利用“雞卵”系列教學培養(yǎng)學生科學探究素養(yǎng)

許 明 （江蘇省丹陽市實驗學校 江蘇丹陽 212300）

“科學探究”是中學生在生物學科的學習中應形成的核心素養(yǎng)之一。在《普通高中生物學課程標準（2017年版）》中指出，“科學探究”是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實世界中的生物學問題，針對特定的生物學現(xiàn)象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施，以及結果分析與表達［1］。因此，在教學中，教師可從觀察與提出問題、方案設計與實施、結果分析與表達等關鍵能力的培養(yǎng)入手，培養(yǎng)學生的科學探究素養(yǎng)。而這些關鍵能力的培養(yǎng)需通過一個章節(jié)、 一個系列的教學有規(guī)劃地進行設計。本文結合筆者的教學實踐，以“雞卵”系列教學為例，闡述如何在課堂教學中培養(yǎng)學生的科學探究素養(yǎng)。

1 觀察與提出問題能力的培養(yǎng)

1.1 觀察能力的培養(yǎng) 科學觀察是人們有目的、有計劃感知和描述客觀事物的一種科學認知方法，是一種基本的認知活動，它是記憶與思維、分析與想象的基礎，貫穿于整個科學探究過程中。觀察能力不是固定不變的，經(jīng)過教學活動可得到進一步提升。在“雞卵”系列教學中，可通過下列活動培養(yǎng)學生的科學觀察能力。

案例1：學會科學地進行觀察。

“觀察鳥卵的結構”是蘇科版《生物學》（8年級上冊）“動物的生殖”一節(jié)的內(nèi)容。為了讓學生體會系統(tǒng)觀察的重要性，掌握觀察方法，可將這部分內(nèi)容擴展為一節(jié)課。其環(huán)節(jié)為：

環(huán)節(jié)1：學生4 人一組，用自己的方法觀察雞卵，畫出雞卵的內(nèi)部結構圖（在給定的白板上），根據(jù)自己的生活經(jīng)驗標注各部分名稱。

環(huán)節(jié)2：選取有代表性的幾組作品，展示在黑板上。

環(huán)節(jié)3：組織學生討論各組作品，完善雞卵的結構，找出各部分科學的名稱。

環(huán)節(jié)4：各小組反思哪部分沒有觀察到，原因是什么？

環(huán)節(jié)5：選出觀察成功的小組介紹觀察經(jīng)驗，師生共同總結得出觀察雞卵較為科學的方法：由外到內(nèi)，由鈍端到尖端。

環(huán)節(jié)6：重新發(fā)放一枚雞卵，各小組用科學的方法進行科學細致的觀察。

環(huán)節(jié)7： 根據(jù)生活經(jīng)驗討論分析各部分結構的功能及其與陸地生活相適應的特點。

許多學生觀察事物時雜亂無章，往往顧此失彼，遺漏許多需觀察的內(nèi)容，這就需要用科學的方法進行觀察。例如案例1 中使用的便是系統(tǒng)觀察法：由表及里、由遠到近、由整體到局部、由外表到本質(zhì)、由上到下、由宏觀到微觀等，按順序系統(tǒng)地進行觀察。先讓學生用自己方法進行觀察，再用科學的方法進行第2 次觀察。前、后使用的方法不同，結果也不同。雖然是一枚小小的雞卵，方法稍微不同，觀察結果迥異，這樣的實踐讓學生深刻體會到系統(tǒng)觀察法對生物學研究的重要性。

1.2 提出問題能力的培養(yǎng) 探究是一種建立在“質(zhì)疑”的基礎上，通過學生的自主活動構建知識的學習方式?！疤岢鰡栴}”是科學探究的精神所在，是科學探究素養(yǎng)的重要組成部分。在“雞卵”系列教學中，可這樣培養(yǎng)學生提出問題的能力。

案例2： 引領學生學會問題。

在“鳥類生殖與發(fā)育”的教學中，可采用這樣的方式培養(yǎng)學生提出問題的能力。

環(huán)節(jié)1：教學前，筆者安排學生觀察雞卵，并提出自己的問題。

第1 組：①雞卵是由哪些結構組成的？ ②什么結構發(fā)育成小雞？

第2 組：①哪些結構對雞卵有保護作用？②孵化中的雞卵是怎樣獲取氧氣的？

第3 組：①雞蛋中為人們提供營養(yǎng)的是什么結構？ 主要提供什么營養(yǎng)？ ②雞卵發(fā)育成小雞的過程是怎樣的？

第4 組： ①雞卵發(fā)育成小雞過程中各部分結構發(fā)生了怎樣的變化？②愛迪生孵小雞，能孵出小雞嗎？ 由雞卵孵化成小雞需要哪些條件？

……

環(huán)節(jié)2： 引導學生對自己提出的問題進行分類，如表1。

表1 問題分類表

案例中環(huán)節(jié)1 引導學生觀察雞卵并提出自己的問題，其中包含了發(fā)散設問的方法，對問題進行多維度思考，從不同角度對所學知識進行思考、分析，進而提出有價值的問題。環(huán)節(jié)2 師生共同將提出的問題進行分類。在分類實踐活動中，讓學生逐漸認識到提問的不同種類。在教學中，可通過一次次這樣的實踐活動讓學生學會區(qū)別提問的種類，培養(yǎng)學生的問題意識，提高學生提出問題的能力。

