学生科学探究能力养成路径-以高中生物为例

新课程标准指明了学生学科核心素养培育的目标。“科学探究”作为核心素养的重要内容之一，它对提升学生的问题解决能力以及参与学科相关的社会实践有着十分重要的意义。因此，高中生物教师在教学中有必要依据学生的实情合理设计教学活动，让学生完成科学探究，发展学科核心素养，完成对知识内容的综合性解析，更好地提升课堂学习的实效性，促进学生可持续发展。本文基于此点，先论述了高中生物教学中培养学生科学探究能力的价值，随后阐述了具体的路径，旨在达成学生学科素养的发展。一、高中生物教学中培养学生科学探究能力的价值高中生物教师应该清晰地认识到科学探究这一素养在生物课程中所占的比重。科学探究主要强调学生对课程知识内容的深度思考与探索，而探究式学习也是近年来高中课程教学中比较热门的一种教学方法，它能够摆脱传统单一化教学模式对学生造成的不良影响，让学生处于主动学习、主动实践的状态。因此，教师在教学中就要重点关注学生对理论知识的理解，鼓励并支持学生展开探究性的学习，将理论知识与实践探索有机结合，整体提升学生的生物素养，保证整个课程教学坚持学生的主体地位，促进学生综合素质的发展，建构一个更高效且开放的生物课堂。（一）有利于学生形成良好的学习习惯在高中阶段的生物教学过程中，教师培养学生的科学探究能力有利于学生形成良好的学习习惯。众所周知，兴趣是最好的老师，调动并激发学生的学习兴趣有利于学生更好地学习这一门学科。所以教师要专注于学生科学探究能力的培养，按照素质教育的相关要求，引领学生立足于自身的实际情况展开系统性的知识学习，培养其科学思维。学生在这样的实践活动中会明白学什么、怎么学，全面地理解并感知自身的知识基础，甚至以此展开一系列的实验与探索，完成收集、观察、调查、使用实验仪器等基本操作，达到培养科学探究能力的目的。学生在参与一系列的学习活动时，能够体会到生物学科的实践性特征，感悟生物学科的魅力与色彩，进而展开自主学习，形成良好的学习习惯。这样一来，学生也能展开多元化的思考，整体提升思维能力，获得综合素养的培养，促进可持续发展。（二）有利于培养学生科学获取知识的能力教师培养学生的科学探究能力有利于帮助学生以科学、合理的方式获取知识。在实践中，教师首先就要利用好生物学科的教材及实验材料，引导学生深入解读并掌握相关知识，让其完成自主探索与实践，学生在这样的实践活动中，将综合、全面地阅读课本教材。其次，教师设定学习目标和问题，引导学生完成阅读探究、总结归纳、交流展示、质疑释疑等一系列过程，最终将帮助学生完成对所学知识的具象化认知。以此为基础，学生也将获得对知识内容的直观体会，有利于全方面体验知识探究的过程，为后续的实验操作打下坚实的基础，促进学生可持续发展。（三）有利于培养学生的操作能力与严谨态度高中生物教师在培养学生科学探究能力的过程中，必然会涉及一系列的实验教学，目的就是让学生在实验操作中完成一系列的实验探究活动，形成科学、严谨、求真的学习态度。所以科学探究能力的培养将推动学生主动性发展，让其主动投入实验操作活动，发展创造力及创新能力。在实验操作过程中，将看似无关的事物进行联结，实现思维的连通，能够给学生留出广阔的思维空间，促使学生思维发散，借此培养学生的创造性思维。这样一来，学生也将综合探究所学的知识内容，激发自身的创新、创造能力，从而更灵活地解决自身在学习过程中出现的各种问题，体现主动学习的过程，引领学生实现对知识内容的有效理解，让整个课程学习达到学以致用的效果。（四）有利于培养学生解决实际问题的能力教师培养学生的科学探究能力将能够大大提升学生的问题解决能力。生物学就在我们的身边，密切联系生活，让学生走近自然，发现问题并解决问题是生物学科最好的教学方法，而探究式学习是实现这一教学方法的有效路径。在教学过程中，教师专注于学生科学探究能力的培养，让学生从课内走到课外，探讨生活中常见的问题，引发其对生物界相关现象的发现与探究，这样既能调动学生学习内驱力，也能丰富他们的实操经验及科学探究精神。学生也将在教师的引导下拥有更多的实践机会，在做的过程中学习知识，获得深入理解，从而提升实践探究能力，体验到成功的喜悦，落实可持续发展。二、高中生物教学中学生科学探究能力养成的路径（一）巧妙设置疑问，发现问题引领探究教师在培养学生科学探究能力的时候应该巧妙地设计问题，引领学生在问题的发现与探究中经历思考与质疑的过程，形成科学探究的精神理念，达到有效培养学生科学探究能力的目的。以人教版高中生物教材为例，在教学《细胞的增殖》时，课程教学的重点是让学生了解细胞生长与增殖的周期性，能够简述细胞有丝分裂的过程及重要意义。在这一过程中，为了帮助学生实现有效的课程学习，教师有必要结合具体的教学内容，设计与具体教学活动相关的问题，引领学生完成实践探究。比如，教师可以用多媒体为学生展示一头大象及一只老鼠的图片，借助直观图示向学生提出一个问题：“这两种动物在体型上有什么样的区别呢？它们相对应的器官和组织在细胞的体积上存在什么样的差异呢？”借助学生现实生活中见到过的动物抛出问题，让学生具备浓厚的探究兴趣。而学生因为生活经验、知识基础的不同，在讨论中也将出现分歧。