探究性学习在高中生物教学中的应用研究

摘

要：在高中生物教学中引入探究性学习形式，有利于改變学生对生物教学的态度，提升学生团队协作能力，改善师生之间的关系，实现事半功倍的教学效果。基于此，教师需要积极转变教学观念和手段，立足学情和教学目标等，有的放矢地展开探究性学习活动，构建高效的教学课堂。文章主要对探究性学习在高中生物教学中的应用策略进行阐述，希望对教学改革起到积极的参照作用。关键词：探究性学习；高中生物；教学改革高中生物知识复杂烦琐，学生理解难度较大，教师可以引入探究式教学方法，提高学生参与教学活动的积极性，激发学生学习的潜能和主观能动性，逐步培养学生的高阶思维等学科核心素养。探究性学习确保了学生学习的深入性，但前提是给学生提供展示与表达自我的机会，引导学生思维自然过渡，使其紧跟教学进度，达到预期的教学效果。一、提供导学案为提高学生课前预习的有效性，教师合理设计预习学案，其完整地包括了学习目的、学习重点、学习难点、探究任务、知识网络、随机训练及易错点解析等项内容，采取先学后教的模式，确保学生课上学习的有效性。如在人教版高中生物必修２第五章第一节“基因突变和基因重组”中关于细胞癌变内容的教学中，一是在导学案中明确阐述教学目标，包括理解癌细胞的主要特征、分析引起癌症的原因等。二是明确学法的内容，癌细胞特征可以结合口诀记忆。细胞癌变的原因是本课时的一个难点，可以利用结肠癌简化模型为例，分析细胞癌变原因并尝试归纳癌细胞的特征。三是预习癌细胞的特征内容，了解其含义、引起原因、特点等内容，完成主要特征相关的填空习题。四是质疑探究的内容包括致癌机理、癌症的预防和诊疗等。五是设置问题导思，包括“如何理解癌细胞的无限增殖”“癌细胞的表面会发生哪些变化？说明了癌细胞具有哪些特征”“癌细胞的致病机理是什么”等问题，明确学生预习探究的方向。六是设计检测习题，如判断“癌细胞彼此之间的黏着性减小，导致在机体内分散和转移”的说法是否正确等习题。教师在课前预习环节加强学习方向的引导，发展学生的自主学习能力，学生围绕跟踪训练习题等内容，讨论交流预习中的个性和共性问题。教师整理学生预习中的学习问题，及时答疑解惑，解决学生学习中的个性问题。将共性问题作为课堂教学的重要内容，使其带着问题学习，确保学生课上的深度学习。二、加强合作探究（一）合理设问问题是活跃学生思维和引发学生探究学习的关键所在，需要教师掌握课上设计问题串的方法，从学生的就近发展区入手，合理设计情境式和引导式等问题串。一是设计情境式问题串。要求所设计的问题背景是真实完整的，以促进学生在学习过程中提炼解决问题的关键点。如在人教版高中生物必修１第六章第二节“细胞的分化”的教学中，课程标准是说明细胞的分化及细胞的全能性等。教学重点是细胞分化与细胞分裂的关系。教师从学生的原有认知入手，设计矛盾式的问题串，如“回顾以往学过的有丝分裂知识，思考细胞在有丝分裂后形成的细胞内是否都具有相同的遗传物质”等问题，引发学生的认知冲突，让学生投入对问题的探究中。二是设计引导式问题串，引导学生自主学习。教师可以基于过程性知识或发现性知识，合理设计引导式问题串，使学生在自主探究中加深理解记忆。问题串侧重发展学生的快速阅读的能力和口语表达能力，学生在不断的思考和挖掘中，逐渐发现教师所设的“陷阱”，并改正了因“陷阱”而造成的错误。学生在反复的内悟与内省中，深刻理解所学知识，更利于发展其独立发现并解决问题的能力。三是设计梯度式问题串，推进探究进程。从学生的就近发展区入手提问，保证所设计的问题难度与之相匹配，避免学生产生畏难情绪。