基于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的高中生物實(shí)驗(yàn)課課例研究

摘 要：教學(xué)中開(kāi)展高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力困難重重，而科學(xué)探究能力的培養(yǎng)對(duì)于提高學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)有重要意義。本文主要論述在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開(kāi)展的培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的教學(xué)實(shí)踐，并對(duì)課例進(jìn)行充分分析和反思，為高中生物學(xué)科的核心素養(yǎng)落到實(shí)處開(kāi)辟了一條新的路徑。

關(guān)鍵詞：科學(xué)探究；高中生物實(shí)驗(yàn)；課例

科學(xué)探究就是人們?cè)谘芯扛黝?lèi)科學(xué)特別是自然科學(xué)問(wèn)題時(shí)所采取的方法，它應(yīng)該包括以下幾個(gè)步驟：一、提出問(wèn)題，明確我們要研究的課題；二、猜想假設(shè)，根據(jù)已有的理論或經(jīng)驗(yàn)對(duì)問(wèn)題的模型提出初步的設(shè)想；三、接受檢驗(yàn)，想辦法用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證我們的假設(shè)和猜想；四、不斷完善，根據(jù)實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出來(lái)的結(jié)果修改我們的設(shè)想，使之最后能解釋我們所面臨的問(wèn)題，甚至提出新的正確的理論。所以在生物學(xué)科中通過(guò)實(shí)驗(yàn)課培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力是最有效的途徑之一。

一、高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的困難

1.學(xué)校少課時(shí)，缺設(shè)備

現(xiàn)有高中生物課教學(xué)中課時(shí)緊張，多數(shù)學(xué)校壓縮實(shí)驗(yàn)課時(shí)，簡(jiǎn)化為教師演示實(shí)驗(yàn)，甚至干脆實(shí)驗(yàn)課時(shí)為零。也有學(xué)校受條件限制，實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺乏，無(wú)法開(kāi)展學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究。

2.教師缺經(jīng)驗(yàn)，少培訓(xùn)

教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要能指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，除了必須具備的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)外，一定要強(qiáng)化自身實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練。大多數(shù)生物學(xué)教師只注重課本理論知識(shí)，如果不通過(guò)專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)，很難在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

3.學(xué)生缺理論，差能力

對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)科學(xué)思維必須具備一定的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，才能在教師的引導(dǎo)下以強(qiáng)烈的問(wèn)題意識(shí)去尋找解決問(wèn)題的線(xiàn)索，才能做出科學(xué)的假設(shè)并展開(kāi)積極的探究。如果學(xué)生理論學(xué)習(xí)欠缺則很難有探究動(dòng)機(jī)和興趣，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也難以開(kāi)展。

4.實(shí)驗(yàn)難選題，少交流

許多生物學(xué)實(shí)驗(yàn)重在內(nèi)容，操作等方面要求不同且很高。學(xué)生相互之間在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)施的過(guò)程中欠缺討論與交流。

二、以科學(xué)探究能力的培養(yǎng)為核心的高中生物實(shí)驗(yàn)課課例分析 本文以人教版高中生物學(xué)教材必修三中“探究培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化”為例，闡述如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的實(shí)施過(guò)程，探討這種形式在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用。

教學(xué)流程如下：

1.課前活動(dòng)

整理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)資料，包括文字、圖片、視頻。本節(jié)內(nèi)容可分解為以下兩部分：

（1）理論知識(shí)部分

①酵母菌的結(jié)構(gòu)和代謝特點(diǎn)；

②酵母菌的培養(yǎng)條件；

③血球計(jì)數(shù)板的基本構(gòu)造。

（2）實(shí)驗(yàn)操作部分

①培養(yǎng)酵母菌的培養(yǎng)基的制作；

②酵母菌的接種操作的注意事項(xiàng)；

③血球計(jì)數(shù)板的使用方法；

④ 作圖要求；

⑤顯微鏡操作步驟；

⑥實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程安全事項(xiàng)。

2.課前準(zhǔn)備

由于本實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)（7天），教師先對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，任命組長(zhǎng)，將實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)資料利用學(xué)校公共平臺(tái)發(fā)送給學(xué)生，學(xué)生開(kāi)始課前基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，然后以小組為單位組內(nèi)互助解決個(gè)人獨(dú)立學(xué)習(xí)時(shí)遇到的問(wèn)題，并確定本小組想探究的內(nèi)容，設(shè)計(jì)方案。然后組長(zhǎng)收集通過(guò)小組互助仍然沒(méi)有解決的問(wèn)題和本小組的探究方案提交給教師。教師根據(jù)提交的問(wèn)題和探究方案對(duì)組長(zhǎng)進(jìn)行指導(dǎo)，最后確定以下3個(gè)探究課題：

（1）探究溫度對(duì)酵母菌數(shù)量動(dòng)態(tài)變化的影響；

（2）探究pH對(duì)酵母菌數(shù)量動(dòng)態(tài)變化的影響；

（3）探究葡萄糖濃度對(duì)酵母菌數(shù)量動(dòng)態(tài)變化的影響。

教師幫助各小組準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)需要的材料、儀器和用具等，由組長(zhǎng)組織實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，要求組長(zhǎng)組織本組同學(xué)記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程的操作和問(wèn)題并制作好PPT。

3.課堂活動(dòng)

（1）小組用PPT匯報(bào)本組實(shí)驗(yàn)課題開(kāi)展情況，展示曲線(xiàn)圖。

（2）教師根據(jù)小組匯報(bào)出現(xiàn)的的問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考。

主要問(wèn)題有：

①為什么溫度梯度要設(shè)置為0 ℃、10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃，而不能設(shè)置為50 ℃、55 ℃、60 ℃、65 ℃？

