基于高中生物實驗的科學探究能力培養

江振根

（福建省三明市建寧縣第一中學，福建三明 354500）

引言

實驗教學不僅可以讓學生直觀地理解生物知識，還能拓展學生的思維，增強探究能力和實踐操作能力。這能夠幫助學生在實驗過程中更深入地理解生物知識，并將所學知識應用于實際，從而促進學生全面發展。

一、創設問題情境，培養探究意識

生物教師要想提升學生的生物核心素養中的科學探究能力，創設問題情境就是一種行之有效的方法。讓學生在問題情境的驅動下，在學習的過程中主動植入自己的思考和探究，教師也可以根據學生的實際學習情況找到學生的最近發展區，并按照相關的邏輯結構設計有關聯性的“問題串”，以此為載體展開課堂有效教學，將其貫穿到教學活動中的各個環節。

（一）巧借“問題串”，有效激發學生的求知欲

在實際教學過程中，教師應當將教學目標設計成帶有內在邏輯關聯的、貼近學生認知水平的“問題串”，對學生的探究潛能進行有效挖掘，充分激發和調動學生的好奇心、求知欲，讓學生能夠因此產生積極的情感體驗和濃厚的學習興趣。例如，在教學人教版高中生物必修1“體驗制備細胞膜的方法”這一內容時，教師可結合教學的重難點，拋出以下幾個具有內在關聯的問題：能直接進行細胞膜觀察嗎？細胞膜有哪些功能？細胞膜的組成成分是什么？為什么細胞壁不是生命系統的邊界？然后，教師通過生活中的實例設置問題，引導學生分析，再引出細胞膜的成分，這同時將“結構與功能相適應”的學科思想在課堂上進行滲透。最后教師再引導學生深入思考并感悟，系統的邊界不是空間上的外圍，而是具有特定的結構和功能，這對整個系統具有重要意義，這對學生系統思維的培養也大有裨益。這一連串具有內在聯系又相互遞進的問題使學生的探究學習，讓學生一探到底。它既檢驗了學生的自我學習成果，又形成了具有探究品質的高質量課堂。

（二）利用“問題串”，拓展學生探究性學習的深度和廣度，培養學生創新思維

在“問題串”的教學模式中，教師要根據教學實際情況進行大膽的實踐和創新，驅動學生進行主動探究和主動思考。這樣不僅可以將學生的問題意識激發出來，還能對學生思維的廣度和深度進行有效的拓展。例如，在人教版高中生物必修1“植物細胞的吸水與失水”的教學中，教師可以利用“問題串”，創新實驗教學觀念。如教師可以拋出問題：“對臨時裝片進行了幾次觀察，每次觀察的現象是什么？是否只有外表皮細胞才具有這一特性？對其他無顏色細胞該怎樣觀察？”這樣能夠引導學生通過其他的實驗方式來驗證或者鞏固所學知識。教師可以引導學生利用白菜葉等材料來進行實驗操作，那同樣可以完成實驗過程，達到實驗目的。在這一過程中，學生的創新思維得到了培養和鍛煉，探究意識也逐漸得到了一定程度的培養和增強[1]。

二、改進教學方法，重視探究過程

首先，教師要指導學生對探究方法進行了解和掌握，這也是實施探究性學習的一個重要目標。教師只有先讓學生掌握探究學習的方法，才能調動學生的學習積極性，讓學生的學習態度由“要我學”轉變為“我要學”，從“學會”轉變為“會學”。例如，在開展“觀察葉綠體”實驗活動之前，教師要讓學生先弄清楚自己要“觀察什么”“如何觀察胞質環流現象”，再進一步探究“如何加強胞質環流現象”。通過這一系列實驗問題的解決可使學生先明確實驗目的，再細致地、有目標地去進行觀察活動，并進一步完成探究，從而培養學生的觀察和實踐能力，進而培養和開發學生的探究能力。

其次，教師要根據實際情況采取小組合作的學習模式。采取小組合作探究的方式，可以將學生智慧匯聚起來，讓學生的思維相互碰撞，以拓寬學生的視野，減少學生的學習難度，還可以讓學生的科學探究思維以及能力在交流討論中得到訓練和強化。例如，在開展“低溫誘導植物染色體數目的變化”實驗時，教師可以設計這樣一組問題以供學生在實驗操作后分小組一起討論：為什么選擇觀察根尖的分生區？分生區會發生減數分裂嗎？基于此，教師可以指導學生通過合作探究來加深對相關概念的理解。在相互交流的過程中，有學生提出與減數分裂無關，根尖分生區進行的是有絲分裂，選擇原因是其分化程度低，有絲分裂旺盛，易于誘導，減數分裂發生在生殖細胞中。學生通過這樣的合作探究對概念的理解會更加清楚，分析得會更加透徹，得出來的結論也就更加準確。

三、拓展實驗教學，培養探究能力

生物實驗教學具有較強的實踐性，學生在實驗過程中不僅要動腦還要動手，在動手過程中可以加強對一些理論知識的認識，實踐水平也因此得到有效的提升。例如，在進行“植物細胞的吸水與失水”的實驗教學的時候，筆者先帶領學生做一個演示性的實驗，達到教學目標以后，根據教學內容和學生的實際情況引導學生向探究的方向逐步邁進：（1）實驗操作是否可以進一步簡化，以實現實驗效率的提高？（2）除了蔗糖溶液外，是否可以使用其他的試劑？然后讓學生帶著這些問題進行驗證和探索，在此基礎上深化學生對相關知識的理解，提高學生的實踐水平。學生經過探討、實踐和思考之后，得出如下結論：（1）實驗操作可以進一步簡化，如直接掀開蓋玻片，滴加蔗糖溶液，這樣做既可以省略幾次重復滴加試劑以及利用吸水紙吸引的步驟，縮短操作時間，又可以防止實驗操作者因為操作不當而對顯微鏡造成污染；（2）蔗糖溶液有較強的黏性，容易對顯微鏡造成污染，該實驗可以使用其他的試劑，如KNO3代替，KNO3的使用還省略了給植物細胞滴加清水的步驟，而發生質壁分離的自動復原。再如，在實施“觀察根尖分生區組織細胞的有絲分裂”的實驗中，筆者引導學生對實驗進行改進：由于根尖分生區長度僅為2～3mm，這導致實驗過程中的解離、漂洗、染色步驟存在鑷取的困難，使根尖極易破碎，對此，實驗步驟改進為先剪取根尖1cm進行前三個步驟，再在制片環節剪取靠根尖分生區部位的2～3mm。

這種基于課本實驗，適度拓展改進實驗，提出新的實驗問題的教學方法，讓學生在進行新的實驗設計和實施的探究過程中，其科學探究能力也得到了培養。在結合教材理論和實驗方法的基礎上，學生在教師的引領和幫助下，通過相互探討，大部分都能獨立進行實驗設計、開展實驗、分析實驗結果和討論交流實驗結論等，從而充分挖掘和拓展了課本實驗，在實驗原理、材料、步驟、結論交流等方面也發揮了學生的積極作用。

結語

總而言之，實驗教學是素質教育背景下的重要模式之一，在高中生物實驗教學中，教師要擺脫傳統思維的束縛，確立與人才培養主題相符的教學理念和教學模式，以激發學生的實驗興趣為切入點，進而增強學生的自主探究能力、觀察和分析問題的能力，提高教學的有效性。