培養學生動手能力與科學素養的初步探索

摘要：培養學生的科學素養是一個系統工程，方法有很多，其中一種高效的方法是提高學生的動手能力。本文以高中生物教學為例，淺談在實驗、搜集處理信息、制作教具、繪制思維導圖等方面來培養學生的科學素養。

關鍵詞：科學素養；實驗；搜集處理信息；教具；動手能力

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2021）01-0050

生物學作為一門自然科學，注重學生的科學探究精神，而機械性地記住知識是不行的，這阻礙了學生創造性思維、科學素養的培養。因此需要教師發揮智慧，通過精心設計教學過程，側重培養學生的科學素養。以下是筆者以高中生物教學為例談如何通過培養學生的動手能力，進而培養學生科學素養的一些淺見。

一、積極開展動手實驗，加強科學素養培養

高中生物課程內容中含有許多實驗探究活動，這些活動不僅可以讓學生更好地掌握科學知識，更重要的是在探究過程中可以激發學生的科學探究興趣，培養學生科學的探究方法以及科學精神。但從目前情況來看，很多學校特別是不發達城市的學校，對于生物實驗教學過程不重視，很少甚至不開展實驗教學，取而代之的是教師的講解，這對于學生科學素養的培養是極為不利的，所以在教學中教師要發揮主觀能動性，將實驗中的精髓進行挖掘，通過設計簡單的實驗達到培養學生科學素養的水平。比如，在人教版高中生物選修一專題5課題1“DNA的粗提取與鑒定”一節中，利用瓊脂糖凝膠電泳裝置對DNA進行鑒定實驗，實驗器材昂貴，但教師可以利用身邊的材料進行創新性改造。如劉老師帶領學生自制了凝膠電泳裝置和凝膠顯影裝置：取外賣飯盒作電泳槽，在兩端貼上鋁箔，用小塑料盒作制膠板，取硬紙板裁剪成梳子，串聯電池充當電源，電源兩極接到鋁箔，便制成凝膠電泳裝置，材料廉價且易得，成本不超過10元。不透光的大塑料外盒，在內部安裝并接通固定波長的紫外燈燈管，外接攝像頭進行實時監控凝膠成像的情況，這樣便制得了凝膠顯影裝置。因此，學生便可以利用這些裝置動手實驗，加強科學素養培養。

此外，對于一些驗證性實驗，教師可以運用自己的才智對實驗進行改進或創新設計，將驗證性實驗轉換成探究性實驗，比如在細胞大小與物質運輸效率關系的實驗中，可以將實驗中的氫氧化鈉溶液用紅墨水代替，將不同大小含有酚酞的瓊脂塊換成不同大小的蘿卜塊，這樣實驗材料變得容易獲取，學生在家也可以操作。而對自己動手得到的實驗結果，學生更樂意去分析，這樣的過程提升了學生的科學思維。而且由于教材中實驗試劑用到了氫氧化鈉強堿溶液，存在一定的風險，但經過實驗創新后，可以在一定程度上避免危險的發生，一舉多得。

二、通過動手搜集有關知識信息，提高科學素養

在信息網絡時代，人們獲取各種信息變得越來越方便，從大量的信息中獲取自己所需，并且能夠對信息進行歸納處理也成為當代高中生的一種能力。而新課標在一定程度上就要求培養學生收集、處理信息的能力。因此，教師在基于教材進行教學的過程中要適當更新信息，將課上的知識運用于生活中，培養學生活學活用、學以致用的能力。信息的收集可以交給學生去處理，比如在“血糖平衡調節”的教學中，教師可以事先布置學生以小組為單位通過網絡、圖書館等途徑查閱有關血糖正常范圍和糖尿病患者“三多一少”癥狀的原因分析的任務。學生在完成該任務的過程中，不僅培養了收集、處理信息的能力，而且在處理信息的過程中潛移默化地認識到糖尿病的危害，在一定程度上進行自我教育，加強飲食管理和體育運動。另外，教師還可以引導學生向身邊的人普及科學知識，培養社會責任，提高科學素養。又如在學習“興奮在神經元之間的傳遞”中，教師可以設計問題串，引導學生動手搜集有關毒品危害的信息，使學生在信息處理中不斷思考，提高科學探究能力，自覺認識到毒品的危害，遠而避之，樹立社會責任感，提升生物學核心素養。

三、通過動手制作教具，培養科學素養

教學中調動學生的多種感官參與能夠提高學生的學習效果，而制作教具是一種提高動手能力、提高認識對象的方法，學生從課本中獲得的間接經驗在頭腦中的存留時間不如親手制作獲得的直接經驗長。高中生物教學中有一個重要的實驗技能就是制作模型教具。通過教具的制作，學生對認識對象的鮮明特征能夠把握得更加牢固，同時在制作過程中培養了學生的動手能力、創造能力。例如學生在制作DNA雙螺旋模型過程中就會暴露出一些知識問題，比如堿基互補配對、磷酸二酯鍵的連接方式等。

大多數的自制教具不是簡單的仿照，需要制作者對知識點有一定的認識后，再經過自己的思考、創新、構思、設計、創造出來，是一種創造性活動。如“興奮在神經元之間的傳遞”教學中，教師可以組織學生設計并制作突觸結構模型。學生憑借自己腦海中對突觸結構的認識進行教具再現，再在課堂上與同學分享教具成果和制作心得，反饋自己對科學知識的理解與掌握程度。對于優秀教具，教師可以大力表揚并充分利用，組織學生利用教具進行興奮在突觸結構中傳遞的學習，鼓舞學生的創新精神。

四、繪制思維導圖手抄報，提高科學學習效率

學科知識體系對于學生系統地掌握知識具有宏觀作用，而繪制章節思維導圖是學生構建知識體系的一個可行途徑。思維導圖利用其鮮艷的圖畫和簡短的線條將知識點串聯起來，從而創建知識網絡，有效地調動大腦的各個區域。同時，利用思維導圖做筆記還可以節省時間，提高學習和復習效率。教師讓學生按照自己喜歡的風格和方式畫出思維導圖，以加強對知識點前后邏輯關系的認識，提高動手能力，培養學生科學的學習方法。

總之，科學素養的培養是一個系統工程，并不是一朝一夕可以促成的事情，需要教師有方法、有計劃、有針對性地提高學生的科學素養。以上是筆者以高中生物為例對如何通過提高學生的動手能力來培養學生科學素養的一些看法，希望能夠起到拋磚引玉的作用。

參考文獻：

[1]張偉.注重生物實驗教學，提高學生科學素養[J].考試周刊，2016（78）：135-135.

作者簡介：丘霞，廣東省廣州市培英中學，初級教師

（作者單位：廣東省廣州市培英中學510000）