實證型探究活動的困境與路徑分析

劉波 王立志 黨全明

摘? ?要

鑒于實證型探究活動中存在教師脫離真實情境、少有探究性教學經歷，學生探究思維無進階培養、缺少實證型探究體驗等問題，文章闡述了提高探究效率的有效路徑：創設富有當地生物特色、與生活密切相關的科學報道及教材經典實驗等真實情境;基于相同或相似情景，進行思維進階培養;豐富實證探究案例;增加教師探究活動的體驗。

關鍵詞

實證型探究? 生物探究活動? 思維進階

科學探究是《普通高中生物學課程標準（2017版）》核心素養內容之一，是達成生命觀念的重要支撐，是習得科學思維的重要形式，是落實社會責任的重要路徑[1]。要實現學生科學探究能力的提升，需要根據探究性實驗的類型進行分類施策。吳舉宏將探究性實驗分為實證型探究、邏輯推理型探究、活動體驗性探究，其中實證型探究性實驗對于落實生物學學科核心素養有著舉足輕重的作用。實證型探究是指基于調查或設計實驗定量測定，分析數據，得出科學結論的過程[2]。如何基于實證型探究進行學生科學探究能力培養，已有從命題、評價、好的做法、存在的問題和改進策略進行了報道，但少有從教學方式和學習方式進行進階培養的系統論述。本文試圖根據實證型探究性教學存在問題分析探究的路徑，為學生探究能力的培養提供參考。

一、生物學實證型探究活動的困境

科學探究也是《義務教育生物學課程標準》十個一級主題之一，科學探究的理念已經得到絕大部分老師認同。探究性教學已經成為課堂教學必不可少的教學方式。科學探究對于教師而言是教學方式的轉變，對于學生而言則是學習方式的轉變。核心素養指向的科學探究，更加聚焦實證型科學探究。反思當前實證型探究教學，不難發現以下四方面問題仍然很突出。

1.教學中缺失真實的探究情境

指向核心素養的探究學習，本質上是學生學習方式的轉變。學生的學習脫離不了情境，當前教學中雖然也存在情境，但這些情境要么是虛構的，要么距離學生的生活較遠。這樣，學生的學習內容則是在虛構情境上架起了空中樓閣，不利于學生問題解決能力的形成，更不能適應未來社會人才培養的需要。

隨著生物學學科核心素養內容的實踐，部分師生也已經注意到創設真實的情境，但這些情境依然過于狹隘，不僅限制了學生想象空間，更阻礙了學生科學思維的發展。如果僅從與學生生活密切相關的方面去探究主題，對師生提煉有價值議題的能力是不小考驗。一味地責難一線教師創設情境能力不足，也不是解決問題之道，一味地讓學生過度關注生活，也難以調動起學生的學習興趣。應該從學科理論結合實踐層面指出真實情境創設的可行路徑。

2.學生缺乏相同或相似情境下的思維進階培養

初、高中《生物學課程標準》關于科學探究能力的要求，側重于從科學探究的六個環節去展現，但這些只是一個綱領性、概括性的要求。我們要結合不同學段、不同個性學生思維發展的規律和學科知識編排的邏輯創造性地落實[3]。多數情況下，初高中的實證型探究都是在新的情境下探索，少有是在原初中教材實驗的情境基礎之上的進一步深化。這樣處理的優點是豐富了學生信息涉入量，擴大了學生視野。但缺點也顯而易見，絕大多數探究停留在淺層學習，沒有讓學生思維從橫向和縱向得到深度發展，更談不上深度學習。

3.學生缺少實證型探究活動

實證型的探究過程應該指向基于調查或實驗，從證據的推測走向邏輯演繹思維的形成。而證據的獲得，應從定性逐步走向定量。反觀當下實證型探究，存在不“實證”問題。表現在我們將實驗異化為“以講代做”，即使存在做實驗，大多也是按照教材步驟按部就班進行，沒有結合當地生物資源特色和學情進行二次開發和設計。不經過實證的實驗設計，不僅不利于學生重要概念的構建和科學思維的形成，而且不能凸顯生物學課程作為自然科學的本質屬性。

4.教師缺少實證型探究活動的經歷[4]

