高三生物復(fù)習(xí)課中科學(xué)探究能力培養(yǎng)的策略研究

李燕萍

摘 要：科學(xué)探究素養(yǎng)的考查在高考中占據(jù)重要位置，在課堂教學(xué)中提升學(xué)生的科學(xué)探究能力是高三復(fù)習(xí)課的重要任務(wù)。在教學(xué)過程中教師要重視核心概念的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建思維導(dǎo)圖，重視知識間聯(lián)系，為科學(xué)探究能力的培養(yǎng)打下一定的基礎(chǔ);此外，教師在平時的課堂上可以改進(jìn)教學(xué)方法，例如在問題情景創(chuàng)設(shè)方面進(jìn)行創(chuàng)新以激發(fā)學(xué)生進(jìn)行探究的積極性，并注重利用小組合作來指引學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗的探究和改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：科學(xué)探究;思維導(dǎo)圖;問題情境;生物實(shí)驗;小組合作

隨著國家對教育越來越重視，高中的課程任務(wù)與方向開始逐漸趨向于學(xué)生的素質(zhì)教育，課堂不僅要作為學(xué)生汲取知識的地方，還要培養(yǎng)其核心素養(yǎng)[1]。生物是高中的一門必修課程，科學(xué)探究是這門課程核心素養(yǎng)的重要組成部分，《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，但在傳統(tǒng)的復(fù)習(xí)模式中，很多教師都會認(rèn)為核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，特別是科學(xué)探究能力的培養(yǎng)應(yīng)該在基礎(chǔ)年級中進(jìn)行，高三時間緊任務(wù)重，只需要進(jìn)行全方位的知識梳理，但這樣并沒有從根本上去提升核心素養(yǎng)以適應(yīng)社會對人才的需求。現(xiàn)今社會需要知識和能力相結(jié)合的人才，高三學(xué)生對知識的掌握更加系統(tǒng)和全面，對能力的提升更具條件，而教師作為一個引導(dǎo)人的角色，在教學(xué)過程中要不斷地創(chuàng)新，保證教學(xué)過程新穎有效，以激發(fā)學(xué)生對科學(xué)探究的主動性和積極性，從而在一定程度上提高課堂質(zhì)量。

一、重視思維導(dǎo)圖的構(gòu)建，奠定科學(xué)探究的堅實(shí)基礎(chǔ)

近幾年的全國高考理綜試題中，科學(xué)探究素養(yǎng)是試卷中重要的考查部分，但該素養(yǎng)考察的內(nèi)容往往是大部分學(xué)生較難掌握的，因此，若要學(xué)生在該素養(yǎng)考察的題目中占據(jù)主動位置，就必須要重視引導(dǎo)學(xué)生理解相關(guān)的核心概念，構(gòu)建好思維導(dǎo)圖，明確知識間的聯(lián)系，為更好地應(yīng)對該素養(yǎng)的考察奠定良好的基礎(chǔ)。例如：遺傳部分的知識點(diǎn)一直以來在高考中都是必考的，該部分知識的考察大多屬于實(shí)驗分析考題，是生物考題中的能力考查點(diǎn)，且關(guān)聯(lián)的知識點(diǎn)較多，若考生要在此類題型的解答中占據(jù)主動地位，就必須要熟練掌握相關(guān)的核心概念以及明確概念間的聯(lián)系。因此，在該部分內(nèi)容的復(fù)習(xí)中，教師應(yīng)提出具體問題，明確學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)。教學(xué)過程中，注重先讓學(xué)生根據(jù)相關(guān)題目對自身情況進(jìn)行分析，認(rèn)清自身不足，然后在同學(xué)和老師的幫助下構(gòu)建好思維導(dǎo)圖后，進(jìn)而再逐個突破核心概念并進(jìn)行知識間的聯(lián)系，為后面的素養(yǎng)提升做好準(zhǔn)備。具體做法如下：

（一）真題呈現(xiàn)（如下圖所示）

（二）分析題中涉及的知識點(diǎn)

