高中生物學教學中學生科學探究素養的培養策略

何秀芳

（甘肅省武威第二中學，甘肅武威 733000）

科學探究是生物核心素養的四要素之一，也是科學育人價值觀的集中體現。高中生物落實科學探究素養的培養目標，有助于全面發展學生的思維能力和研究能力，促進理論與實踐的緊密結合，塑造學生不懈求索的科學態度。為此，教師必須高度重視學生科學探究素養的發展，創新生物學教學的模式和方法，設計形式豐富的科學探究活動，引領學生積極地參與思考、觀察和動手實踐，使其感受探究的樂趣，潛移默化地形成自主探究技能，從而實現對學生科學探究素養的高效培養。

一、高中生物學教學中學生科學探究素養的培養意義

（一）能夠鍛煉學生觀察和分析生物現象的能力

生物學現象是學生獲取生物認知的主要載體，學生對生命體結構和活動規律的理解，都要依托于對生命現象的深入觀察和分析。現階段學生對各類生物現象存在觀察不仔細、分析不嚴謹的情況。在這種條件下，學生很難樹立結構和功能相適應的生物觀念。科學探究的主要對象是特定的生物學現象，強調觀察、了解現象中潛在的生命規律，理解生命體活動的細微變化和本質特征。為此，在高中生物學教學中著力培養學生的科學探究素養，能夠鍛煉學生觀察和分析生物現象的能力，教師可以基于課本圖示、實驗現象等，帶領學生開展觀察、表達、分析等一系列活動，使其通過觀察發展直覺思維和抽象思維，經過分析揭示現象的本質，理解生物的多樣性、統一性和復雜性，構建科學思維和生命觀念，從而得到觀察和分析能力的充分鍛煉。

（二）能夠強化學生發現和解決生物問題的能力

新時期的高中生物學教學有著非常明確的問題導向，教師需要根據課程內容向學生提出有研討價值的核心問題，引導學生運用所學知識技能對問題進行抽絲剝繭，在此過程中不斷地發現和解決新問題，最終實現對生物知識的意義構建。科學探究素養的內涵是指發現現實世界中的生物學問題，通常涉及提出問題、作出假設、制訂計劃、實施計劃、結論研討等探究環節，而且所有活動都是基于問題而展開的，與教學的問題導向不謀而合。因此，重點培養學生的科學探究素養有益于強化學生發現和解決生物問題的能力，教師可以利用與課程有關的認知材料，啟發學生通過探究性學習，在材料中獲取信息、發現和提出問題，組織學生合作設計實驗、動手操作，結合實驗結果開展表達和交流，解答問題、建立新知，從而通過科學探究的實踐訓練，使學生發現和解決生物問題的能力獲得發展。

（三）能夠幫助學生掌握科學研究的思路和方法

生物學探究對嚴謹性有著較高的追求，要求我們必須尊重事實和證據，運用科學的思維方法去認識事物，遵循一定的路線和技巧，完成科學研究的各個步驟。目前部分學生缺乏嚴謹務實的求知態度，對科學研究的路線和方法缺乏清晰的認知，不利于學習目標的達成。科學探究具有一套較為規范的實施流程，強調基于生物學事實和證據，通過歸納與概括、演繹與推理、創造和實踐，決策研究解決問題的路徑和方案，繼而按部就班地執行方案。因此，教師必須針對事實和證據，引導學生開展理性思考，在探究的過程中注重思路的點撥和方法的傳授，不斷規范學生的基本探究技能，使其明確思路、習得方法，在生物學習中實現自主突破和創造，從而凸顯科學探究素養的培養意義。

二、高中生物學教學中學生科學探究素養的培養策略

（一）創設生物教學情境，喚醒科學探究欲望

在高中生物學教學中培養學生的科學探究素養，前提條件是先激發學生的探究興趣。生物知識的概念性較強，如果教師不做好激趣的鋪墊，就急于開展探究活動，學生無法全身心地投入其中。興趣的產生基于真實、生動的情境，教師應該根據生物學課程和科學探究素養的培養目標，創設新奇、豐富的教學情境，使學生的情緒、思維、感官得到多維度的刺激，從而喚醒科學探究欲望。

