初中生物實驗教學中有效培養(yǎng)學生科學探究能力的研究

摘" 要：初中生物實驗教學在培養(yǎng)學生科學探究能力方面扮演著重要角色。科學探究能力的構成要素包括觀察與描述能力、提問與假設能力、實驗設計與操作能力，以及數(shù)據(jù)分析與解釋能力。在當前的初中生物教學實踐中，仍存在學生實驗動手能力不足，教師在探究過程缺乏引導的問題。為有效提升學生的科學探究能力，文章提出具體策略，即教師應該設計以學生為中心的實驗活動，鼓勵學生自主探究，并促進合作學習與交流，從而培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

關鍵詞：初中生物；實驗教學；科學探究能力

科學探究能力是學生在學習中必不可少的能力，它不僅是理解科學知識的基礎，更是學生形成獨立思考和解決問題能力的重要基礎。在初中生物教學中，實驗活動作為一種實踐性強的教學方式，為學生提供了探索自然現(xiàn)象、理解生物知識的機會。當前的實驗教學實踐在培養(yǎng)學生科學探究能力方面仍面臨挑戰(zhàn)，如何通過創(chuàng)新的教學策略提升學生的科學探究能力，已成為教育工作者亟待研究的課題。

一、科學探究能力概述

（一）科學探究能力的構成要素

一是觀察與描述能力。觀察與描述是科學探究的起點，學生需具備細致的觀察力，能夠從自然界中捕捉到各種現(xiàn)象、變化與規(guī)律。通過準確而生動的描述，學生不僅要記錄下所見的內容，還需要在此基礎上形成初步的科學理解。例如，在觀察植物生長時，學生應關注植物的顏色、形狀以及生長環(huán)境，從而為后續(xù)的探究打下基礎。

二是提問與假設能力。提問與假設是科學探究中的重要環(huán)節(jié)，面對觀察到的現(xiàn)象，學生應主動進行思考，并根據(jù)已有的知識和經驗進行合理的假設，這一過程不僅能激發(fā)學生的好奇心，還能培養(yǎng)其獨立思考的能力。例如，當學生觀察到某種植物的葉片變黃時，可以提出“為什么葉片會變黃”的疑問，并假設可能是缺乏光照或營養(yǎng)不良導致的，而后進行驗證。

三是實驗設計與操作能力。實驗設計與操作是實現(xiàn)科學探究的關鍵，學生需要根據(jù)提出的問題和假設，設計出合理的實驗方案，并具備一定的實驗操作技能。科學實驗往往需要嚴謹?shù)牟襟E與精準的操作，只有這樣才能確保實驗結果的可信度與有效性。因此，教師應指導學生學習基本的實驗技能，包括如何使用儀器、記錄數(shù)據(jù)等，提高其動手能力。

四是數(shù)據(jù)分析與解釋能力。數(shù)據(jù)分析與解釋是學生從實驗中得出結論的重要環(huán)節(jié)，通過對實驗結果的整理與分析，學生不僅能理解實驗現(xiàn)象的科學意義，還能培養(yǎng)邏輯思維與批判性思維能力。在此過程中，學生需要學習如何使用圖表、統(tǒng)計等方法來展示數(shù)據(jù)，并進行深入的思考與探討。

（二）培養(yǎng)科學探究能力的重要性

科學探究能力不僅是學生掌握科學知識的基礎，更會對其全面發(fā)展及未來的學習進步產生深遠的影響。通過培養(yǎng)觀察、提問、實驗和分析的能力，學生能夠在學習中形成獨立思考和解決問題的能力，這種能力的提升，有助于學生在學業(yè)上更自信，從而增強學習興趣與動機。同時，科學探究能力的培養(yǎng)，也促進了學生的創(chuàng)新意識與團隊合作能力，使他們在未來的學習與生活中更具競爭力。科學探究的過程，不僅涉及知識的獲取，更強調個人的情感態(tài)度與價值觀的養(yǎng)成，有助于學生形成科學素養(yǎng)。具備良好科學探究能力的學生，能夠更好地適應未來復雜多變的知識環(huán)境，主動進行自主學習和知識更新。因此，重視科學探究能力的培養(yǎng)，可謂意義深遠，影響著學生的當前學習和未來發(fā)展。

二、初中生物實驗教學的現(xiàn)狀

（一）當前實驗教學的基本模式

教師主導的實驗教學模式，在初中生物教學中仍占據(jù)主要地位。在這一模式下，教師作為知識的傳授者，負責整個實驗的設計、實施與講解。教師在實驗教學過程中，詳細說明實驗步驟，展示操作技巧，并在課堂上分析與解釋實驗結果。這種模式的優(yōu)點在于教師能夠有效地控制教學節(jié)奏，確保學生理解實驗的基本原理與操作過程。然而，過于強調教師的主導作用，會導致學生的學習興趣和主動探究精神的不足。由于學生在實驗過程中處于被動接受的狀態(tài)，他們的實驗動手能力及創(chuàng)新思維得不到充分鍛煉。隨著教育理念的逐漸轉變，越來越多的學校嘗試引入學生可參與的實驗活動，強調學生在實驗中的主動性與參與感。盡管學生參與的實驗活動在教學中逐漸增多，但實際參與度和質量仍然存在差異。部分學生由于缺乏相關的實驗技能與經驗，在參與活動時感到迷茫，無法充分發(fā)揮潛力。

