胡紅偉

[摘? ?要]以《細胞的多樣性和統(tǒng)一性》一課的探究性實驗教學(xué)為例，分四個步驟探析培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的有效路徑，以使學(xué)生通過探究性學(xué)習(xí)逐步形成正確的價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。

[關(guān)鍵詞]科學(xué)探究能力;探究性實驗;細胞的多樣性和統(tǒng)一性

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2018）35-0086-02

《普通高中生物學(xué)課程標準（2017年版）》（以下簡稱“新課標”）提出，通過發(fā)展學(xué)科素養(yǎng)來達到育人的目的，使學(xué)生通過學(xué)習(xí)逐步形成正確的價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任?！翱茖W(xué)探究”是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實世界中的生物學(xué)問題，針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進行觀察、提問、實驗設(shè)計、方案實施以及對結(jié)果的交流與討論的能力。學(xué)生應(yīng)在探究過程中，逐步增強對自然現(xiàn)象的好奇心和求知欲，掌握科學(xué)探究的基本思路和方法，提高實踐能力;在探究中樂于并善于團隊合作，勇于創(chuàng)新。那么，在平時的生物課堂教學(xué)中，如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力呢？以《細胞的多樣性和統(tǒng)一性》一課的探究性實驗教學(xué)為例，教學(xué)中采用一系列科學(xué)研究的方法可達到完成科學(xué)探究的目的，并有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

一、通過問題指明學(xué)生探究的方向

在教學(xué)《細胞的多樣性和統(tǒng)一性》一課時，由于學(xué)生在前一課的學(xué)習(xí)中已對生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次有了一定的了解，認識到生命科學(xué)從微觀到宏觀的研究歷程，也認識到生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，但了解還不到位，需要探究來證實不同生物的細胞是否完全相同。因此，我在課始就將問題拋給學(xué)生：（1）不同細胞的形態(tài)相同嗎？功能相同嗎？請舉例說明。（2）不同生物細胞的個數(shù)和大小一樣嗎？結(jié)構(gòu)相同嗎？通過什么儀器可以觀察？（3）你最想知道的是哪種細胞的形態(tài)、大?。磕隳茏约簻蕚湎嚓P(guān)材料并用于課堂觀察嗎？

設(shè)置上述問題的目的在于，通過問題的引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生探究問題的欲望，提高學(xué)生參與探究性實驗的積極性。

二、通過實驗獲取實驗證據(jù)

生物學(xué)科的教學(xué)需要大量的實驗證據(jù)來支撐，通過探究性實驗來獲得這些證據(jù)是實驗教學(xué)最重要的一個方面。為了解決對“不同生物細胞大小、數(shù)目、形態(tài)、結(jié)構(gòu)是否相同？”這個問題，教師可引導(dǎo)學(xué)生小組合作進行實驗探究。實驗探究過程中所需用到的實驗材料，可讓學(xué)生自己準備，以激發(fā)學(xué)生參與探究實驗的熱情。在實驗過程中，學(xué)生制作裝片，觀察和測量細胞的形態(tài)、大小和結(jié)構(gòu)，在很大程度上發(fā)展了學(xué)生的動手能力、觀察能力、合作能力和思維能力。在實驗操作的過程中，有些學(xué)生的裝片制作不正確或是顯微鏡操作不規(guī)范，對此可通過生生交流或是師生交流查找原因，以確保實驗的順利進行。通過實驗觀察，學(xué)生了解到，動植物都有細胞結(jié)構(gòu)，有的生物由一個細胞組成，比如酵母菌、大腸桿菌、草履蟲等，有的生物由多個細胞組成，如黑藻、洋蔥鱗片葉表皮細胞、水綿等。而且細胞的形狀各不相同，比如洋蔥鱗片葉表皮細胞呈長方形、肌肉細胞呈長梭形、神經(jīng)細胞呈星狀、紅細胞呈圓盤狀等，且動植物細胞都可觀察到細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核等結(jié)構(gòu)。而通過測量，放大相同倍數(shù)，發(fā)現(xiàn)不同細胞的大小也不盡相同。該實驗的目的是為了獲得解釋、證實相關(guān)結(jié)論的依據(jù)，同時，發(fā)展學(xué)生“科學(xué)探究”這一核心素養(yǎng)。