第一，創設問題情境。創設問題情境能夠制造認知沖突，是激發學生科學探究動機的最直接辦法。教師應該分析生物課本內容，綜合考慮學生的認知經驗和興趣點，設計囊括課程核心知識的導學問題，而且問題要融合學生已掌握的舊知識、基本的生命活動規律，以及聯系生活中常見的生物現象和例子。在提問環節，教師應該基于問題出示一些具象化的認知材料。比如，問題涉及自然事物，教師要出示相關的圖片或視頻材料，輔助學生理解問題的指向。與此同時，教師要鼓勵學生圍繞著問題情境，開展思考和討論交流，闡述自身對生命活動規律的認知和理解。教師順著問題和學生的交流情況，引出生物課程的探究主題和目標，從而使學生對科學探究活動產生強烈的期待［1］。

第二，創設生物史情境。生物史具有一定的故事性，同時內含生物學家的智慧結晶和科研精神，能夠感染學生的情感態度，是最為生動的情境創設素材。在基于生物史創設教學情境時，教師可以開發課本中自有的史料資源，比如生物科學史話、科學家的故事、生物科學進展等欄目，也可以根據相關知識點從互聯網平臺收集相關的史料素材，組織學生合作研讀史料，探討生物學的研究發展進程以及科學家運用的研究思路和方法，感悟持之以恒、堅持不懈的科學態度。之后，教師再導出生物課程的探究項目和內容，調動學生的科學探究欲望。

（二）重視生物觀察訓練，強化科學探究思維

為了培養學生的科學探究素養，教師必須發展學生的科學思維，培養學生透過現象看本質的意識和能力。高中學生的抽象思維還有待發展，無法自主對生物現象的相互關系或特性進行解釋和抽象，阻礙科學探究思維的進一步提升。觀察是學生獲取生物知識的主要窗口，同時也能促進學生從直覺思維向抽象思維遷移。因此，教師應該重視實施生物觀察訓練，根據課程涉及的生物學現象開發利用課內外的觀察材料，引導學生通過深入觀察認識生物體結構、形態、顏色等基本特征，強化學生直覺、想象、抽象、邏輯等多方面的科學探究思維。

第一，觀察生物教材中的平面模式圖。模式圖是生物學的第二語言，觀察這些模式圖對學生的科學探究思維起到良好的促進作用。在觀察訓練中，教師可以指導學生認真地閱讀圖示，獲取生命體的結構和形態信息，把眼睛看到的特征用嚴謹、準確的語言表述出來。如果教材提供的是兩種類似生命體的平面模式圖，教師還可以讓學生開展對比式的觀察探究，比較兩種生命體基本特征的相同點和不同點，研究每個基本特征所對應的功能，揭示生命活動的本質規律，從而提高學生的觀察能力，以及演繹與推理的理性思維［2］。

第二，觀察動態的生命體運動。除了靜態的平面模式圖外，教師在實施生物觀察訓練時，還應該引入動態的觀察素材，比如含有生物現象的模擬動畫，或是利用模型、教具等演示生命結構的組合、分裂過程，引導學生通過觀察感知生命現象的動態變化和規律，把得到的信息記錄下來，繪制成相應的圖示或表格，對生命體進行理論或功能的分析，經歷直覺—抽象的思維發散過程，從而深化學生對生命體本質的理解，達到科學探究思維的有效培養目標。

（三）開展生物實驗活動，鍛煉科學探究能力

實驗是培養學生科學探究素養的主要平臺。通過實驗探索和實踐，學生能夠親身體驗發現問題和解決問題的過程，也能夠掌握科學的探究技巧和方法，并形成樂于合作、勇于創新的意識。因此，在高中生物學教學中，教師應該重點開展實驗活動，采用分組實驗的模式，根據課程內容給學生布置實驗探究任務，提供資源和器材支持，做好實驗技能的規范化訓練，打造自主、合作的探究環境，讓學生互幫互助、協作配合，出色地完成每個實驗步驟，從而鍛煉學生的科學探究能力。

第一，深度分析，提出假說。在這一步，教師盡量不要把生物實驗課題和方案直接出示給學生，而是提供與實驗課題有關的情景認知材料，引導學生以教材為參考，對認知材料中的生物現象展開深度分析，發現其中潛藏的生物學問題，并聯系以往學過的知識對生物現象的原理和規律提出有依據的假說，使學生自主明晰實驗探究的目標。