學(xué)生個人自行分析：大部分同學(xué)分析涉及的知識點(diǎn)不全，大多只分析得出的知識點(diǎn)有：相對性狀、純合子、雜合子、伴性遺傳和常染色體遺傳方式的特點(diǎn)。

學(xué)生間進(jìn)行交流：經(jīng)過交流，挖出的知識點(diǎn)，如性狀分離、基因的自由組合定律、等位基因等。

（三）指引學(xué)生構(gòu)建與遺傳規(guī)律和伴性遺傳相關(guān)內(nèi)容的思維導(dǎo)圖

本人所教學(xué)生大部分基礎(chǔ)較為薄弱，要構(gòu)建完整的思維導(dǎo)圖必須要進(jìn)行小組討論，為了能盡快完成，本人會建議基礎(chǔ)較好和基礎(chǔ)較差的學(xué)生進(jìn)行“結(jié)對子”，讓基礎(chǔ)較好的同學(xué)在教別人時幫助自身提升，讓基礎(chǔ)較差的同學(xué)在向別人學(xué)習(xí)過程中認(rèn)清自身不足，大家在原有的基礎(chǔ)上都有所進(jìn)步。

在高考中，《遺傳規(guī)律和伴性遺傳》知識點(diǎn)在核心素養(yǎng)考查中多呈現(xiàn)在科學(xué)探究方面，在高三的復(fù)習(xí)中若能較好地引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)逐個突破，并構(gòu)建好思維導(dǎo)圖，明確知識間的聯(lián)系，并做好對點(diǎn)訓(xùn)練，定能較好地應(yīng)對相關(guān)題型，為科學(xué)探究能力的提升打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

二、重視問題情境的創(chuàng)設(shè)，激發(fā)科學(xué)探究的強(qiáng)烈欲望

高三的復(fù)習(xí)課在激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究欲望方面會稍難于基礎(chǔ)年級的新授課，但若能創(chuàng)設(shè)豐富多彩的問題情境，幫助學(xué)生利用已有的知識來解決身邊的問題，就可以激發(fā)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的欲望，并體會知識在解決實(shí)際生活問題中的作用以及應(yīng)用知識帶來的樂趣。例如：在病毒相關(guān)知識的復(fù)習(xí)過程中，教師可以根據(jù)病毒的相關(guān)知識來設(shè)置多樣的問題情境，讓學(xué)生在復(fù)習(xí)過程中由被動變主動，并體驗科學(xué)探究的過程。教師以各類病毒引發(fā)疾病的防控和治療為基礎(chǔ)進(jìn)行問題情境的創(chuàng)設(shè)：“核酸檢測”是什么？病毒的結(jié)構(gòu)組成有何特點(diǎn)？若要確定其核酸類型，該如何設(shè)置實(shí)驗？通過一系列問題情境的創(chuàng)設(shè)，首先激發(fā)學(xué)生主動回憶病毒的相關(guān)知識，經(jīng)小組討論后可由學(xué)生代表回答病毒的結(jié)構(gòu)、生活方式、傳播方式和預(yù)防方法等知識;其次，現(xiàn)如今多媒體教學(xué)成為一種新穎的授課方式，教師可以適當(dāng)?shù)丶右岳茫ㄟ^一些生動的視頻將知識變得具象化，吸引學(xué)生注意力的同時，還能夠激發(fā)其探索的欲望。因此，筆者通過播放核酸檢測的相關(guān)視頻，在拓寬學(xué)生的知識面的同時，也可以激發(fā)學(xué)生繼續(xù)探究的欲望;最后，學(xué)生先自行設(shè)計實(shí)驗探究病毒的核酸組成，再引導(dǎo)學(xué)生提出問題：疫苗是什么？注射了病毒引發(fā)的疾病的相關(guān)疫苗就可以終身免疫嗎？從而引領(lǐng)學(xué)生的思維從疾病治療繼而過渡到與免疫、變異等方面知識的聯(lián)系，這樣不但能引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識的歸納，讓學(xué)生自己獨(dú)立探究，加深對所獲取的知識的理解，從而提高課堂質(zhì)量。