（二）實驗教學存在的問題

當前的初中生物實驗教學盡管在教學模式上有所創(chuàng)新，但仍然面臨諸多問題，尤其是學生的實驗動手能力不足，以及探究過程缺乏引導等問題制約了其科學探究能力的提升。

許多學生的實驗動手能力相對較弱，難以獨立完成實驗任務，這一問題的根源在于長期以來以教師主導的教學模式使學生處于被動的學習狀態(tài)，缺乏足夠的實踐機會。實驗本質上是一種實踐性極強的學習方式，需要學生在動手操作中進行探索與發(fā)現(xiàn)。然而，學生的實驗動手能力不足，不僅影響了其對實驗內容的理解，也抑制了其對生物學的興趣。例如，在進行簡單的生物觀察實驗時，許多學生在操作過程中不夠細致，未能準確記錄觀察結果，導致對生物現(xiàn)象的理解模糊。

另外，盡管現(xiàn)代教育提倡學生自主探究，但在實際操作中，許多教師未能給予學生充分的指導與支持。學生在面對實驗任務時，往往不知道從何入手，缺乏對問題的深入思考與探索，尤其是在提出問題、制訂假設和設計實驗等關鍵環(huán)節(jié)，學生常常感到困惑，難以自主開展探究。由于缺乏系統(tǒng)性的引導，導致學生在實驗過程中容易偏離主題，甚至出現(xiàn)實驗結果不具備科學性的問題。因此，教師在實驗教學中需加強對探究過程的引導，幫助學生明確實驗目的與步驟，通過適當?shù)囊龑c反饋，激發(fā)學生的探究欲，使他們在探索過程中逐漸建立科學思維能力。

三、初中生物實驗教學培養(yǎng)學生科學探究能力的策略

（一）設計以學生為中心的實驗活動

在初中生物實驗教學中，設計以學生為中心的實驗活動，是培養(yǎng)學生科學探究能力的有效策略，這種設計不僅關注學生的參與感和主動性，還強調在實踐中培養(yǎng)其科學素養(yǎng)。

活動開展原則包括：第一，選擇有趣且具挑戰(zhàn)性的實驗主題。初中生物教師應該從學生的興趣和生活經驗出發(fā)，設計與他們日常生活密切相關的實驗主題。例如，學生對植物生長的好奇心，可以通過開展“植物如何適應環(huán)境”這一主題實驗來滿足。在實驗中，學生可以觀察不同環(huán)境條件下植物的生長情況，提出相關問題并進行探索，此類主題不僅能激發(fā)學生的探索興趣，還能幫助他們理解生物學的基本概念和原理。同時，教師應確保實驗具有一定的挑戰(zhàn)性，使學生在解決問題的過程中不斷拓展思維。例如，設計實驗“探討光照、溫度和水分對植物生長的影響”，要求學生制訂實驗假設、設計實驗步驟，并進行觀察和記錄。通過這種方式，學生不僅能獲得知識，還能提高解決實際問題的能力。

第二，提供豐富的實驗資源。教師應該為學生準備多樣化的實驗材料和工具，支持他們在實驗過程中進行自主探究，包括各種生物樣本、實驗器材、觀察記錄表等。借助多樣化的資源，學生可以靈活選擇實驗方式，獨立或小組合作開展實驗。在實驗中，教師應鼓勵學生自主選擇材料，嘗試不同的實驗方法，從而提升他們的實驗設計能力和創(chuàng)新能力。例如，在“水循環(huán)”實驗中，學生可以利用不同容器和材料，設計出各自獨特的水循環(huán)模型，通過觀察水的蒸發(fā)、凝結和降水等過程，深入理解水循環(huán)的原理。此外，利用現(xiàn)代信息技術手段，也是豐富實驗資源的一種有效方式。教師可以推薦相關的在線實驗平臺或模擬軟件，使學生在虛擬環(huán)境中進行實驗探究。借助在線平臺，學生可以訪問大量的生物實驗數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析與解釋，從而進一步增強科學探究能力。

（二）引導學生進行自主探究

學生是教學活動中的主體，引導學生進行自主探究，是提升其科學探究能力的重要環(huán)節(jié)。初中生物教師通過積極鼓勵學生提出問題與假設，并培養(yǎng)其實驗設計與實施能力，能夠有效激發(fā)學生的學習興趣和探索精神。通過培養(yǎng)學生的自主探究能力，有助于讓他們在學習中變得更加積極主動，形成終身學習的能力。