第二，明確變量，設計實驗。在這一步，教師應該圍繞實驗假說給學生布置設計實驗方案的任務。通常生物實驗會涉及變量，而控制單一變量是實驗設計的關鍵點，直接關系到實驗的成敗，教師可以組織學生合作收集和研究相關資料，通過討論辨明實驗條件和實驗變量，根據變量判斷是否需要增設實驗對照組。在制定實驗步驟時，教師需要不間斷地巡視課堂，在學生每決策出一個實驗步驟之后鼓勵學生說一說依據和原理。如果思路有誤，教師可以通過設問的方式加以提示，讓學生改進實驗步驟，繪制出簡易的儀器裝置圖和流程圖；若是對照組實驗，教師還要在流程圖中詳細地標注控制變量的步驟和操作要點，避免學生在后續實操階段遺忘［3］。

第三，動手操作，規范方法。在這一步，教師應該給予學生自主探究的空間，讓學生以小組為單位，嚴格執行設計好的生物實驗方案，合作開展操作、觀察、記錄數據等活動。由于學生的實驗技能尚未完善，他們容易出現一些不符合標準的實驗行為，為了確保順利地獲得實驗成果，教師需要著重規范學生的實驗探究方法。以實驗用具的組裝為例，教師可以提醒學生仔細地檢查組裝后的用具與儀器裝置圖是否一致；在記錄實驗數據時，教師應該指導學生，在實驗本上注明使用儀器、條件、時間、溫度、計算方法等類別，對數據進行分類整理和記錄，保證數據完整、條理清晰，便于查閱和分析，從而有效地滲透科學探究方法，助力學生完成實驗操作環節［4］。

第四，研討結論，構建新知。學生通過參與生物實驗操作和探究活動，已經獲得以數據為主的實驗結果，了解實驗過程中的因變量。在結論研討環節，教師應該引導各組學生，對實驗數據進一步處理、分析、判斷和推理，關注實驗因變量的觀察指標，判斷實驗結果與實驗假說是否存在區別。如果是驗證性實驗，得到的實驗結論必須和假說一致，反之，則說明實驗方案或操作過程出現失誤；若是探究性實驗，各組采用的探究方法不同，可能會得出多種不同的結論，教師可以讓各小組按照本組的實驗過程和數據，對實驗結論進行定性表述，結論要與實驗原理和目的相對應，同時把實驗結論和已有知識銜接起來，歸納總結生物理論和概念，從而增強學生的科學探究能力，實現對新知的構建［5］。

（四）注重啟發學生質疑，培植科學探究精神

科學探究與質疑存在密不可分的關系。善于質疑的學生往往會發現更多的生物現象和問題，產生積極的思維活動和探究行為，進而實現對知識點的深度挖掘，養成大膽設想和創新的探究品質。為此，為了培養學生的科學探究素養，教師應該注重啟發學生質疑，基于具體的教學內容和課堂活動，給學生創造質疑的機會，并根據學生提出的質疑，引導其繼續往深處想、往深處學，消除所有困惑，提升發現問題的能力和科學思維，從而培植學生的科學探究精神。比如，在研討生物問題時，有學生反饋問題的結果或答案，教師不輕易給予肯定或否定的決斷，而是面向全體學生，鼓勵他們從不同角度發表觀點和意見。師生針對新的問題見解，開展進一步的討論，剔除站不住腳的觀點、得出真理。這樣通過質疑和解疑的過程，學生就能透徹地掌握生物理論的來龍去脈。再如，在生物實驗探究的反思階段，教師也可以引導學生分組互相檢查實驗方案，對其他小組的實驗過程提出質疑，找出其中存在的科學性錯誤、違背實驗原理的操作方法，給予實驗方案優化方面的建議，促進學生之間取長補短，從而借助質疑驅動學生從機械模仿轉化為探索創造，提高科學探究素養的發展效率［6］。

三、結語

總而言之，在高中生物學教學中重視培養學生的科學探究素養能夠鍛煉學生觀察和分析生物現象、發現和解決生物問題的能力，幫助學生掌握科學研究的基本思路和方法。教師應該把握學生科學探究素養發展的關鍵點，立足課程目標，創設多元化的生物教學情境，開展生物觀察訓練和實驗活動，加強探究技巧的傳授，注重啟發學生大膽質疑，全方位強化學生的科學探究思維、能力和精神品質，從而收獲豐碩的生物教學改革成果。