2 方案設計與實施能力的培養(yǎng)

科學探究過程中，設計實驗方案關乎實驗的成敗，沒有切實有效的實驗方案，再有價值的問題，再有新意的假設也都是紙上談兵，進入不了實質(zhì)性的探究階段，方案的實施要在方案設計的基礎上進行。在具體的教學中，教師可這樣培養(yǎng)學生的方案設計與實施能力。

2.1 明確設計實驗方案的原則與要求 要讓學生掌握設計實驗方案的原則與要求。初中生物學實驗設計的原則主要有5 條：科學性原則、簡便性原則、設立對照原則、單一變量原則、平行重復原則。實驗設計的具體要求如表2。

表2 實驗方案設計的要求

2.2 設計與實施實驗方案 設計與實施實驗方案是學生理解運用實驗方法的途徑之一。在實踐中，可通過實例分析讓學生接受方法；通過親自設計讓學生運用方法。

案例3：在實踐中設計與實施實驗方案。

在“雞卵的發(fā)育”教學中，教師引導學生用多種方法設計與實施實驗，學生的方案主要有2 種。

方案1：跟蹤實驗法觀察雞卵的發(fā)育。

課題：觀察雞卵的發(fā)育過程。

實驗目的：觀察雞卵發(fā)育過程中胚盤的變化。

實驗原理：在雞卵發(fā)育過程中胚盤發(fā)育能發(fā)育成雛鳥。

實驗假設：在雞卵發(fā)育過程中胚盤會逐漸發(fā)育成雛鳥。

實驗內(nèi)容：

1）材料：受過精的雞卵若干只，培養(yǎng)皿、鑷子、孵化箱。

2）步驟：①選取若干只受過精的雞卵放在孵化箱內(nèi)孵化。②在孵化的第1 天、 第3 天、 第7天、第14 天、第20 天分別打開一只雞卵，觀察其中的卵黃、卵白、胚盤的變化，拍照并作好記錄。③觀察未孵化、孵化第3 天、第7 天、第14 天、第20天的雞卵的照片，比較各階段卵白、卵黃、胚盤的變化歷程，如下頁圖1。

3）預期：在雞卵發(fā)育過程胚盤會逐漸發(fā)育成雛雞。

4）得出結論：在雞卵發(fā)育過程中胚盤逐漸發(fā)育成了雛雞。

方案2：比較實驗法觀察雞卵的發(fā)育。

課題：觀察雞卵的發(fā)育過程。

實驗目的：觀察雞卵發(fā)育過程中胚盤的變化。

實驗原理：在雞卵發(fā)育過程中胚盤能發(fā)育成雛鳥。

實驗假設：在雞卵發(fā)育過程中胚盤會逐漸發(fā)育成雛鳥。

實驗內(nèi)容：

1）材料：從養(yǎng)殖場挑選孵化第4 天、第7 天、第14 天的雞卵，培養(yǎng)皿、鑷子。

2）步驟：①將孵化第4 天、第7 天、第14 天的雞卵放在培養(yǎng)皿中，標上標簽1 號、2 號、3 號。②用鑷子解剖孵化第4 天、第7 天、第14 天的雞卵，并將胚盤的變化記錄在表3中。

表3 雞卵發(fā)育觀察記錄表

3）預期：在雞卵發(fā)育過程中胚盤會逐漸發(fā)育成雛雞。

4）得出結論：在雞卵發(fā)育過程胚盤逐漸發(fā)育成雛雞。

在本案例中，就同一課題引導學生用不同的方法進行設計，通過對2 種方案的比較，可發(fā)現(xiàn)比較法設計實驗與跟蹤法相比彌補了其中的一些不足。例如跟蹤實驗法不能破壞材料，否則若不進行繼續(xù)觀察，實驗中間環(huán)節(jié)所出現(xiàn)的實驗結果，因為沒有橫向的比較，有時容易被忽略；而比較法則彌補了其中的不足。

學生通過親手設計與實施實驗，在實踐中體會方案設計原理與注意事項； 體驗設計的全過程和容易疏忽的關鍵點，接納領會，這都有利于學生在今后的探究活動中靈活運用。

3 結果分析與表達能力的培養(yǎng)

在初中生物學教學中，可通過數(shù)據(jù)分析法對探究結果進行分析，得出結論并科學合理地進行表達與交流。

案例4：數(shù)據(jù)分析法分析探究結果并表達交流。

在“雞卵的發(fā)育”教學中，測量孵化第3 天、第7 天、第14 天雞卵的質(zhì)量，引導學生用各種方法對數(shù)據(jù)進行分析、表達交流。

分析方法1：表格分析法。

將所有數(shù)據(jù)進行歸類，繪制成表格，通過分析數(shù)據(jù)得出結論，如表4。

分析方法2：柱形圖法。

將數(shù)據(jù)進行分類匯總，繪制成柱形圖，分析圖形得出結論，如圖2。

分析方法3：折線圖法

將數(shù)據(jù)進行分類匯總，繪制成折線圖，分析圖形得出結論，如圖3。

經(jīng)分析數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)： 雞卵發(fā)育過程中質(zhì)量會減輕，學生推測雞卵孵化過程中消耗了雞卵中的有機物。

在教學中，可嘗試讓學生采用多種方法對探究得出數(shù)據(jù)進行整理和分析，得出結論，表達交流。這有利于培養(yǎng)他們結果分析與表達的能力。