甘肅省玉門市第一中學(xué)(735211) 羅建義

基于實(shí)驗(yàn)內(nèi)化學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，是指教師以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為載體，引導(dǎo)學(xué)生熟悉科學(xué)探究的一般思路與方法，完成從“提出問題—作出假設(shè)—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—得出結(jié)論”的整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，使學(xué)生的科學(xué)探究思維得以不斷錘練與提升的教學(xué)方法。筆者以實(shí)驗(yàn)情景的創(chuàng)設(shè)、對(duì)照實(shí)驗(yàn)的增補(bǔ)、稚化思維教育的應(yīng)用、自主實(shí)驗(yàn)的探究4個(gè)維度為切入點(diǎn)，旨在研究、獲取基于實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的思路與方法。

1 創(chuàng)設(shè)有悖已有經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)情景，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力

生物實(shí)驗(yàn)中滲透著許多生動(dòng)、鮮明的教學(xué)素材，特別是一些有悖于已有經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)情景，更有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，引發(fā)學(xué)生對(duì)所探究的問題進(jìn)行深入的甄別與判斷，從而大大培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。如在學(xué)習(xí)酶的特性之后，教師可以預(yù)設(shè)如下新情景供學(xué)生思考。①用淀粉酶探究pH對(duì)酶活性的影響；②用過氧化氫酶探究溫度對(duì)酶活性的影響；③用碘液作為檢測(cè)試劑，檢測(cè)淀粉酶對(duì)淀粉、蔗糖溶液的催化具有專一性。這些問題有悖于學(xué)生學(xué)習(xí)的已有經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過討論后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)這些探究方案皆有瑕疵，教師引導(dǎo)學(xué)生修改探究方案，擬定正確的探究主題，如用過氧化氫酶探究pH對(duì)酶活性的影響，用淀粉酶探究溫度對(duì)酶活性的影響，用斐林試劑檢測(cè)淀粉酶對(duì)淀粉、蔗糖溶液的催化具有專一性。方案確定后，各小組從其中選擇感興趣的課題展開探究。新實(shí)驗(yàn)情境的創(chuàng)設(shè)，給學(xué)生提供了一個(gè)全新的探究視野與體驗(yàn)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓展了學(xué)生的思維，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2 創(chuàng)設(shè)增補(bǔ)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)情境，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)能力

生物實(shí)驗(yàn)中有自變量、因變量和無關(guān)變量3種變量。實(shí)驗(yàn)組是處理自變量后發(fā)生變化的實(shí)驗(yàn)對(duì)象組，處理的自變量即為研究的對(duì)象。對(duì)照組是不處理自變量的實(shí)驗(yàn)對(duì)象組，通過設(shè)置適當(dāng)?shù)膶?duì)照實(shí)驗(yàn)，既可排除無關(guān)變量的影響，又可增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度和說服力。教學(xué)中教師要多為學(xué)生提供增補(bǔ)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的相關(guān)訓(xùn)練(如例1)，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)方案、實(shí)驗(yàn)過程的合理性的思考與判斷，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、結(jié)論的認(rèn)同感，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)能力，促進(jìn)學(xué)生探究素養(yǎng)的提升。

例1：某學(xué)習(xí)小組做了探究“生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性”的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)把實(shí)驗(yàn)過程補(bǔ)充完整。

(1)提出問題：生態(tài)系統(tǒng)中的生物種類和數(shù)量越多，其抵抗力穩(wěn)定性越強(qiáng)嗎?

(2)實(shí)驗(yàn)材料與儀器：3個(gè)同型號(hào)的透明塑料瓶、沙子、雨水、水草和以水草為食的淡水螺等動(dòng)物。

(3)設(shè)計(jì)方案：

①選擇同型號(hào)的3個(gè)透明塑料瓶，標(biāo)記為A、B、C。塑料瓶?jī)?nèi)分別裝入1～2cm厚的沙子，再注入等量的河水。

②向A瓶中放入水草和以水草為食的淡水螺等動(dòng)物，動(dòng)物和水草的生物量比例適宜。向B瓶中______、C瓶中______，放入量皆與A瓶相同。

③將A、B、C密封，置于光照較強(qiáng)處。定期觀察記錄A、B和C瓶中水質(zhì)變化及生物生存狀況。

(4)預(yù)期結(jié)論：______。

答案：只放水草；只放淡水螺等動(dòng)物；A瓶中的動(dòng)植物存活時(shí)間最長(zhǎng)，生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性最強(qiáng)。

