以科學(xué)探究實(shí)踐推動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)

龔雷雨

高中生物學(xué)課程要求學(xué)生主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)，在親歷提出問(wèn)題、尋找證據(jù)、獲取信息、檢驗(yàn)假設(shè)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律等過(guò)程中主動(dòng)習(xí)得生物學(xué)知識(shí)，形成必備品格和關(guān)鍵能力。研讀《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《新課標(biāo)》），深切感受其突破點(diǎn)，即以發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)為基準(zhǔn)，提出普通高中生物學(xué)的學(xué)科核心素養(yǎng)，并依據(jù)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的要素，確立新的課程理念，明確課程目標(biāo)，設(shè)計(jì)新的普通高中生物學(xué)課程的內(nèi)容框架和質(zhì)量要求，使其具有良好的基礎(chǔ)性、選擇性。

學(xué)生是課堂學(xué)習(xí)的主體，沒(méi)有學(xué)生積極參與的課堂不可能成為一節(jié)好課。如何以生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)統(tǒng)領(lǐng)課程設(shè)計(jì)和課堂教學(xué)、以科學(xué)探究實(shí)踐推動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)，使課堂由“有意義”變得“有意思”？筆者以“探究·實(shí)踐影響酶活性的條件”為例，作一闡述。

1生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)變革

讓學(xué)生的心智和客觀事實(shí)直接聯(lián)系是科學(xué)教育的本質(zhì)之一。生物學(xué)課程作為科學(xué)教育領(lǐng)域的一個(gè)科目，也具有這一特征。實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生的心智和客觀事實(shí)發(fā)生聯(lián)系的最直接途徑，也是生物學(xué)教學(xué)的基本形式之一。

當(dāng)下，生物科學(xué)與技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)，成果顯著，影響廣泛而深遠(yuǎn)。在這種背景下，生物學(xué)課程內(nèi)容的更新不斷加快，相應(yīng)的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)也發(fā)生了很大的變化。

在《新課標(biāo)》的實(shí)施中，教師有必要對(duì)全部教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)梳理、科學(xué)規(guī)劃、適度統(tǒng)整，合并重復(fù)性、關(guān)聯(lián)性?xún)?nèi)容，合理安排教學(xué)計(jì)劃。重點(diǎn)是擠壓教師“講授”的時(shí)間，留給學(xué)生充分的學(xué)習(xí)空間，這也符合“以生物學(xué)大概念為框架構(gòu)建‘少而精的課程”的初衷，能由學(xué)生自主學(xué)習(xí)的內(nèi)容，教師盡量不講、少講、精講，留出時(shí)空，保證生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)需要。教師要從設(shè)施環(huán)境、科研環(huán)境、實(shí)踐環(huán)境三個(gè)方面著手，構(gòu)筑“探究·實(shí)踐”平臺(tái)，創(chuàng)設(shè)思維情境，提升思維品質(zhì)，凸顯生物學(xué)學(xué)科教學(xué)的體驗(yàn)性、實(shí)踐性、開(kāi)放性和創(chuàng)新性，促使生物學(xué)實(shí)驗(yàn)從傳統(tǒng)教室走向現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室，從校內(nèi)課堂走向科研院所，從學(xué)科實(shí)驗(yàn)走向科學(xué)探究與實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)的科學(xué)探究能力，提升學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

2聚焦科學(xué)探究

《新課標(biāo)》指出高中生物學(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、社會(huì)責(zé)任4個(gè)維度。事實(shí)上，科學(xué)探究也是隨著生物學(xué)實(shí)驗(yàn)及其教學(xué)的不斷轉(zhuǎn)型形成的。傳統(tǒng)的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課是教師講解實(shí)驗(yàn)原理、材料用具、操作步驟、注意事項(xiàng)等，然后由學(xué)生動(dòng)手操作。探究性實(shí)驗(yàn)課則更注重讓學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)作為生物學(xué)研究最重要的手段的一般方法，其一般流程是：體會(huì)與辨析實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想——討論需要準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)條件——論證操作程序的科學(xué)性、合理性與可行性——進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)——實(shí)施實(shí)驗(yàn)操作并收集記錄結(jié)果——將實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)與結(jié)果作比對(duì)——對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析、判斷與推論。這種課型促進(jìn)了學(xué)生理性思維與實(shí)踐的整合，并讓學(xué)生感到生物科學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，它是在科學(xué)家的“想一想——做一做——再想一想——再做一做”中發(fā)展壯大起來(lái)的，使學(xué)生可以像科學(xué)家那樣去做科學(xué)，可以在做科學(xué)中學(xué)科學(xué)。這種整合是創(chuàng)新思維、創(chuàng)造能力進(jìn)發(fā)最好的土壤。

科學(xué)探究既是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成，又是科學(xué)本質(zhì)的重要內(nèi)核。從課程角度分析，科學(xué)探究既是一種課程理念，又是一種教學(xué)方式，還是一種教學(xué)內(nèi)容。探究性教學(xué)對(duì)于轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式、提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要性，已經(jīng)形成共識(shí)。但探究性教學(xué)目的的功利性、目標(biāo)的矛盾性、形式的教條化和內(nèi)容的表面化，已是不爭(zhēng)的事實(shí)。探究性教學(xué)尚需要教學(xué)中從知識(shí)走向能力、從體驗(yàn)走向創(chuàng)造，指向人的生活、人的發(fā)展。

3以科學(xué)探究實(shí)踐促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)