三、重視實(shí)驗的改進(jìn)，促進(jìn)科學(xué)探究的層次提升

實(shí)驗教學(xué)是生物學(xué)課程的特點(diǎn)，也是生物學(xué)教學(xué)的基本形式之一。新課標(biāo)鼓勵實(shí)驗設(shè)計應(yīng)該多樣化，鼓勵學(xué)生參與實(shí)驗設(shè)計[2]。在教學(xué)過程中若要落實(shí)科學(xué)探究核心素養(yǎng)，很大一部分是要體現(xiàn)在實(shí)驗教學(xué)上，而且在高考中考察該素養(yǎng)也基本是以實(shí)驗過程或現(xiàn)象作為題干。若要學(xué)生的科學(xué)探究能力在經(jīng)過高三復(fù)習(xí)后中有所提升，單純通過純理論式課本實(shí)驗過程的回顧是效果不明顯的，特別是對于基礎(chǔ)較薄弱的學(xué)生更是效果甚微。筆者在教學(xué)過程中，對于必修課本中的實(shí)驗是這樣處理的：首先，指引學(xué)生從觀察類、探究類、鑒定類、模擬調(diào)查類、同位素標(biāo)記類、科學(xué)方法類進(jìn)行歸類;其次，講解實(shí)驗設(shè)計的一般流程，明確實(shí)驗設(shè)計中的基本原則;最后，在掌握了基本的方法原理之后，指引學(xué)生在原有實(shí)驗的基礎(chǔ)上對實(shí)驗進(jìn)行整合和改進(jìn)，幫助學(xué)生打破課本實(shí)驗思維模式，促進(jìn)科學(xué)探究的層次提升。例如：筆者在教學(xué)過程中提供了以下實(shí)驗材料：馬鈴薯勻漿、淀粉酶、3%的過氧化氫溶液、試管、燒杯、酒精燈、冰水、溫度計、PH試紙、試管架、膠頭滴管、鹽酸溶液、氫氧化鈉溶液。首先，筆者為學(xué)生提供實(shí)驗的探究題目，指明探究方向，降低實(shí)驗的難度，題目設(shè)定為：探究酶的最適宜PH;其次，讓學(xué)生從以上材料中選取合適的實(shí)驗材料，并獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗過程的設(shè)計;最后，進(jìn)行實(shí)驗結(jié)果的交流和分析。較多學(xué)生在開始是無從下手的，因為他們的思維一直局限于過氧化氫的分解要用肝臟研磨液以及淀粉被淀粉酶的分解的檢測應(yīng)該要用碘液或斐林試劑，但這些在實(shí)驗材料中都沒有。經(jīng)過同學(xué)間的交流以及教師的指引后，部分學(xué)生的思維模式不再局限于課本的知識，大部分學(xué)生的積極性得到較大提高，在觀察到實(shí)驗現(xiàn)象后，實(shí)驗結(jié)果交流環(huán)節(jié)學(xué)生的參與度很高，科學(xué)探究的能力大大提升。

四、重視小組合作的開展，提升科學(xué)探究的效率

高三的課堂教學(xué)時間緊任務(wù)重，不但要進(jìn)行知識的回顧，更要注重能力的提升。在科學(xué)探究的實(shí)施過程中，只靠學(xué)生獨(dú)自思考和操作的探究活動效率很多時候沒有科學(xué)合理地開展小組合作探究的成效高。在有些合作探究活動中，很多時候有些學(xué)生參與度不高，因此，教師應(yīng)制定科學(xué)合理的探究計劃，并指導(dǎo)學(xué)生有效地進(jìn)行探究。在科學(xué)探究的之前，筆者先指引學(xué)生進(jìn)行分組，合理的組員搭配是進(jìn)行有效探究的保證。在探究活動中，教師應(yīng)先提供一定的知識指引，特別是對于基礎(chǔ)比較薄弱的小組，教師的幫助很重要，可以提升科學(xué)探究的效率。例如：（2020年山東高考試卷22題，節(jié)選）科研人員在轉(zhuǎn)入光敏蛋白基因的小鼠下丘腦中埋置光纖，通過特定的光刺激下丘腦CRH神經(jīng)元，在脾神經(jīng)纖維上記錄到相應(yīng)的電信號，從而發(fā)現(xiàn)下丘腦CRH神經(jīng)元與脾臟之間存在神經(jīng)聯(lián)系，即腦-脾神經(jīng)通路。該腦-脾神經(jīng)通路可調(diào)節(jié)體液免疫，調(diào)節(jié)過程如圖1所示，圖2為該小鼠CRH神經(jīng)元細(xì)胞膜相關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。