隨著信息技術對課堂教學的革新，中學生物學探究性實驗已從“黑板上講實驗”演變為“課件上播放實驗”，實證型探究異化為虛擬的實證。究其原因，教師缺少實證型探究活動的經歷最為突出，尤其表現在教師對于設計探究性實驗有畏難情緒，存在著無體驗、淺層化探究等形式化傾向。

祛除教學任務繁重的外部因素之外，現實存在的問題是，相當一部分生物教師少有實證型探究實驗教學的經歷，教學效果則必然大打折扣。通過問卷調查高等師范院校生物師范（本科）專業人才培養方案，分析數據得知，師范生教育缺乏探究性實驗設計及實踐的體驗[5]。這個經歷不是指從理論到理論的推演，而是探究技能的生疏以及探究實驗方案設計能力的欠缺。通過訪談在職中學生物學教師，分析數據得知，絕大多數教師職后教學生涯鮮有實踐探究活動的觀摩學習[6]。

二、 路徑分析

針對上述問題，實證型探究教學可以從以下四個方面進行改進。

1. 真實情境中孕育創新思維

根據情境理論，結合生物學學科實際，這里的真實情境有四個維度：

一是來源于學生生活且有探究價值。應該適應于學生思維能力發展的程度和實驗教學的需要。如“觀察葉片結構”的實驗，教材安排用菠菜，但在實踐中發現，菠菜的葉肉細胞較多，不易同表皮進行分離或分離效果不佳。為此，我們將實驗改為：探究顯微鏡下植物（生活中草本植物）葉片結構和氣孔結構，這樣的觀察效果最佳。通過對蔬菜類、中草藥類植物實踐探究發現，實踐教學中可將菠菜改為小薊，既為學生所熟悉，也增強了觀察效果，拓寬了學生視野，達到了“盡信書不如無書”的教學意境。

二是富有當地生物資源特色的情境。如我們學校地處孫思邈故里，西南鄰藥王山，東南臨將軍山，野生中草藥資源豐富，當地中草藥種植歷史悠久。目前耀州區孫塬鎮黃芩留存面積只有3000畝，寶鑒村全村連片種植有1000畝，中草藥種植基地有黃芩、柴胡基地共2個，對學生進行科學探究能力的培養優勢得天獨厚。利用生物社團或研學活動這種載體，充分挖掘和利用中草藥資源，先后探索了黃芩、蒼術、黨參中草藥種植，讓學生經歷科學探究過程。之后調查了耀州區將軍山野生中草藥植物資源的分布，學習并掌握科學探究方法，不僅延伸了《課程標準》調查校園植物資源的建議范圍，而且為我區培養學生科學探究能力提供了一種行之有效的可供操作的范式。

三是對教材經典實驗的改進[7]。對于綠葉在光下制造有機物實驗的改進，可以選用銀邊吊籃，不需要用黑紙包裹葉子。這樣一來，豐富了真實情境的類型，鍥合了“小而精”的教學理念，符合信息時代人才培養的要求。

2. 相似情境下培養思維進階

思維進階理論啟示我們，學科教學中需要遵循學生思維的發展進行進階培養。聚焦相同或相似情境，引導學生不斷深入探究，分階段、分層次拓展探究的深度和拓寬探究的廣度。

一是縱向拓展探究的深度。 如人教版七年級下冊“唾液淀粉酶的消化作用”，初中階段探究的重點是：“唾液淀粉酶對于淀粉是否有分解作用”，進行感性認識。2017版《高中生物學課程標準》指導下的人教版高中教材，則在初中的基礎之上進一步探究，為什么唾液淀粉酶具有分解作用，進行學理的探討，從而促進學生思維向深度發展。

二是橫向拓寬探究的廣度。探究性實驗不一定必須是新的探究情境，可以是同一內容，但初高中不同階段探究的側重點不一樣。如土壤中小動物的調查，初中階段可以是側重動物分類的事實性支撐，不僅利于學生建構生物分類的認識，更有利于認同進化與適應觀念。高中階段調查方法可以進一步深化，如標志重捕法的學習，讓學生可以在原有情境上發生正遷移。

3. 實踐中豐富實證型探究案例

常言道：“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。”實踐是理論的先導，理論是實踐的升華。豐富實證型探究活動的開展，有利于學生樹立運用科學思維認知事物的意識，培養解決實際問題的思維習慣和能力。