比如，有的学生认为大象的器官和细胞组织比老鼠大，也有的学生认为二者的器官和细胞组织并无明显区别等。当学生出现意见分歧后，就会互相辩驳，教师便可以在此基础上提出新的问题：“大象和老鼠出现如此大的体型差根本原因是什么呢？它是否与细胞数量、细胞体积相关呢？”很多学生不能完成这一问题的解答。对此，教师可以顺势导入课堂，引领学生完成对这一问题的探究与分析，回到课堂最开始的问题，让学生解释大象和老鼠体型差距如此之大的原因。以这种方式便实现了课堂的前后串联，培养了学生的独立思考意识和能力，达到了科学探究素养的有效培育。（二）注重任务驱动，设计实验引领探究高中生物教师在培养学生科学探究能力的过程中，应该注重任务驱动，为学生设计实验，引领其展开深层探究。对此，教师应该结合具体的教学内容，为学生设计相应的任务实操活动，引领他们根据自身所要学习的内容独立完成实验设计，参与实验操作与探究的过程，借此发展科学探究能力。以人教版高中生物教材为例，在教学《细胞中的糖类和脂质》时，其中就涉及对糖类和脂质储能多少的比较。这是一个科学探究小实验，学生可以根据自身的知识理解来完成。对此，教师可以鼓励学生根据自身的认知基础自主设计整个实验操作，比如通过燃烧的方式来分析同一事物中糖类与脂质储能的多少，以此来探究结构与功能的关系。关于整个实验操作，教师可以在保证学生安全的前提下让学生自主完成，促使其亲身参与知识形成的整个过程，完成多元化的实验操作。在这一过程中，学生的实验操作难免存在不足之处，教师则需要根据学生的实验操作结果进行分析与论述，让学生更全面地了解自身在实验操作过程中存在的问题，从而进一步完善实验操作计划与步骤。另外，教师要鼓励学生互相分享、互相交流、查漏补缺，整体提升实验设计与科学探究能力，促进学生的可持续发展。（三）鼓励小组合作，共同实操引领探究在培养学生科学探究能力的过程中，高中生物教师应该鼓励学生展开小组合作，让其通过合作的方式去探究相关的知识点，实现学生之间的交流与互动，引发学生之间的思维碰撞。这样一来，便能够让学生通过共同实践操作的方式去完成探索，帮助学生渡过难关，整体彰显学生科学探究能力与素养生成的过程，达到学生可持续发展的目的。以人教版高中生物教材为例，在教学《DNA是主要的遗传物质》时，其中涉及肺炎链球菌体内转化实验的学习与实践。对此，教师可以让学生通过小组合作的方式完成对这一实验的探索。首先，教师让学生自主阅读教材内容，然后为学生展示R型细菌和S型细菌的图片，并提出问题：“肺炎链球菌体内转化实验所使用的实验材料有哪些？两个细菌类型的区别是什么？”让学生通过小组合作的方式观察R型细菌和S型细菌的不同，并完成表格的填写（如表1所示）。表1其次，教师可以为学生播放《格里菲斯肺炎链球菌体内转化实验》的视频，让学生通过视频进一步了解格里菲斯实验过程，对比多组实验的具体内容，分析格里菲斯实验得到了怎样的结论。最后，教师根据学生总结出的知识内容及解答问题的过程，解析加法原理和减法原理，让学生根据完成对两个原理的认知，能够在原理解答过程中列举相对应的实验案例。比如，“加法原理”指的是与常态相比，人为增加某一种影响因素，与之相对应的实验案例如“比较过氧化氢在不同条件下的分解”。在这一实验中，通过对照组分别加温和加入肝脏研磨液等方式来完成实验，对比得出最后的结论。通过这样的方式，学生能够积极主动地参与课程学习过程，加深对相关知识的理解，自主参与实验探索的各个环节，展现自身的能力与素养，多元化地解读相关知识点，深化对这些知识的理解与体会，建构完整的知识体系，最终达成科学探究能力的培育与发展。（四）引入信息技术，优化模式引领探究在高中阶段生物教学过程中，教师应该积极地引入信息技术，以培养学生的科学探究能力，使整个课程教学模式得以优化，帮助学生更准确且深刻地理解生物知识，增强学生的感知。这样一来，便能够让学生的实践操作过程更清晰、直观、具体，帮助学生在观察过程中培养科学探究能力，优化学习效果，落实可持续发展。以人教版高中生物教材为例，在教学《种群数量的变化》时，其中涉及“酵母菌种群大小动态变化实验”。在这一过程中，为了提升学生的实践探究能力，教师应该充分利用信息技术来完成实验操作。比如，教师可以播放与整个实验操作相关的微课视频，在视频中为学生细致、全面地阐述实验目的及实验原理，并展示相应的实验材料及实验用具，让学生了解整个实验操作的基本步骤及相关实验器材的具体使用方式。再如，为了提升实验教学效率，教师可以运用智能数字实验盘来检测pH值。用这一数字实验盘检测在20℃、4℃培养特定天数酵母菌培养液的pH值，让实验操作过程更完美。借助信息技术的应用，能够让实验探究的模式与路径更为丰富和高效，节约学生实验探究及操作的时间，避免学生耗费太多时间参与实验而影响其他学科的学习。信息技术也能够让实验现象更精准，让学生对相关知识点的理解更详尽和直观，从而掌握更多实验操作技巧。同时，信息技术能够激活学生的实验操作积极性，让学生以良好的心态去解决自身实验操作中存在着的各种问题及已有的疑难点，丰富认知与感悟，这样便也有利于达到高质量教学的目的。三、结语综上所述，高中生物教师在培养学生科学探究