此題以探究生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性為背景命題，主要考察學(xué)生對(duì)增補(bǔ)對(duì)照實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)預(yù)期的判斷與考察。要求學(xué)生掌握生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，理解生態(tài)系統(tǒng)中的生物種類和數(shù)量越多，其抵抗力穩(wěn)定性越強(qiáng)。結(jié)合探究問題及實(shí)驗(yàn)組提供的信息，確定實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象，找到對(duì)照點(diǎn)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)對(duì)照、等量、單因子變量等實(shí)驗(yàn)原則的理解，培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)能力，促進(jìn)了學(xué)生探究素養(yǎng)的提升。

3 創(chuàng)設(shè)稚化思維教育的實(shí)驗(yàn)情景，培養(yǎng)學(xué)生合作探究能力

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師思維的超前化與學(xué)生思維的滯后化普遍存在，這種狀況使學(xué)生很難跟上教師的教學(xué)節(jié)奏。鑒于此，教師應(yīng)充分關(guān)注學(xué)生原有的實(shí)驗(yàn)技能水平、知識(shí)儲(chǔ)備量及其最近發(fā)展區(qū)，要站在學(xué)生的角度分析問題，要稚化自身思維，把大智若愚的教學(xué)思考和學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究、合作學(xué)習(xí)相結(jié)合，教師要模擬學(xué)生的思維，幫助他們觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、引導(dǎo)他們獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)果，促進(jìn)師生之間的合作探究，教學(xué)相長(zhǎng)。如在 “植物細(xì)胞工程”的新授課教學(xué)中，學(xué)生對(duì)植物細(xì)胞工程的知識(shí)知之甚少，對(duì)體細(xì)胞胚的知識(shí)了解更少，教師課前可以表現(xiàn)得和學(xué)生一樣 “無知”。同時(shí)布置作業(yè)，要求師生自主選擇實(shí)驗(yàn)材料，獨(dú)自或小組合作來制作人工自然種子模型。為了創(chuàng)設(shè)稚化思維教育情境，教師可以制作一些缺少種皮或胚的種子模型在課堂上展示，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行選擇、甄別與判斷。筆者發(fā)現(xiàn)，課堂上學(xué)生展示的人工種子模型豐富多彩，種皮多為花生果皮、大蒜皮、蕓豆皮等不同類型，胚則多用蘿卜、胡蘿卜、馬鈴薯制作，人工胚乳的制作中，學(xué)生還加入了蔗糖、食鹽、牛奶等各種營養(yǎng)物質(zhì)。隨后，教師也展示了自己做的人工種子，和學(xué)生作品相互比較，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)有錯(cuò)誤的種子模型進(jìn)行鑒定與修正，促使學(xué)生對(duì)自然種子的結(jié)構(gòu)有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。隨后，師生共同閱讀教材，一起學(xué)習(xí)植物細(xì)胞組織培養(yǎng)技術(shù)，了解胚狀體的結(jié)構(gòu)后，引導(dǎo)學(xué)生利用手頭的材料，制作人工胚狀體種子的模型。教師也可故意展示一些錯(cuò)誤的種子模型。如有胚乳的人工胚狀體種子模型供學(xué)生討論、判斷與修正。這種探究 “稚化”了教師思維，促進(jìn)了師生合作，不僅有助于學(xué)生理解教材知識(shí)，也有助于學(xué)生合作探究能力的提升。

4 創(chuàng)設(shè)自主實(shí)驗(yàn)探究氛圍，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力

創(chuàng)設(shè)自主實(shí)驗(yàn)探究氛圍，指教師提供一定的硬件設(shè)施，實(shí)驗(yàn)試劑與材料，由學(xué)生自主確定探究主題、預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)方案、自主探索并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的教學(xué)方法。在實(shí)驗(yàn)探究階段，學(xué)生要彼此質(zhì)疑、探究，自主觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)學(xué)生提出的有價(jià)值的問題，在組間進(jìn)行討論，引導(dǎo)學(xué)生從不同側(cè)面理解實(shí)驗(yàn)。這不僅有利于學(xué)生的主動(dòng)探究，也有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的提升。如在 “探究pH值對(duì)酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師給學(xué)生提供了淀粉溶液、蔗糖溶液、雞蛋清稀釋液、過氧化氫溶液、鹽酸、氫氧化鈉溶液及多種檢測(cè)試劑，引導(dǎo)學(xué)生自主選擇反應(yīng)底物及檢測(cè)試劑，自主選擇實(shí)驗(yàn)原理、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)過程、自主探究并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。隨后，教師引導(dǎo)學(xué)生改變實(shí)驗(yàn)步驟，如縮小試管中溶液的pH梯度，或改變實(shí)驗(yàn)溫度，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)步驟改變前后觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行比較，甄別實(shí)驗(yàn)結(jié)論的相似程度，引導(dǎo)學(xué)生判斷實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)的合理性，大大提高了學(xué)生的科學(xué)探究的能力與水平。

教學(xué)中，教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的差異性，靈活的選擇一種或多種教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的探究潛能，促使學(xué)生探究素養(yǎng)和水平的提升。