準低的能跟著水準高的同學學習，能力強的又可以帶動能力較弱的，組內就可碰撞出思維的火花，同學之間通過相互幫助而提高認知水平、發現思維盲區，同時還可獲得心理滿足感、積淀濃濃同學情。

四、開展互動式交流，實現平等思維對話

在教育教學中，我們強調互動，主要指師生之間的思維對話，此類對話中教師的思維起著主導作用，未必是完全平等的，現實中學生與學生之間平等的思維交流，常常被教育者忽視。事實上，因為學生的思維是平等的，也就更容易碰撞出絢爛的火花。

開展“觀察植物葉片表皮”活動時，依據書本制取蠶豆葉下表皮的臨時裝片，通過低倍鏡觀察，有學生快速地尋找到了“氣孔”，實證了蠶豆葉下表皮進行蒸騰作用的關鍵結構；也有學生通過青菜葉與菠菜葉的下表皮臨時裝片，得出類似的結論：葉片下表皮有氣孔，可由此散失水分。似乎蒸騰作用與葉片上表皮關系不大。但也有組員在科學合作的過程中觀察的是葉片的上表皮，在實踐的基礎上他們提出了不同的見解，蠶豆葉、青菜葉、菠菜葉的上表皮上也有氣孔，只是單位面積上氣孔的數量不如下表皮多。如此這般，讓學生互動交流，開展平等的思維對話，從而體驗科學探究的一般過程，這一過程原本就不是一帆風順的，可能要經歷許多次“假說——實證——假說——再實證”的反復過程，才能得出正確的結論，這樣，嚴謹求實的科學態度和百折不撓的探索精神得以提煉。

在課堂教學中，我們要允許學生提出他們的見解與想法，允許學生們犯錯誤，有錯誤的觀點提出，才有修正與改進的機會，這個過程完全可以讓學生自己來完成，在科學與真理面前形成人人平等的意識。

五、適時評價與小結，把握學習終極目標

開展“觀察植物葉片表皮”活動時，當小組代表匯報時，可以把學生的探究成果用實物投影儀呈現，也可用手機抓拍顯微圖像，讓其他小組的同學補充、完善。教師對于學生的匯報情況要給予積極正面的評價，至少在學習態度、習慣等方面是有鼓勵和支持作用的。最后，全班各個小組討論完畢，教師對植物氣孔可以給一總結：在植物葉片表皮上，氣孔是普遍存在的。通過課外研究性學習小組的成果展示，還會發現：一般陸生植物，單位面積上，下表皮的氣孔數量會多于上表皮。

而對睡蓮這一水生植物的跟進研究，學生們也認識到：睡蓮下表皮沒有氣孔，而上表皮有氣孔。因此，在科學探究過程中，經常會出現與預期不相符的狀況，或者可能還會有一些新生成的問題。這時，教師應當指導學生分析：為什么會出現不同于預期的現象？影響其發生的內外因素又各是什么？通過交流與討論，學生的收獲遠遠不止這一節課，能力也會得到較大程度的提高，價值標準也會潛移默化地發生很大的改變。

總之，在核心素養下培育學生的科學精神，我們要的是讓學生真真切切地崇尚真知、理性思維、平等合作、勇于探究。

（作者為江蘇省蘇州市吳江區北厙中學教師）