張苑霞

【摘要】文章基于學(xué)科核心素養(yǎng)，以高中生物“伴性遺傳”為例，進行培養(yǎng)高中學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的初探。在教學(xué)中體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，以探究為特點的課堂教學(xué)，使學(xué)生從接受式教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃荧@取式學(xué)習(xí)，從而培養(yǎng)學(xué)生觀察現(xiàn)象、提出問題、實驗設(shè)計、方案實施以及結(jié)果的交流與討論、團隊合作這五個基礎(chǔ)科學(xué)探究能力。

【關(guān)鍵詞】生物學(xué)科核心素養(yǎng)；主體；科學(xué)探究；能力

生物學(xué)科核心素養(yǎng)是以生物學(xué)科特征為基本立足點，從眾多的生物學(xué)科的素養(yǎng)中篩選和提煉最核心的部分，可以很好地體現(xiàn)生物學(xué)科的特征，同時將會從學(xué)生自身發(fā)展和社會需求等角度提出明確要求。生物學(xué)科核心素養(yǎng)包括生命觀念、理性思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任四方面。本文以高中生物“伴性遺傳”為例，對培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)之一 ——科學(xué)探究進行初探。

一、科學(xué)探究

科學(xué)探究是指學(xué)生用來獲取知識，領(lǐng)悟科學(xué)的思想觀念，領(lǐng)悟科學(xué)家們研究自然界所用的方法而進行的各種活動。在高中階段，通過探究脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性，自然選擇對種群基因頻率變化的影響等，讓學(xué)生發(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、方案實施以及結(jié)果的交流與討論，在實驗探究的過程中樂于并善于團隊合作。《新課標(biāo)》中明確提出對于科學(xué)探究素養(yǎng)的四個素養(yǎng)水平要求。

水平1： 能夠使用簡單的實驗器具；基于給定的實驗方案完成簡單的實驗，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)；能以書面的形式將實驗結(jié)果記錄下來。例如，在“檢測細(xì)胞中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”實驗中，能夠使用試管、刀片、滴管等簡單實驗器具；在“細(xì)胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P(guān)系、觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂”中，根據(jù)課本給定的實驗方案能完成簡單的實驗，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，最終以書面的形式將實驗結(jié)果記錄下來。

水平2： 能夠正確使用工具進行觀察，提出生物學(xué)問題，在給出的多個方案中選取適當(dāng)?shù)姆桨覆嵤?；選用恰當(dāng)?shù)姆绞饺鐚嵱涗浐头治鰧嶒灲Y(jié)果，能與他人合作完成探究，以口頭或書面的形式與他人展開交流。例如通過“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”等實驗，根據(jù)課本提示提出“原生質(zhì)層是一層半透膜”的生物學(xué)問題，并選取適當(dāng)?shù)姆桨概c他人一起合作實施探究；最后能選用表格的方式如實記錄和分析實驗結(jié)果，并以書面的形式與他人展開交流。

水平3： 能夠恰當(dāng)選用并熟練使用工具展開觀察，針對日常生活的真實情境提出清晰的、有價值的、可探究的生命科學(xué)問題或生物工程需求；基于給定的條件，設(shè)計并實施探究實驗方案或工程學(xué)實踐方案；運用多種方法如實記錄和分析實驗結(jié)果；在小組學(xué)習(xí)中能主動合作，推進探究方案或工程實踐的實施，并運用科學(xué)術(shù)語報告實驗結(jié)果。例如通過“探究影響酶活性”等實驗，學(xué)生熟練使用試管、滴管、酒精燈等展開觀察后，針對消化酶在消化道中起作用的情況這一特定情境中提出科學(xué)探究的生物學(xué)問題“酶其催化作用需要適宜的條件”，并根據(jù)給定的條件，設(shè)計并實施探究實驗；最后能運用表格、曲線等多種方式如實記錄和分析實驗結(jié)果；在小組學(xué)習(xí)中能主動合作，推進探究方案的實施，并運用科學(xué)術(shù)語報告實驗結(jié)果。

水平4： 能夠恰當(dāng)選用并熟練運用工具展開觀察；針對日常生活的色盲等真實情景提出清晰、有價值的、可探究的生命科學(xué)問題或可達成的工程學(xué)需求；基于對相關(guān)資料的查閱，設(shè)計并實施恰當(dāng)可行的方案；運用多種方法如實記錄，并創(chuàng)造性運用數(shù)學(xué)方法分析實驗結(jié)果；能夠在團隊中起組織和引領(lǐng)作用，運用科學(xué)術(shù)語精確闡明實驗結(jié)果，并展開交流。

在新課程改革的背景下，如何在教學(xué)中提高學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)水平，是值得每一個生物教師探究的課題。在教學(xué)中，筆者就這一問題進行初步探究。

二、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的初探

（一）科學(xué)觀察，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力

科學(xué)探究能力中最主要的就是發(fā)現(xiàn)問題的能力，沒有觀察就談不上發(fā)現(xiàn)，更談不上創(chuàng)造。觀察者要養(yǎng)成實事求是的科學(xué)態(tài)度，不能以主觀臆測代替客觀事實。在觀察過程中，學(xué)生觀察越仔細(xì)，就越能發(fā)現(xiàn)問題，也能更多地思考和探究。必要時，教師可提供相關(guān)的圖文信息資料、數(shù)據(jù)等探究素材供學(xué)生參考。例如，在“伴性遺傳”中對紅綠色盲遺傳方式的探究，教師設(shè)計以下環(huán)節(jié)。