具體而言，第一，鼓勵提出問題與假設。問題是科學探究的起點，能夠激發(fā)學生的好奇心與探索欲。教師可以通過設置開放性的問題情境，引導學生思考。例如，在進行“光合作用”相關實驗前，教師可以詢問：“如果光照強度不同，植物的生長情況會怎樣”這樣的引導能夠促使學生主動思考，從而提出相關問題。在學生提出問題后，教師應鼓勵他們進行假設。假設是對問題的初步解釋，是科學探究的重要環(huán)節(jié)。教師要指導學生學習如何將觀察到的現(xiàn)象與已有的知識相結合，形成科學合理的假設。例如，學生在觀察到植物的生長速度不同后，可以假設：“光照越強，植物的生長速度越快”。通過這樣的練習，學生能夠逐步學會如何從具體現(xiàn)象中提煉出科學問題，并提出初步的解決方案，這不僅有助于增強科學思維能力，也為后續(xù)的實驗設計與實施奠定了基礎。

第二，培養(yǎng)實驗設計與實施能力。實驗設計是科學探究的重要環(huán)節(jié)，學生需要在此過程中學會制訂實驗方案、選擇合適的材料與方法，并合理規(guī)劃實驗步驟。教師應該為學生提供明確的指導，引導他們從問題入手，逐步思考實驗的目的、假設、變量及控制因素。例如，針對“光照強度對植物生長的影響”這一主題，教師要幫助學生明確實驗的獨立變量（光照強度）、因變量（植物生長高度），以及如何控制其他變量（如水分、土壤等）。在實驗實施過程中，教師應鼓勵學生積極參與，親自操作實驗器材，記錄實驗數(shù)據(jù)，在這一過程中，教師還應該給予適時的反饋與支持，幫助學生解決實驗中的困難。例如，若學生在操作中出現(xiàn)失誤，教師應及時指導其分析原因，并提出改進方案。通過反復的實驗實踐，不斷提升學生的動手能力和解決問題的能力。

（三）促進合作學習與交流

初中生物實驗教學的實施，還要注重促進學生合作學習與交流，可以通過小組合作實驗和討論與反思環(huán)節(jié)，促使學生相互學習、共同進步，提高團隊合作能力和溝通能力。通過互動學習的方式，學生能夠在實踐中學習知識，在交流中碰撞出智慧的火花。

具體包括：第一，小組合作實驗。小組合作實驗是培養(yǎng)學生合作意識和實踐能力的重要形式。教師應該將學生分成若干小組，使每組成員在實驗中承擔不同的角色，包括實驗設計者、記錄者、觀察者和分析者。這樣的角色分配，能夠增強學生的參與感，還能激發(fā)責任意識。例如，在進行“細胞觀察”的實驗時，各小組可以安排不同的任務，一部分學生負責準備顯微鏡，一部分學生則負責采集和處理樣本。通過合作，學生能夠相互依賴、共同解決問題，這種合作學習方式不僅有助于提高實驗的效率，也培養(yǎng)了他們的團隊協(xié)作能力。在小組合作實驗中，教師應強調成員間的相互交流與合作，鼓勵學生在實驗過程中進行充分的討論與交流，共同制訂實驗方案，分享觀察結果。教師可以設計一些開放性的問題，引導學生在小組內討論，例如“不同種類的細胞有什么異同”，這樣的討論能夠促進學生對實驗內容的深入理解，培養(yǎng)邏輯思維能力和表達能力。

第二，討論與反思環(huán)節(jié)。教師應該為學生提供一個平臺，讓他們分享實驗結果和個人的觀察體驗。在這一環(huán)節(jié)中，教師可以引導學生進行全班討論，鼓勵他們分析實驗中的發(fā)現(xiàn)和問題。在集體討論中，學生不僅能夠聽到他人的觀點，還能從不同的角度理解實驗內容，加深對知識的掌握。教師還應鼓勵學生在討論結束后進行反思，思考在實驗過程中遇到的困難、收獲的經驗，以及對下一次實驗的改進意見。通過寫反思日志或填寫實驗報告，學生能夠更好地總結自己的學習過程，這種自我反思的過程，能夠幫助學生在以后的學習中不斷改進探究方法，增強科學探究的自信心和獨立性。

四、結語

綜上所述，在初中生物實驗教學中培養(yǎng)學生的科學探究能力，亟須關注其主動參與和實踐體驗的重要影響。通過精心設計以學生為中心的實驗活動，積極引導自主探究，并促進合作學習與交流，能有效提升學生的動手能力及科學思維，此類教學策略不僅有助于學生扎實掌握科學知識，也能為其未來的學習奠定堅實的基礎。教師關注科學探究能力的培養(yǎng)，將為學生的全面發(fā)展開辟更為廣闊的空間。

參考文獻：

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（責任編輯：孫曉林）