已知切斷脾神經(jīng)可以破壞腦-脾神經(jīng)通路，請利用以下實(shí)驗材料及用具，設(shè)計實(shí)驗驗證破壞腦-脾神經(jīng)通路可降低小鼠的體液免疫能力。簡要寫出實(shí)驗設(shè)計思路并預(yù)期實(shí)驗結(jié)果。

實(shí)驗材料及用具：生理狀態(tài)相同的小鼠若干只，N抗原，注射器，抗體定量檢測儀器等。

實(shí)驗設(shè)計思路：______________________________________________________。

預(yù)期實(shí)驗結(jié)果：_______________________________________________________。

參考答案

實(shí)驗設(shè)計思路為：取若干只相同狀態(tài)的小鼠并隨即分兩組，將一組的脾神經(jīng)切斷作為實(shí)驗組，而另一組不作任何處理;分別給兩組小鼠注射相同劑量的N抗原;一段時間后，觀察記錄兩組小鼠抗N抗體的產(chǎn)生量。

預(yù)期實(shí)驗結(jié)果：實(shí)驗組小鼠的抗N抗體產(chǎn)生量低于對照組的產(chǎn)生量。

在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗設(shè)計前，教師應(yīng)提前進(jìn)行準(zhǔn)備工作，應(yīng)指引學(xué)生明確本實(shí)驗設(shè)計屬于驗證性實(shí)驗，并在學(xué)生探究前要提出實(shí)驗要求，以確保實(shí)驗的順利進(jìn)行。首先應(yīng)該確保學(xué)生把握住題目要求，如該實(shí)驗指出小鼠的體液免疫能力是與腦—脾神經(jīng)有關(guān)，這也就決定了該實(shí)驗進(jìn)行的方向，即為對實(shí)驗組體內(nèi)的抗體量與對照組進(jìn)行比較，其結(jié)果應(yīng)該為前者較低。此外，還應(yīng)指引學(xué)生明確實(shí)驗中的自變量，以確保其他無關(guān)變量不會妨礙實(shí)驗的進(jìn)行。經(jīng)過教師的指引，學(xué)生的活動才能有方向才能更有效，經(jīng)過不斷的訓(xùn)練，科學(xué)探究能力定能逐步提升;最后，是進(jìn)行結(jié)果的交流，為了保證每位組員都能真正參與到活動中，每個學(xué)習(xí)小組的同學(xué)輪流擔(dān)任組長，采用主動發(fā)言和輪流發(fā)言的方式進(jìn)行交流，并看回答的情況全班同學(xué)給予打分，定期評選出優(yōu)秀小組并給予表揚(yáng)和獎勵。

結(jié)束語

為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，在近年來的高考生物試卷中，對科學(xué)探究能力的要求越來越高。因此，在日常的教學(xué)過程中，應(yīng)逐漸趨向于引導(dǎo)學(xué)生的探索欲望，以培養(yǎng)學(xué)生能夠以科學(xué)的方式進(jìn)行獨(dú)立探索，培養(yǎng)其綜合能力使得學(xué)生能夠追根問底、學(xué)有所用。高三的課程十分緊湊，為了學(xué)生能夠迅速地掌握關(guān)鍵知識，這就需要教師在平時備課時做好充足的準(zhǔn)備，設(shè)計合理的探究活動，提供充分的探究資源和空間，并在課堂上給予學(xué)生足夠的指引以幫助其夯實(shí)基礎(chǔ)，特別是對于基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，這些都尤為重要。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn);2017年版[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]黃艷.基于生物學(xué)科核心素養(yǎng)的實(shí)驗教學(xué)—以“探究酶的特性”實(shí)驗為例[J].生物學(xué)教學(xué)，2018（6）：70-72.