优化生物实验教学培养科学探究核心素养

2020-10-13广东省广州市番禺区市桥星海中学511400赵雪梅

中小学实验与装备 2020年3期

广东省广州市番禺区市桥星海中学(511400) 赵雪梅

科学探究是生物学科核心素养的重要组成要素，而生物学又是一门以实验为基础的自然科学，实验课教学是生物教学的重要部分。所以，有效开展生物实验教学是落实学生科学探究核心素养培养的重要途径。

1 优化实验教学的目标设计，落实科学探究素养的培养

教学目标是教学的方向和灵魂，要在实验教学中落实科学探究核心素养的培养，其目标设计应从以下2个方面作全盘规划。

(2)整体规划教材实验对探究能力培养的侧重点。科学探究素养包括观察、提问、设计实验、实施方案、数据分析处理、结果的交流与讨论等多种能力，这就意味着实验教学要实现多方面的能力目标。鉴于教学时间有限，不可能每个实验都完成6个环节的完整探究，这就需要教师在深入研究课程标准，整体把握教材的基础上，根据学生的能力发展水平通盘考虑，设定每个实验侧重培养的探究能力，并分别纳入上述3个层次目标体系中，以有梯度的科学探究能力培养作为主线实施实验教学，具体方式如图1所示。

实践证明，整体规划探究能力培养的侧重点能使实验教学更有计划性，学生各项探究能力的培养得以循序展开、稳步推进，因而，学生科学探究核心素养的发展得以有效落实。

2 提升实验课堂教学有效性，落实科学探究素养的培养

核心素养的形成，需要通过每节课的有效学习来实现。因此，教师必须采取一定的策略提高实验教学的有效性。

2.1 创设具体情境，激发学生实验探究的欲望

学生解决实际问题的能力是科学探究核心素养的体现。教师可以利用学生生活实际中知其然而不知其所以然的现象创设情境，激发动机，促使学生主动探究。

例如“测定反应速度”实验可以用“做相反动作”这个游戏导入。游戏结束后，顺势引导：“游戏中同学们的反应有的快、有的慢，你认为人的反应速度跟什么有关？”这个习以为常的游戏中蕴含的疑问，很自然地激起了学生探个究竟的心理，教师可抓住契机引导学生进入作出假设、设计实验方案的环节。

教师还可以利用新旧知识的矛盾，直觉、常识与客观事实的矛盾巧妙地进行情境创设，激发学生进行实验探究的兴趣。

例如“探究植物的呼吸作用”就可以用学生错误的前知识来创设情境。学生往往认为：人和动物的呼吸是吸入氧气，呼出二氧化碳，而植物的呼吸刚好相反。但是，将人和绿豆种子呼吸产生的气体分别通入澄清石灰水后，两瓶石灰水都从澄清变成混浊的乳白色，这个意想不到的有趣现象让学生们目瞪口呆。演示实验带来的认知冲突，诱发了学生对植物呼吸作用进行更深入的实验探究的欲望。

2.2 加强实验指导，训练学生基本探究技能

加强实验指导，让学生的实验操作远离被动、盲目的浅层次活动是实验教学有效实施的重要保障。教学实践表明，“研学案”指导是一种比较有效的方法。教师精心设计“研学案”，引导学生进行实验，使学生聚焦关键问题，在动手操作、观察实验现象的同时，体验实验设计的思想，学会科学探究的方法。但是，探究能力培养的侧重点不同，“研学案”的编写模式也不同。

(1)以培养观察能力为侧重点的实验，“研学案”着重指导学生观察的方法与技巧，提出具体观察要求，让学生学会从整体到局部的观察顺序，学会对比等观察方法。

(2)以培养操作技能为侧重点的实验，“研学案”着重引导学生把握操作要点，并理解操作的科学依据。

(3)以设计实验方案为侧重点的实验，“研学案”的问题设计则着重引导学生弄清实验原理、设置单一变量、设计对照实验、控制实验变量。

(4)以分析数据、得出结论为侧重点的实验，“研学案”着重指引学生用列表法、图示法等方法整理实验数据，然后对比分析数据，寻找各变量之间的关系和变化规律，加以判断、推理、分析，从而得出实验结论。

2.3 加强反馈调控，培养学生综合探究能力素养

完整的探究实验更能促进科学探究核心素养的提升，所以，在基本探究技能训练逐步落实的前提下，应进入第二目标层次的综合探究能力的培养。

完整的探究实验往往在一节课内难以完成，例如“检测不同环境中的细菌和真菌”“酸雨对生物的影响”实验，一般需要几天时间，只能安排在课外做，因此，对实验过程和探究结果进行反馈调控十分必要，决不能搞“放羊式”实验教学，即“教师布置实验，学生回家实验，学生做或不做，教师一概不理”的不负责任的实验教学。

(1)实验过程反馈调控：把组长培养成得力助手，让组长带领和督促组员开展实验，师生可利用QQ群等平台进行研讨。

(2)交流结果反馈调控：实验完成后要组织展示活动，要求各实验小组选派代表，在课堂上分别介绍各自的实验设计方案、实施实验的过程与操作方法、实验成功与失败的原因等方面的心得与体会。然后，通过学生互评，教师评价，了解自己实验的优势和不足，从而起到促进学生综合探究能力素养发展的作用。

2.4 改进教材实验，提高学生创新探究能力

创新能力是科学探究素养的高层次目标，该目标的有效达成，需要教师有意识地把创新教育引入到生物实验教学中。优化教材实验的材料、装置和操作方法就是很好的途径。

实验教学中，教师要刻意启发学生从适切性、生活性、典型性等方面思考如何改进教材实验的材料、用具和方法，然后，结合综合实践课和开放式考查，指导学生设计、实施创新性探究实验。

例如“绿叶在光下制造有机物”实验，教材建议的实验材料是天竺葵，但天竺葵在本地并不常见，难以获得足够的材料供学生实验，在教师的启发下，学生们选取凤仙花、长春花、炸酱草、蕃薯、菊花、大红花、小白菜、菠菜、辣椒、假莲翘等多种植物进行对比研究。通过实验探究，发现凤仙花、长春花、炸酱草都能呈现酒精脱色快，叶绿素脱色完全，加碘液后变蓝紫色明显等实验现象。这些植物植株粗生、快长，容易繁殖和栽培，能提供大量材料供实验用，是光合作用实验的好材料。

又如“测定某种食物中的能量”实验，学生们按照教材插图自制的装置，材质、形状、大小都不尽相同，实验时，有的装置中花生燃烧得很好，但有的却总是熄灭，最终测得的结果差异很大，在教师启发下，学生反思自己的实验操作，推测误差可能与实验装置有关。学生们在开放式考查活动中设计、实施创新性探究实验，从装置存热性的角度进行研究，改进了实验装置，使实验取得更好的效果。

引导学生改进教材实验，既能使实验效果明显，同时又使学生的创新能力得到训练和提高，达成了科学探究核心素养中创新探究能力培养的目标。