②為什么每天取樣前需要搖勻？

③如何才能防止雜菌污染？

④還有哪些因素會(huì)影響我們的探究結(jié)果？

（3）小組總結(jié)反思，交流學(xué)習(xí)心得。 各小組反思在實(shí)驗(yàn)探究中應(yīng)該注意什么；實(shí)驗(yàn)設(shè)置過(guò)程存在哪些不足，應(yīng)如何改進(jìn)。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)收獲了什么。最后教師進(jìn)行歸納總結(jié)。

4.教學(xué)反思

根據(jù)《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》的要求，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力需要充足的教學(xué)時(shí)間。本節(jié)課是應(yīng)用“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)，提前讓學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，使學(xué)生有充足的時(shí)間去思考和交流想要探究的實(shí)驗(yàn)并完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)組長(zhǎng)的指導(dǎo)，教師讓組長(zhǎng)能組織探究實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，在課堂中有充足的時(shí)間匯報(bào)、交流和反思，培養(yǎng)他們的科學(xué)探究能力。此種教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)及待改進(jìn)之處主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）優(yōu)勢(shì)

首先，不同層次的學(xué)生的理論知識(shí)學(xué)習(xí)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)材料完成的。學(xué)習(xí)能力有差異的學(xué)生可以通過(guò)投入不同的時(shí)間完成閱讀學(xué)習(xí)，也可以通過(guò)小組同學(xué)之間的討論，或向教師咨詢(xún)，將知識(shí)點(diǎn)完全消化理解，從而減少教師在課堂中講授理論知識(shí)的時(shí)間。這與傳統(tǒng)課堂學(xué)生自行預(yù)習(xí)理論部分知識(shí)，而無(wú)法同步了解自己掌握與否，教師也無(wú)法監(jiān)控學(xué)生預(yù)習(xí)的效果，課堂上需要全面具體地講述理論知識(shí)是有本質(zhì)區(qū)別的。

其次，學(xué)生在課前能充分思考，設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮創(chuàng)新能力；在組長(zhǎng)的組織下課后開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn)，操作時(shí)間增多，大大增加了學(xué)生開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行充分完善和創(chuàng)新提供了有力的保證，同時(shí)也提高了學(xué)生的組織能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

（2）待改進(jìn)之處

理論知識(shí)由學(xué)生課前自主完成，占用了學(xué)生的課后時(shí)間，學(xué)生是否能夠調(diào)節(jié)？是否增加了學(xué)生的負(fù)擔(dān)？學(xué)生是否具備極大的自主性完成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)材料的學(xué)習(xí)？學(xué)生的參與度如何？學(xué)生學(xué)習(xí)效率如何呢？針對(duì)以上疑問(wèn)，筆者做了有并調(diào)查，具體調(diào)查結(jié)果如下：

調(diào)查結(jié)果顯示，有少部分同學(xué)不能很好地適應(yīng)“翻轉(zhuǎn)課堂”，個(gè)別學(xué)生沒(méi)有很好地完成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)資料的學(xué)習(xí)而無(wú)法很好地參與實(shí)驗(yàn)探究和課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，這就要求我們?cè)诮窈蟮慕虒W(xué)實(shí)踐中，必須解決對(duì)個(gè)別學(xué)生的追蹤問(wèn)題，對(duì)個(gè)別學(xué)生做好心理輔導(dǎo)和學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)，化解他們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的障礙和困難。同時(shí)也要強(qiáng)化家校合作，請(qǐng)家長(zhǎng)督促學(xué)生在家的自主學(xué)習(xí)并反饋學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的困難和問(wèn)題，共同管理，挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛力，提高學(xué)習(xí)效率。

相對(duì)于傳統(tǒng)課前準(zhǔn)備，教師在課前工作量更大，不但要整理和制作實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)資料，還要解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題和對(duì)小組長(zhǎng)進(jìn)行指導(dǎo)，這是否增加了教師的負(fù)擔(dān)，教師能否處理得過(guò)來(lái)？實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)的情況下如何簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)也同樣能讓學(xué)生探究能力得到培養(yǎng)和提高？這都是我們需要進(jìn)一步思考和解決的問(wèn)題。

綜上所述，由于本課例中的“翻轉(zhuǎn)課堂”對(duì)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、自我管理能力和實(shí)踐能力提出了更高的要求，確實(shí)能更好地提高高中生物實(shí)驗(yàn)課開(kāi)展的效率，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，能較好地克服傳統(tǒng)教學(xué)中的“重知識(shí)、輕能力”的問(wèn)題。“翻轉(zhuǎn)課堂”應(yīng)用越來(lái)越廣，我們需要?jiǎng)?chuàng)造條件及時(shí)化解學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的障礙和問(wèn)題，增強(qiáng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的興趣和成就感，才能促使學(xué)生不斷增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力，逐步提升自主學(xué)習(xí)能力，更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。比如，在討論互動(dòng)、實(shí)驗(yàn)成果匯報(bào)環(huán)節(jié)中，在實(shí)現(xiàn)研究小組內(nèi)部討論的同時(shí)，為各研究小組之間的交流互動(dòng)留出時(shí)間，培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力、探究能力、合作學(xué)習(xí)能力，學(xué)生思維的深度、廣度、獨(dú)特性、辯證分析與批判性思維能力因此逐步得以培育，最大限度地提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

這種教學(xué)方法的應(yīng)用對(duì)于高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)有較大促進(jìn)作用。這種教學(xué)方法對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，自主性好的中學(xué)，為探索可提高學(xué)生科學(xué)探究能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)方式提供了方向。

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