三、利用獲得的證據(jù)來解釋結(jié)論

學(xué)生在獲得證據(jù)之后，應(yīng)利用獲得的證據(jù)來證實結(jié)論，并在實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)論之間建立各種各樣的邏輯關(guān)系。學(xué)生利用在實驗中觀察到的實驗現(xiàn)象來解釋教師提出的問題“細胞呈多樣性和統(tǒng)一性的原因是什么？”，通過實驗現(xiàn)象“不同生物細胞的形態(tài)、大小千差萬別，不同生物細胞的個數(shù)也不相同”推理結(jié)論“細胞具有多樣性”，并且能夠解釋多樣性的原因與其功能有關(guān)，是細胞分化的結(jié)果，從而發(fā)展了學(xué)生的生命觀念，通過實驗現(xiàn)象“不同動植物都可觀察到細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核等結(jié)構(gòu)”推理出結(jié)論“細胞具有統(tǒng)一性”。這個過程中，學(xué)生通過比較、分析與綜合等方法對生物學(xué)問題進行解釋，得出了正確的結(jié)論，發(fā)展了學(xué)生的科學(xué)思維。

四、通過科學(xué)評價確保實驗順利進行

科學(xué)評價是科學(xué)探究必不可少的一個環(huán)節(jié)。通過評價可以不斷地修正科學(xué)探究的過程。在實驗中，教師和學(xué)生都要思考：我們的每一個實驗步驟和實驗結(jié)論之間有什么關(guān)系？通過實驗我們能否獲得足夠的證據(jù)？這些證據(jù)能否科學(xué)地解釋結(jié)論？解釋結(jié)論的過程是否嚴密？觀察到的其他實驗現(xiàn)象對解釋結(jié)論是否有意義？等等。

這節(jié)課的具體程序如下：教師創(chuàng)設(shè)情境、提供信息→學(xué)生獲取信息提出問題、做出假設(shè)→教師指導(dǎo)學(xué)生篩選實驗方案→學(xué)生自主合作實驗獲取數(shù)據(jù)→教師輔導(dǎo)操作、釋疑解難→學(xué)生討論分析、得出結(jié)論→小組展示成果、交流互評→教師激勵評價、總結(jié)提升。 實驗教學(xué)的目的并不是要求所有學(xué)生觀察到統(tǒng)一的實驗現(xiàn)象，而注重的是學(xué)生參與實驗探究的過程，讓學(xué)生明確實驗?zāi)康?，懂得實驗探究的方法，能對實驗過程中出現(xiàn)的不同實驗現(xiàn)象進行分析與解釋，找出其原因，真正理解實驗。因此，實驗評價應(yīng)以激勵性評價為主，重點評價學(xué)生能否積極參與實驗過程，能否獨立完成實驗操作，能否對實驗過程中出現(xiàn)的問題給予正確的分析，能否對收集到的實驗數(shù)據(jù)進行科學(xué)分析，能否總結(jié)歸納得出正確的實驗結(jié)論，等等。因此，這節(jié)課中筆者采用了三個課堂評價和一個課后評價來檢測實驗教學(xué)目標的達成情況。課堂評價：（1）以學(xué)生能否自己制作臨時裝片及顯微鏡操作熟練度來評價其制作裝片的技能以及顯微鏡的操作能力;（2）以學(xué)生所觀察到的實驗現(xiàn)象的多少來評價學(xué)生的觀察能力;（3）以對實驗結(jié)論的總結(jié)歸納情況來評價學(xué)生對實驗的掌握情況。課后評價：設(shè)置實驗檢測題來評價學(xué)生對實驗內(nèi)容的掌握情況。通過科學(xué)評價，可讓學(xué)生充分認識到自己在實驗中還存在什么問題，使學(xué)生知道下一步應(yīng)該具體做什么。

本節(jié)課中，通過實驗的操作與觀察、推理與解釋，讓學(xué)生從感性認識上升到理性認識，從而認識細胞的多樣性和統(tǒng)一性，并在科學(xué)探究的基礎(chǔ)上發(fā)展科學(xué)思維，同時更好地理解“結(jié)構(gòu)與功能觀”。

總之，探究性實驗教學(xué)是發(fā)展學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的重要手段，是掌握生物知識和技能的重要途徑?？茖W(xué)探究是解決問題的有效途徑，在引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)探究時教師首先要讓學(xué)生確定好所要研究的問題，然后設(shè)計實驗探究的方案，依靠一定的技術(shù)收集大量的實驗數(shù)據(jù)并進行處理，最后通過推理解釋相關(guān)的結(jié)論，并進行交流。生物實驗探究活動的目的在于了解生物學(xué)科的本質(zhì)，學(xué)生利用已有的知識進行探究并且在探究過程中形成新的知識概念，有利于學(xué)生對知識的有效建構(gòu)及科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。

（特約編輯? ? 安? ? 平）