利用探究實驗培養學生的生物學核心素養

■天津市武清區楊村第一中學 王 旭

生物學是一門基于實驗的學科，探究性實驗是其重要組成部分，探究實驗可培養學生的核心素養，有利于提高學生獨立獲取知識的能力。但受各種因素的影響，教師容易將探究性實驗作為驗證性實驗進行講解，學生在實驗前已經知道實驗結論，教師再講解實驗操作步驟，讓學生按照已有步驟進行實驗，導致學生沒有任何思考空間、創新的機會。在這種“重結果、輕過程”的授課模式下，學生學習的自主性和能動性幾乎完全喪失，學生只知其然而不知其所以然。

一、開展探究實驗的意義

教師可通過引導學生親歷探究實驗，培養其良好的科學思維，并形成一定的科學探究能力。探究性實驗與驗證性實驗的主要區別是前者實驗結果不確定，這對于學生養成敢質疑、能接受質疑的品質非常重要。此外，開展探究實驗教學能夠為學生提供更多觀察、思考的空間，這對于提高學生的創新能力十分有效。在探究實驗中，學生對于待探究的問題可作出不同的假設，針對不同的假設討論出合理的實驗方案，對實驗結果進行預測，在調動學生的探究欲望的同時能使其從根本上明確實驗原理。另外，探究性實驗可充分激發學生主動學習的內驅力，學生在探究實驗的課堂上將能夠做到積極思考、主動發言、樂于探討。

二、利用探究過程培養學生的核心素養

探究性實驗能讓學生在活動中學習，在活動中思維，在活動中發展。學生是課堂的主人，學習的主動權應該握在他們手中，教師只是活動的組織者，應積極搭建平臺，讓學生親歷實驗探究，在課堂上發展學生的核心素養。

（一）通過問題串引導學生開展探究

探究性實驗中，實驗設計是核心內容，如何引導學生完成實驗設計是教學中的重點也是難點。尤其是高中低年級的學生接觸生物學時間短，思維局限性大，很難單獨完成合理且完整的實驗設計方案。因此在此過程中，教師需要做好充分的引導工作，通過問題串引導學生開展探究。

在“探究植物細胞的吸水和失水”的實驗中，在學生進行實驗設計前，教師設計的引導的問題串可以為：第一，如果假設正確，當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，細胞會出現什么現象？當外界溶液濃度小于細胞液濃度時，細胞會出現什么現象？第二，如何提高或降低外界溶液濃度？第三，如何觀察到細胞吸水或失水？需要用什么工具？

在“探究影響酶活性的條件”實驗中，核心假設有兩個：第一，溫度會影響酶活性。第二，pH會影響酶活性。針對第一種假設提出的問題串為：準備選擇哪種酶作為實驗材料？為什么不選擇H2O2酶作為實驗材料？如何設置實驗的自變量？需要考慮哪些無關變量？針對第二種假設提出的問題串為：準備選擇哪種酶作為實驗材料？準備設置哪幾個pH數值？怎么設置對照組？怎樣將溶液調至預設pH？

實驗設計是探究實驗的靈魂，教師不可為了追求課堂效果而禁錮學生的思維，應放手讓學生去思考、討論，最終得出最佳設計方案，這對于提升學生的科學思維、科學探究能力至關重要。

（二）保證學生安全、正確地進行實驗

在實驗課的課堂上，學生興奮活躍，紀律容易變差，因此，教師在保證學生安全的前提下利用正確的操作步驟進行實驗尤為重要。學生在動手操作前，應設計好實驗方案，保證小組內有明確的分工。教師還可以在課下多組織興趣小組活動，培養學生的動手操作能力，課上將興趣小組同學分散至各課堂學習小組，可以有效地保證實驗順利進行。開展實驗也是探究實驗的重要一環，在實驗過程中，教師應將自己定位為學生實驗的指導者，將學生為實驗操作的實施者。全程監督學生的實驗過程，以便做好及時的引導和錯誤糾正。

（三）指導學生進行實驗分析，培養學生的科學探究能力

首先，教師應在實驗環節中，多檢查學生是否認真做好實驗結果的記錄，不僅要記錄符合預期的現象，也要將實驗中遇到的問題、與預期結果有偏差的現象進行正常記錄，為實驗分析做好充足準備。其次，教師應教會學生分析實驗的一般方法，引導學生利用實驗事實進行科學推理，對于學生提出的新思想、新舉措，教師應及時給予評價和肯定，激發學生思考的內驅力。最后，多組織學生進行組內和組間分享交流，使學生充分意識到群策群力的力量，培養學生的群體意識、團結合作精神。

在“探究植物細胞的吸水和失水”的實驗中，學生在進行實驗時的確觀察到細胞發生失水和吸水現象，但實驗后學生無法將觀察到的現象與水分進出植物細胞的原理進行聯系。教師可再次帶領學生進行實驗記錄表格的分享，通過實驗記錄表格的重現，學生不難明確水分可以自由通過原生質層，而蔗糖不可以通過，原生質層相當于一層半透膜，水分進出植物細胞是其滲透作用的表現。

實驗分析得出結論是探究實驗的最后一個環節，依據此環節學生可以將實驗事實轉化為科學結論，充分發展自身的科學思維。

三、結語

中學開展的探究性實驗與科學家從事的科學探究有本質區別，在科學上，我們探究的實驗已有正確的結果、結論。而課堂中的探究實驗初始目標是教會學生探究實驗的一般方法：基于現象提出值得探究的問題，作出假設并嘗試回答問題，自主設計實驗并嘗試驗證假設，通過實驗觀察記錄現象，最終分析實驗并得出科學結論；進階目標是利用探究實驗發展學生的科學思維、科學探究能力；終極目標是加以適當的引領，使學生的生命觀念和社會責任在探究過程中得到長足發展。現階段初始目標基本均可達成，但要達成進階目標以及終極目標還需要我們在教學過程中不斷總結探究實驗教學的方式方法，為學生的生物學核心素養發展提供強有力的保障。