以科学探究实践推动学生主动学习

龚雷雨

高中生物学课程要求学生主动地参与学习，在亲历提出问题、寻找证据、获取信息、检验假设、发现规律等过程中主动习得生物学知识，形成必备品格和关键能力。研读《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称《新课标》），深切感受其突破点，即以发展学生的核心素养为基准，提出普通高中生物学的学科核心素养，并依据生物学学科核心素养的要素，确立新的课程理念，明确课程目标，设计新的普通高中生物学课程的内容框架和质量要求，使其具有良好的基础性、选择性。

学生是课堂学习的主体，没有学生积极参与的课堂不可能成为一节好课。如何以生物学学科核心素养统领课程设计和课堂教学、以科学探究实践推动学生的主动学习，使课堂由“有意义”变得“有意思”？笔者以“探究·实践影响酶活性的条件”为例，作一阐述。

1生物学实验教学变革

让学生的心智和客观事实直接联系是科学教育的本质之一。生物学课程作为科学教育领域的一个科目，也具有这一特征。实验是让学生的心智和客观事实发生联系的最直接途径，也是生物学教学的基本形式之一。

当下，生物科学与技术发展突飞猛进，成果显著，影响广泛而深远。在这种背景下，生物学课程内容的更新不断加快，相应的生物学实验也发生了很大的变化。

在《新课标》的实施中，教师有必要对全部教学内容进行系统梳理、科学规划、适度统整，合并重复性、关联性内容，合理安排教学计划。重点是挤压教师“讲授”的时间，留给学生充分的学习空间，这也符合“以生物学大概念为框架构建‘少而精的课程”的初衷，能由学生自主学习的内容，教师尽量不讲、少讲、精讲，留出时空，保证生物学实验教学的课时需要。教师要从设施环境、科研环境、实践环境三个方面着手，构筑“探究·实践”平台，创设思维情境，提升思维品质，凸显生物学学科教学的体验性、实践性、开放性和创新性，促使生物学实验从传统教室走向现代实验室，从校内课堂走向科研院所，从学科实验走向科学探究与实践，培养学生较强的科学探究能力，提升学生的生物学学科核心素养。

2聚焦科学探究

《新课标》指出高中生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究、社会责任4个维度。事实上，科学探究也是随着生物学实验及其教学的不断转型形成的。传统的生物学实验课是教师讲解实验原理、材料用具、操作步骤、注意事项等，然后由学生动手操作。探究性实验课则更注重让学生体验实验作为生物学研究最重要的手段的一般方法，其一般流程是：体会与辨析实验的设计思想——讨论需要准备的实验条件——论证操作程序的科学性、合理性与可行性——进行实验预测——实施实验操作并收集记录结果——将实验预测与结果作比对——对实验结果的分析、判断与推论。这种课型促进了学生理性思维与实践的整合，并让学生感到生物科学是一门实验科学，它是在科学家的“想一想——做一做——再想一想——再做一做”中发展壮大起来的，使学生可以像科学家那样去做科学，可以在做科学中学科学。这种整合是创新思维、创造能力进发最好的土壤。

科学探究既是生物学学科核心素养的重要组成，又是科学本质的重要内核。从课程角度分析，科学探究既是一种课程理念，又是一种教学方式，还是一种教学内容。探究性教学对于轉变学生学习方式、提升学生科学素养的重要性，已经形成共识。但探究性教学目的的功利性、目标的矛盾性、形式的教条化和内容的表面化，已是不争的事实。探究性教学尚需要教学中从知识走向能力、从体验走向创造，指向人的生活、人的发展。

3以科学探究实践促进学生主动学习

上一轮课程改革以来，高中生物学实验教学的生活性、趣味性已有较大改观，但真探究、重实践尚不足，一方面“探究教学”几乎是一节好课的主要标准之一，另一方面课堂发生的“探究活动”与所期盼的“科学探究”却“形似神离”。什么内容都搞探究，明知故问，流于形式，存在着或轻或重的脱离动手实践、脱离真实问题、脱离生产实际的现象和重课内轻课外、重知识轻能力、重书本轻实践的现象，学生参与高阶认知的学习活动不足。这些都影响了学生知识应用与问题解决能力的提升。

3.1“探究·实践”目的的研

“探究·实践影响酶活性的条件”是人教版高中生物学《必修1.分子与细胞》的一个探究实践活动。教学中，教师可以指导学生从教材提供的材料用具中选择实验材料，拟订“探究·实践”方案，梳理“探究·实践”设计思路，使学生明确学习目的，初步学会控制自变量、检测因变量、探索影响酶活性因素的方法。

3.2“探究·实践”方案的研制

教师启发学生从温度和pH两个因素考虑，探究其对酶活性产生的影响，培养学生多角度思考问题的意识和能力。

遵照科学探究教学的一般流程，可以通过科学原理的学习、材料用具的准备、方法步骤的设计、注意事项的分析等环节，帮助和促进学生主动深度学习，促进高阶思维的形成。重点是从制约实验的关键因素、细节要素入手，预判和分析可能造成实验误差甚至导致实验失败的原因。例如，淀粉酶的来源不同，其最适温度也不一定相同，保温时的温度是多少？为什么不宜选用斐林试剂？也不宜选用过氧化氢酶催化过氧化氢分解？对照组加入等量的反应物，须注意哪些事项？可将过氧化氢酶和过氧化氢分别调至相同的pH后再混合，为什么？为什么不宜选用淀粉酶催化淀粉分解？为什么应尽力排除温度的影响？

3.3“探究·实践”活动的研修

促进科学探究实践活动，首先要激发学生探究的欲望。这就需要教师善于创设情境，充分调动学生已有的知识和经验，鼓励学生提出自己想探究的问题。可以引导学生回忆初中做过的唾液淀粉酶促进食物消化的实验，思考：当时将温度控制在什么范围内？为什么要这么做？为课题的探究奠定思维基础。

各小组确定探究的课题后，教师应当要求各小组自主研修和说明与课题相关的基础知识、基本原理，并作一些提示，便于学生依据酶的化学本质（一般是蛋白质），进而作出合理假设。

教师可以设计问题串：本实验的自变量、因变量和无关变量分别是什么？怎样控制自变量？针对自变量你准备设置几组实验？哪个是对照组、哪个是实验组？怎样才能保证无关变量在实验过程中保持基本一致？你所预期的对照组和实验组的现象或结果是什么？问题环环相扣、思维步步紧逼，促使问题串变成科学思维串、哲理思辨串、解决问题的能力串。之后，各小组汇报交流实验方案，教师进行通性通法的评点，必要时，还要提出具体修改意见。学生操作期间，教师要加强巡视，关注在整个探究实践活动中学生的参与度、学习的紧张度、思维的深刻度和探究的专注度，主动提问与积极回答的心态与情绪、兴趣与热情，做好观察记录。实验完毕，教师还应组织各小组展示实验现象、实验结果、实验结论和操作得失，进行表达和交流，通过辩论、相互评价和补充，促成师生、生生互动，促进学生始终处于主动的学习状态。