初高中一體化設計，培養學生科學探究能力

劉曉靜 王慶紅 吳慶紅

培養和提高學生的科學探究能力是高中生物教學的重要環節，也是生物課程的核心目標之一。那么，如何在教學中有效地提高學生的科學探究能力呢？

1.設計基于科學探究能力進階培養的初高中一體化校本課程

精選實驗課程，從實驗材料、實驗技術、實驗方式、實驗范圍、課題研究方面拓展，按照“分子水平→細胞水平→個體代謝→生態研究→生物技術與社會實踐”從微觀到宏觀的層次設計實驗內容，將實驗內容進行學段水平分類，構建科學探究能力進階培養的校本課程拓展實驗體系。

同時，將實驗內容所蘊含的科學探究能力素養水平進行定位分析，設計初一、初二、高一、高二四個學年共六個水平階段，分別安排相應的實驗項目，各階段知識要求及科學探究能力要求呈遞進關系，逐步提高學生的科學探究能力（如下圖）。

2.科學探究能力進階培養的教學策略

根據學生年齡特點和認知水平，初高中一體化設計教學策略，循序漸進地提升學生的科學探究能力，實現各階段不同的教學目標。

初一年級主要采用總結歸納式教學策略。例如，“觀察多種植物細胞”一課，教學流程：學生用顯微鏡觀察多種植物材料→完成實驗并進行分析歸類→各組交流實驗結果，進行分析歸納→概括得出結論。在此過程中，培養學生在觀察、提問以及交流等方面的科學探究能力。

初二年級主要采用啟發式教學策略。例如，“光合作用探究小實驗”一課，教學流程：準備實驗裝置（不同光照強度下收集的氣泡量）→誘發→釋疑→轉化→應用，讓學生體驗科學研究的過程，提高實驗操作能力、觀察能力，以及問題解決能力。

高一年級和高二年級上學期，基于問題情景，主要采用發現式教學策略、支架式教學策略、探究式教學策略、拋錨式教學策略。例如，“嘗試提取多種植物色素并用不同方法進行分離”一課采用支架式教學策略，教學流程：搭腳手架（出示“色素山水畫”，提示色素提取與分離的方法）→進入情境（學生選擇材料用具）→獨立探索（學生操作，教師適時提示）→協作學習（進行小組協商、討論）→效果評價與交流。在此過程中，學生能熟練使用相關儀器，通過觀察，科學準確描述生物特征、結構、功能、過程;能設計并制作物理模型;能設計并分析實驗方案中的某些環節。在“探究溫度對果膠酶催化作用的影響”一課中采用探究式教學策略，教學流程：提出問題（果汁生產企業可能遇到哪些產品品質問題？如出汁率、澄清度等）→猜想與假設（果汁的澄清度與果膠酶的關系）→收集設計方案→實施探究并形成解釋（實驗操作）→表達、交流與評價→產生新問題。在此過程中，學生能夠對實驗進行科學規范的解釋;能夠通過對比、分類實驗現象和結果，分析推測產生的過程及機理。

高二年級下學期主要采用STEM項目式教學策略。例如，“番茄不同外植體快速繁殖的比較及微型試管苗‘項鏈的制作”一課的教學流程：發現問題（外植體成苗率低）→設計解決方法（取不同部位外植體進行組織培養）→利用科學、技術、數學知識實施解決方法（選成活率高、快速繁殖的外植體制作成微型試管苗“項鏈”）→將解決方法分享并應用推廣。學生能夠利用現代生物技術手段解決一些特定的生物學問題，展現出科學精神和創新能力。

在本課程實施過程中，學生表現出研究生物學的濃厚興趣和積極性，學生的能力表現逐級提高。從學習效果來看，學生能夠按照年級的升高，依次表現出下列能力的逐步提升：觀察→描述→發現現象并提出問題→設計可行的實驗方案→分析、解釋問題并闡明因果關系→對比、分類現象與結果并由此分析推測過程及機理→對問題提出新的研究方案、新的可行的處理思路→理解現代生物技術并能解決一些特定的生物學問題→交流、思辨、反思與修改，科學探究能力的具體目標要求都能夠在學生的能力表現上找到落點。

以問題為中心，學生通過小組合作的形式分析解決問題的教學策略，能夠培養問題意識、訓練邏輯思維，提升信息提取和交流合作的能力;在問題解決的過程中培養證據意識、辯證思維及創造性思維能力，從而促進思維認知能力群的發展，提升科學思維水平，發展核心素養。

本文系北京市教育科學規劃校本研究專項課題“小初高一體化學科關鍵能力培養的教學策略實踐研究”（批號：CDBA19087）課題成果

編輯 _ 于萍