例如，在人教版高中生物必修２第二章“基因和染色体的关系”的教学中，组织学生围绕“果蝇实验”的结论展开讨论，把握学生学情，设计“在这几组杂交实验中，判断果蝇的显性性状应该通过哪组实验”“孟德尔分离定律能用于对果蝇白眼性状的遗传分析吗”“实验现象是否与孟德尔分离定律存在差异”“假如控制果蝇眼色的基因在Ｘ染色体上，用Ｗ来表示，如何将摩尔根所进行的果蝇杂交实验的遗传图用这两个字母进行表示”“带入摩尔根的角色，完成这组实验后，你怎么对果蝇的白眼性状遗传进行说明”等问题串，有效引导学生在课堂上开展相应的探究性学习活动。四是设计层次式问题串，渗透因材施教的理念。如在学习人教版高中生物必修２第三章的第２节“ＤＮＡ的结构”的相关内容时，出示ＤＮＡ分子的结构模型，并设计“观察ＤＮＡ分子的空间结构，它属于什么形状”“ＤＮＡ分子在空间上，内外侧各由什么组成”“内侧的碱基对是如何进行排列的”“根据准备好的实验材料，利用对ＤＮＡ分子的有关学习来动手做出ＤＮＡ分子模型”“对比制作的ＤＮＡ模型，发现有哪些差别”等问题串。先引导学生观察并掌握ＤＮＡ分子双螺旋结构的特征，为制作模型夯实基础。再布置开放性的问题，以刺激学生进行创造性的思考，呼应以往学过的ＤＮＡ分子的结构特征知识。利用整体到局部再到整体的结构体系，使学生直观形象地了解抽象的生物结构知识，并可以清晰地描述其结构特征。（二）小组任务小组任务的学习模式，有利于提高学生的学习能力，使其感受到生物知识的魅力，激发学习兴趣。高中生物知识体系尤为庞大，而形成相互纠正和指导的合作学习氛围，可以减少学习的无用功，使其在小组的头脑风暴中获得实质性的学习成果，最终实现取长补短和优势互补。如在人教版高中生物必修１第一章“走近细胞”的教学中，课上合理分组，各学习小组的整体学习水平均衡，使其在相互配合下共同完成课堂的教学任务。各小组各使用一台显微镜，让学生在显微镜下观察不同的细胞具有哪些相似的特征。学生在观看细胞的过程中形成的看法与在小组内的集思广益产生思维碰撞，在讨论总结中得出完整性的结论，再派小组代表发表学习成果。采取小组合作探究的教学模式，有利于发展学生的探究合作能力，为学生今后个人发展打下坚实的基础。组织学生开展小组合作活动，还可以通过对话题观点的深入探究，加深学生对教学内容的理解记忆。如在人教版高中生物选择性必修３第四章第一节“转基因产品的安全性”的教学中，教学目标是举例说出日常生活中的转基因产品；举例说明对转基因产品安全性的不同观点和论据；通过辩论、调查等活动，理性地看待转基因产品的安全性和转基因技术；形成对待转基因产品安全性的理性和求实的态度。由此，教师在“辩论会”转基因食品是否安全的环节，先在“从社会中来”板块，引入２０１６年中央一号文件《中共中央国务院关于落实发展新理念加快农业现代化实现全面小康目标的若干意见》等文件信息，再介绍“我国为了保证转基因产品的安全性，都采取哪些监控和预防措施”的问题，引导学习小组从立法、多环节监控、安全评价内容具体且严格等角度去分析，引导学生在探究中得到完整性的结论。在知识拓展的环节，利用“资料卡”引导小组更多地了解农业转基因生物的标识管理，使其明确政策与基因工程技术发展之间的关系。利用“到社会中去”的调查活动学以致用，让学生与时俱进，更全面地了解转基因产品的发展现状。组织小组展开辩论活动，引导小组根据观点查阅资料，确保观点的说服力，鼓励小组参与社会调查，由此拓展学生的知识面和眼界。（三）实验教学实行开放式实验教学法，通过学习和体验实验的一般原理和方法，学会利用实验去研究和解决生物学问题，学生可以形成良好的科学素养。