构建以学生为中心的探究课堂,要求教师彻底改变传统的教学方式,让学生真正成为知识探索的主角。以基因的分离定律教学为例,教师可以从小的生活现象入手,启发学生发现并设计实验检验自己的猜想。比如,以常见的豌豆花色、茎的高矮等相对性状为切入点,教师可以让学生观察身边植物性状的表现,并对不同性状在亲代和子代之间传递的规律进行记录,也可以鼓励学生分享家庭中亲属的外貌特征遗传情况,从而增加观察样本。教师不要直接把孟德尔的实验结果告诉学生,而是要通过一系列递进式的问题引导学生思考:同一种性状的亲本杂交之后,子代会出现不同的表现吗?如何设计实验验证性状传递是否存在固定比例?学生需要根据已学的细胞分裂知识,自主组成探究小组对实验设计要点进行讨论,包括实验材料的选择、变量的控制、数据的记录方式等。在实验过程中,学生通过模拟杂交实验,统计子代性状分离比,分析数据与假设之间的偏差,进而推导基因传递的基本规律。这种教学模式既尊重学生主体地位,又能使学生在探究过程中掌握科学研究的基本思路,培养独立思考、合作学习的能力,让抽象的遗传规律在实践探索中变得具体可感。
科学合理的课时安排是保障探究活动深入进行的先决条件,教师应按照教学内容特点和探究活动要求灵活调节教学速度,给学生留出足够的时间进行思考和实践。在光合作用探究教学中,因为涉及实验设计、操作、观察、分析等环节,教师可以采取跨课时整合的方式,把教学分成理论铺垫、实验设计、动手操作、结果分析等阶段,每个阶段都设定明确的目标和时间点,保证探究活动按部就班推进。在理论铺垫阶段,教师引导学生回顾植物生长所需的营养物质来源,提出“植物怎样利用光能制造有机物”的主要问题;在实验设计阶段,教师专门安排一节课时间让学生分组设计探究方案,讨论实验关键变量,即光照强度、二氧化碳浓度、温度等,并且排除其他无关变量的影响;在动手操作阶段,教师为每个小组分配足够的实验时间,让学生亲自搭建实验装置,开展绿叶在光下制造有机物的实验,观察叶片脱色后颜色的变化,记录不同条件下实验现象的差异;在结果分析阶段,教师组织学生交流实验结果,分析成功或失败的原因,得出光合作用的场所、条件、产物。分阶段课时安排既能保证探究活动的完整性、深入性,又能让学生在充裕的时间里充分体验科学探究的全过程,从而有效提高实验操作能力和问题分析能力。
将教学内容与生活实际紧密结合改变教学实施方式,能够极大激发学生的学习兴趣,使科学探究走出课本、走入生活。以生态系统的稳定性为例,教师可以当地生态环境为切入口,带领学生进行实地调查探究,事先联系环保部门获得相关监测数据作为参考。教师提前让学生了解当地常见的生态系统种类,比如森林、湿地、农田等,选择调查对象及范围。学生分组设计调查方案,确定调查指标,比如生物种类、种群数量、物种丰富度、环境因子等。在实地调查环节,学生通过不同手段搜集数据,观察不同生态系统中生物与环境的相互关系,分析人类活动对生态系统的影响。调查结束后,各小组整理数据,绘制生态系统结构示意图,分析不同生态系统稳定性的差异及造成这种差异的原因。教师组织学生开展模拟生态瓶的制作活动,让学生按照调查结果自主设计生态瓶的组成成分,观察生态瓶内物质循环、能量流动的情况,探究保持生态系统稳定性的条件。以生活为依托的教法,既使学生掌握了生态系统的有关知识,又培养了学生的实践能力、环保意识。
借助多元化教学资源和技术手段丰富探究形式,给学生开展科学探究提供了更多机会,可以培育学生的创新思维和实践能力。比如,在细胞的亚显微结构学习中,传统教学多依赖课本插图、模型来讲解,学生很难对细胞各结构的功能及相互联系有直观理解。教师可以引入数字化教学资源,配合动手实践展开探究活动。首先用三维动画展示细胞结构的立体形态和动态过程,比如核糖体合成蛋白质的过程、线粒体的有氧呼吸过程等,让学生建立直观认知;然后让学生利用废旧物品制作简单的细胞亚显微结构模型,学生要自己查阅资料,明确每个结构的大小比例、组成成分及功能特点,合理规划模型的布局和制作方案。制作完成后,各小组展示模型、讲解设计思路和结构功能,同时对其他小组提出问题并点评。教师还要利用虚拟实验室让学生开展模拟实验,比如研究细胞膜的选择透过性时可以通过调整实验条件观察各种物质跨膜运输的不同,分析细胞膜的功能特点。不同的探究方式将抽象的知识转化成具体的实践活动,可以培养学生的动手能力和创新思维,也可以使学生在探究过程中加深对知识的理解,实现理论与实践的有机结合。
高中生物教学中科学探究能力的培养属于一项系统工程,需要教师在教学观念、课时分配、内容设置、资源利用等方面不断探索并实践。教师需要始终立足学生核心素养的发展,不断改进教学方法,使科学探究成为生物教学的常态。师生携手共进,在实践中累积经验,在探究中提高能力,才能使学生真正具备发现、分析、解决科学问题的能力,为学生将来投身于科学研究、适应社会发展打下坚实基础。
《中国教师报》2026年01月28日第7版
作者:朱晓旭