學(xué)生已經(jīng)學(xué)了“孟德爾遺傳定律”和白化病的相關(guān)知識，對遺傳病的遺傳方式有一定的了解，很多學(xué)生毫不猶豫地回答“色盲遺傳是常染色體隱性遺傳病”。這種回答明顯屬于主觀臆測，并沒有經(jīng)過思考。但學(xué)生通過紅綠色盲的遺傳圖譜和條件的科學(xué)觀察后，會發(fā)現(xiàn)若為“常染色體隱性”遺傳，則Ⅱ-5的基因型為Dd，與家系圖和已知條件“Ⅱ-5沒有攜帶致病因子”相矛盾，找出自己的錯誤從而發(fā)現(xiàn)問題。

（二）大膽質(zhì)疑，培養(yǎng)學(xué)生提出問題的能力

科學(xué)探究的邏輯起點是提出問題。提出問題就是向知識挑戰(zhàn)，它是激勵學(xué)生積極向上的有效方法。教師在教學(xué)中要鼓勵學(xué)生大膽質(zhì)疑，敢于提出自己的看法，展開討論，為學(xué)生提供發(fā)表不同的學(xué)習(xí)感受和見解的機會，讓學(xué)生養(yǎng)成愛問為什么的習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生提出問題的能力。在伴性遺傳教學(xué)中對色盲的探究，通過觀察圖譜和已經(jīng)條件發(fā)現(xiàn)問題，教師引導(dǎo)學(xué)生思考：組成人體細(xì)胞的染色體有哪幾種？學(xué)生很快想到包括常染色體和性染色體2種。這時鼓勵學(xué)生大膽質(zhì)疑：既然色盲不是常染色體上的遺傳病，那是不是X染色體上的隱性遺傳病呢？引導(dǎo)學(xué)生提出有創(chuàng)新價值的問題，對培養(yǎng)創(chuàng)新型人才至關(guān)重要。

（三）大膽假設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生實驗設(shè)計的能力

生物學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，許多生物學(xué)原理的形成離不開實驗為證據(jù)的支撐。同時，實驗的開展對培養(yǎng)學(xué)生的動手能力及創(chuàng)新思維都有重要作用。新的《生物課程標(biāo)準(zhǔn)》更是強調(diào)“倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，力圖改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，引導(dǎo)學(xué)生主動參與、樂于探究、勤于動手，突出創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)”。而在科學(xué)探究或?qū)W習(xí)中，假設(shè)起著重要作用。在探究學(xué)習(xí)中，提出的假設(shè)能為進一步的信息收集、研究方案制定提供大致的框架，它是科學(xué)探究的先遣和橋梁。在“伴性遺傳”教學(xué)中，可對學(xué)生的能力進行相應(yīng)的提升，讓學(xué)生利用果蠅設(shè)計一個實驗證明“基因位于常染色體上還是X染色體上”。學(xué)生在大膽假設(shè)、驗證假設(shè)、修改假設(shè)的過程中，不斷經(jīng)歷科學(xué)概念的形成過程。這種經(jīng)歷不但能夠使他們掌握和理解知識，也是實驗設(shè)計至為重要的一步，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計能力。

（四）結(jié)果的交流與討論，培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)合作的能力

如今，科技在進步，人類在發(fā)展，哪一次飛躍不是諸多人共同合作而成功的呢？這充分說明了人類的一切活動都是在集體合作中進行的，團結(jié)合作是人類得以生存并戰(zhàn)勝困難的可靠保證。隨著社會發(fā)展，尤其是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)明和應(yīng)用，團隊發(fā)展和合作以及資源的開放與共享在當(dāng)前社會發(fā)展中的地位越來越重要，這需要我們引起重視，也是生物學(xué)科核心素養(yǎng)中科學(xué)素養(yǎng)的最高能力要求。青少年是我們國家的未來，應(yīng)該讓他們認(rèn)識到合作的力量和價值。在科學(xué)探究過程中，營造民主和諧的氣氛，利用小組合作學(xué)習(xí)的方式，通過對科學(xué)探究結(jié)果的交流與討論，使獲得的概念更清楚，結(jié)論更準(zhǔn)確，更培養(yǎng)了學(xué)生團結(jié)合作的能力，促進了核心素養(yǎng)的形成。在“伴性遺傳”的教學(xué)中，學(xué)生已經(jīng)完成了伴X隱性遺傳病的學(xué)習(xí)，教師設(shè)計如下探究：對比紅綠色盲病的遺傳特點，完成對“抗維生素D佝僂?。ò閄顯性遺傳?。┑倪z傳圖譜和遺傳特點”的探究（見圖2）。

通過對比紅綠色盲病的遺傳特點，不難完成對“抗維生素D佝僂?。ò閄顯性遺傳?。┑倪z傳圖譜和遺傳特點”的探究。學(xué)生獨立完成后，分小組對探究結(jié)果進行交流討論，通過相互之間激烈的思維碰撞以及“兵幫兵”的學(xué)習(xí)方式，能在短時間內(nèi)突破該重點的學(xué)習(xí)，并在小組內(nèi)的合作學(xué)習(xí)交流過程中形成團結(jié)合作的能力。

學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的提升與教師的教學(xué)方法密切相關(guān)。教師要充分為學(xué)生考慮，從學(xué)生的長遠利益出發(fā)，靈活運用多種教學(xué)方式，鼓勵學(xué)生質(zhì)疑、交流與創(chuàng)新，提高思維能力與科學(xué)探究能力，增強社會責(zé)任感，從而更好地適應(yīng)社會發(fā)展和終身發(fā)展的需要，做一個全面發(fā)展的人。

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