如在“观察植物细胞的质壁分离与复原”相关的实验教学中，导入卵壳膜渗透作用实验，创设问题情境，培养学生发现和分析问题的能力。根据“烧杯中的水会不会进入植物细胞”的问题，引导学生开展马铃薯条分别与浓蔗糖溶液和等量清水之间的实验，观察马铃薯条硬度变化的情况。针对学生提出的有无水分进出细胞实验现象不明显的情况，组织学生开展紫色洋葱鳞片叶外表皮做材料的实验操作，鼓励学生探究实验的基本思路，并动手展开实验操作，展示实验结果。教师给予“质壁分离中的‘质代表什么结构？‘壁代表什么结构”“质与壁是如何分离的？是从四周开始分离，还是从某处开始分离，或是其他情况”等问题引导学生总结。在此基础上，引导学生思考“除了蔗糖溶液，其他溶液是否会达到相同的实验效果”的问题，学生探究氯化钠溶液、尿素溶液、盐酸溶液、硝酸钾溶液对实验结果的影响。学生自由選择感兴趣的问题进行探究，做出假设，并设计实验步骤，动手展开实验操作，得出结论后表达交流。教师在观摩学生实验操作的过程中，给予适当的指导。在研究成果展示环节，学生说明选择各种溶液的原因，如选择盐酸溶液的目的是探究植物细胞死亡后是否会吸水或失水；选择尿素溶液和硝酸钾溶液的目的是探究质壁分离是否会自动复原；选择氯化钠溶液是为了探究蔗糖溶液质壁分离与复原所用时间的长短等。教师鼓励学生接受其他学生的评价提问，引导学生利用证据和逻辑辩护自己的结论，并做出反思和修正。三、布置探究性作业课后布置开放性的探究类作业，有利于升华学生主动学习、乐于参与、自主探求的精神，发展学生对信息的搜集与处理以及综合应用生物学解决实际问题的能力，激发并保持对生物学的学习兴趣和动力，树立并不断巩固学好生物学的信心。探究类作业是一种学生成长的需要，可以培养和发展学生的学科核心素养，契合素质教育和新课改的要求。一是布置生活探究类作业。如课上完成了“观察植物细胞的质壁分离与复原”的实验探究后，布置生活化的作业，要求学生制作一种凉菜或腌制一种蔬菜，写出设计方案，包括使用的调料及浓度、制作的过程、时间长短与现象的关系、原理等内容，家长品尝后进行评价并反馈给教师。二是布置合作类作业。设计一些家长和学生合作、学生之间合作完成的作业，如酿制葡萄酒等类型的作业，家长与学生加强沟通学习，帮助学生理解动手操作中的道理，同时这也能让家长了解孩子的学习情况，增进彼此感情。三是布置思维发展类作业。学生在作业完成的过程中，经历了理解题意、整理条件、解决问题、语言表达等一系列的思维过程。如学习完细胞呼吸相关的内容后，教师可以设计“邻居在阳台上养了许多花，到了冬天担心花被冻死，于是她把花搬进卧室养。但自此之后，夜里她经常会觉得胸闷、气短，呼吸困难”的探究问题，要求学生利用所学的生物学知识去解释和解决问题。学生自主设计解决问题的方案，这可以帮助学生理解和掌握知识，更利于锻炼学生问题分析和解决的能力，对学生的思维能力发展具有举足轻重的作用。四是让学生领悟生物学科理论或模型的科学美。课后布置制作生物模型的作业，模型是一种生动的感性材料，也是完善学生知识结构的重要组成部分。学生在制作模型的过程中，自己动手并开动脑筋，根据课本上的知识原理，利用塑料泡沫、橡皮泥以及其他材料去完成生物模型的制作。在制作过程中，学生可以将理论知识与实际动手操作、想象力等紧密结合，以培养学生的探究精神和科学态度。教师鼓励学生将课后作业环节的问题进行交流，发挥班集体的集思广益的力量，及时解决学生的思维障碍问题。教师还可以将学生的作业成果上传至网络平台，接受其