課堂教學中，要以培養學生生物學科核心素養為切入點，以學生形成科學方法體系和獨特的思維方式為落腳點。根據教材實驗編排，結合當地生物資源特色和學情，精選探究內容，覆蓋不同實證探究類型，用好生物社團這種微型學習共同體，合理分組，實行小組導師制，每一組確定一項探究主題活動，做實、做細研究案例。處理好第二課堂和課堂教學的關系，使課內課外有序銜接。

4. 教師專業化過程中增加探究體驗

專業一般代表具有特定知識，是提供高品質社會服務的重要保障[8]。教師專業化是加強教師隊伍建設的關鍵。學校或教研部門應適度增加科學探究的觀摩學習活動的頻率，適度提升實證型探究在生物學教師專業化方案中的比重，以更好發揮他們在實驗教學中的主導作用[9]。

生物學教師實證型探究活動經歷的獲得對于日后教學生涯的順利開展有著舉足輕重的作用。應該讓這一經歷既有深度，又有力度。須要改進中學生物學師范生培養方案，從探究技能的獲得和關鍵環節實踐、實驗方案的設計等方面進行思維體系的重塑，做好頂層設計。實踐教學中，定期舉辦基于實證型探究活動案例的展示，如利用生物社團進行“水泥廠環境下土壤小動物豐富度調查”，等等。探究活動的展示，既促進了生物學教師探究教學技能的提升，也助力了學生學習方式的轉變。

三、實證型探究教學發展的趨勢

實證是科學探究教學的自然屬性。實證型探究作為一種科學研究的方法論，應是生物學教師教學方法和學生學習方式中的應有之義。基于實證的科學態度，應成為學生確立個人生活習慣和行為選擇的不二抉擇[9]。基于實證的科學精神，應成為學生參與有關社會議題及決策的不變信念。

從專業視角審視探究教學中問題，須要處理好教學、教師、學生這三者之間的關系。真實教學情境中孕育創新思維，應努力用好實踐中豐富的實證型探究案例，聚焦相似情境中學生高階思維的培養，在教師專業化過程中促進思維發展。讓實證型探究教學成為連接雙主體的橋梁，有力促進科學探究從定性走向定量、從虛擬走向實證、從被動走向主動。雖然實證型探究是未來探究教學的必然趨勢，但如何提升探究教學質量、發揮好學科育人價值，須要著重關注以下幾個問題：一是學科育人環境的優化;二是實證型探究教師能力的提升;三是課程體系和評價制度的導向。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2017：56-57.

[2] 吳舉宏.從三維目標到核心素養 給生物教師的101條新建議[M].南京：南京師范大學出版社，2019：41-42.

[3] 劉健.例談初、高中生物科學探究能力的梯度培養[J].生物學通報，2018，53（11）：33-36.

[4] Muxiaoyong.science teacher Training in china[J].Science，2013，341：456.

[5] 沈婷婷. 高等師范院校教師教育課程體系改革探索[D].上海：上海師范大學，2016：20-21.

[6] 陳薇. 高中生物學實驗教學培養學生科學探究能力的研究[D].武漢：華中師范大學，2019：35-36.

[7] 張文超，李倩.初中生物學提升科學探究素養的教學策略初探[J].生物學教學，2018，43（11）：77-78.

[8] 郭戈.改革開放40年之課程教材教學[M].北京：人民教育出版社，2019：243-244.

[9] 易紅郡，姜遠謀.實驗教學40年：回顧與展望[J].課程·教材·教法，2018，38（06）：14-20.

[作者：劉波（1990-），男，陜西咸陽人，蘇州大學基礎醫學與生物科學學院，陜西省銅川市耀州區孫塬中學，一級教師，碩士生;王立志（1979-），男，陜西西安人，陜西學前師范學院生命科學與食品工程學院，教授，博士;黨全明（1963-），男，陜西銅川人，陜西省銅川市耀州區教科體局教研室，正高級教師;雷超（1982-），男，陜西高陵人，陜西省西安交通大學附屬中學，高級教師;朱玉芳（1966-），女，江蘇常州人，蘇州大學基礎醫學與生物科學學院，副教授，博士。]

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