上一輪課程改革以來(lái)，高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的生活性、趣味性已有較大改觀，但真探究、重實(shí)踐尚不足，一方面“探究教學(xué)”幾乎是一節(jié)好課的主要標(biāo)準(zhǔn)之一，另一方面課堂發(fā)生的“探究活動(dòng)”與所期盼的“科學(xué)探究”卻“形似神離”。什么內(nèi)容都搞探究，明知故問(wèn)，流于形式，存在著或輕或重的脫離動(dòng)手實(shí)踐、脫離真實(shí)問(wèn)題、脫離生產(chǎn)實(shí)際的現(xiàn)象和重課內(nèi)輕課外、重知識(shí)輕能力、重書(shū)本輕實(shí)踐的現(xiàn)象，學(xué)生參與高階認(rèn)知的學(xué)習(xí)活動(dòng)不足。這些都影響了學(xué)生知識(shí)應(yīng)用與問(wèn)題解決能力的提升。

3.1“探究·實(shí)踐”目的的研

“探究·實(shí)踐影響酶活性的條件”是人教版高中生物學(xué)《必修1.分子與細(xì)胞》的一個(gè)探究實(shí)踐活動(dòng)。教學(xué)中，教師可以指導(dǎo)學(xué)生從教材提供的材料用具中選擇實(shí)驗(yàn)材料，擬訂“探究·實(shí)踐”方案，梳理“探究·實(shí)踐”設(shè)計(jì)思路，使學(xué)生明確學(xué)習(xí)目的，初步學(xué)會(huì)控制自變量、檢測(cè)因變量、探索影響酶活性因素的方法。

3.2“探究·實(shí)踐”方案的研制

教師啟發(fā)學(xué)生從溫度和pH兩個(gè)因素考慮，探究其對(duì)酶活性產(chǎn)生的影響，培養(yǎng)學(xué)生多角度思考問(wèn)題的意識(shí)和能力。

遵照科學(xué)探究教學(xué)的一般流程，可以通過(guò)科學(xué)原理的學(xué)習(xí)、材料用具的準(zhǔn)備、方法步驟的設(shè)計(jì)、注意事項(xiàng)的分析等環(huán)節(jié)，幫助和促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)深度學(xué)習(xí)，促進(jìn)高階思維的形成。重點(diǎn)是從制約實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵因素、細(xì)節(jié)要素入手，預(yù)判和分析可能造成實(shí)驗(yàn)誤差甚至導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗的原因。例如，淀粉酶的來(lái)源不同，其最適溫度也不一定相同，保溫時(shí)的溫度是多少？為什么不宜選用斐林試劑？也不宜選用過(guò)氧化氫酶催化過(guò)氧化氫分解？對(duì)照組加入等量的反應(yīng)物，須注意哪些事項(xiàng)？可將過(guò)氧化氫酶和過(guò)氧化氫分別調(diào)至相同的pH后再混合，為什么？為什么不宜選用淀粉酶催化淀粉分解？為什么應(yīng)盡力排除溫度的影響？

3.3“探究·實(shí)踐”活動(dòng)的研修

促進(jìn)科學(xué)探究實(shí)踐活動(dòng)，首先要激發(fā)學(xué)生探究的欲望。這就需要教師善于創(chuàng)設(shè)情境，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生提出自己想探究的問(wèn)題?？梢砸龑?dǎo)學(xué)生回憶初中做過(guò)的唾液淀粉酶促進(jìn)食物消化的實(shí)驗(yàn)，思考：當(dāng)時(shí)將溫度控制在什么范圍內(nèi)？為什么要這么做？為課題的探究奠定思維基礎(chǔ)。

各小組確定探究的課題后，教師應(yīng)當(dāng)要求各小組自主研修和說(shuō)明與課題相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理，并作一些提示，便于學(xué)生依據(jù)酶的化學(xué)本質(zhì)（一般是蛋白質(zhì)），進(jìn)而作出合理假設(shè)。

教師可以設(shè)計(jì)問(wèn)題串：本實(shí)驗(yàn)的自變量、因變量和無(wú)關(guān)變量分別是什么？怎樣控制自變量？針對(duì)自變量你準(zhǔn)備設(shè)置幾組實(shí)驗(yàn)？哪個(gè)是對(duì)照組、哪個(gè)是實(shí)驗(yàn)組？怎樣才能保證無(wú)關(guān)變量在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持基本一致？你所預(yù)期的對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的現(xiàn)象或結(jié)果是什么？問(wèn)題環(huán)環(huán)相扣、思維步步緊逼，促使問(wèn)題串變成科學(xué)思維串、哲理思辨串、解決問(wèn)題的能力串。之后，各小組匯報(bào)交流實(shí)驗(yàn)方案，教師進(jìn)行通性通法的評(píng)點(diǎn)，必要時(shí)，還要提出具體修改意見(jiàn)。學(xué)生操作期間，教師要加強(qiáng)巡視，關(guān)注在整個(gè)探究實(shí)踐活動(dòng)中學(xué)生的參與度、學(xué)習(xí)的緊張度、思維的深刻度和探究的專(zhuān)注度，主動(dòng)提問(wèn)與積極回答的心態(tài)與情緒、興趣與熱情，做好觀察記錄。實(shí)驗(yàn)完畢，教師還應(yīng)組織各小組展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)結(jié)論和操作得失，進(jìn)行表達(dá)和交流，通過(guò)辯論、相互評(píng)價(jià)和補(bǔ)充，促成師生、生生互動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生始終處于主動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。