生物实验教学中培养学生科学探究能力的策略探析

【摘 要】新课标要求，初中生物教学要面向全体学生，提高学生生物科学素养，倡导探究性学习。为此，教师要引导学生积极主动地获取生物科学知识，领悟科学研究方法。充分发挥生物实验教学的探究本质，活跃学生思维，发展探究理念，培养学生的科学探究能力。

【关键词】实验教学;科学探究;创新意识;开放思维

【中图分类号】G633.91  【文献标识码】A  【文章编号】1671-8437（2021）10-0104-02

生物学科作为一门自然科学，应当运用科学探究模式转变学生的观念，让学生在探究中学会分析问题、获得知识、发展能力。而实验教学作为生物教学中重要的教学手段，教师应当充分利用其科学探究的本质，激发学生的探究兴趣，培养学生的探究理念，提高学生的科学探究能力。

1   观察实验现象，提出假设

科学探究的过程，就是学生通过观察生物现象发现问题，经过思考、实验验证猜想，直到解决问题的过程，在这一过程中，学生能够学会方法、锻炼思维、获得知识、提高能力[1]。培养学生的科学探究能力，首先要引导学生学会观察生物现象，从现象中发现问题，然后围绕问题提出合理假设。

如在教学“植物的吸收作用”时，笔者让学生回家观察家中种植的花，引导学生从叶片的颜色和状态、土壤的状态等方面观察，看看花的生长状况如何。学生通过观察，发现一些现象，有的植物整棵叶片发黄、植株矮小，有的植物叶片边缘发黄、干枯，有的则是整棵植物萎蔫。笔者让学生根据观察的现象结合已学知识，大胆猜想是什么原因造成的。学生有的认为是缺水干旱，有的认为是缺少无机盐，有的认为是花盆的土壤中长了虫子。不同的学生可能会发现不同的现象，也会根据观察的现象提出不同的问题，还会作出多种多样的假设。但无论学生提出什么样的问题、假设，教师都不能轻易否定学生，因为只要学生去积极观察、思考，就是科学探究的良好开端，教师做的应该是积极鼓励、适当引导，使学生逐渐学会科学合理地发现问题、作出假设。

生物教师除要引导学生在实验中仔细观察、善于发现问题、合理作出假设之外，还要引导学生在生活现象中发现问题、合理假设推断，培养学生的科学探究思维和能力。

2   因地制宜，从生活中选择实验素材

在生物实验教学中，会用到很多实验素材。但有的材料不易得到，有的材料不宜操作，有的材料实验效果不明显。因此，合理选择实验素材，对降低实验操作难度、方便观察实验现象有很大帮助。我国幅员辽阔，生物种类多样，在进行生物实验时，教师要引导学生结合当地实际，因地制宜地选择实验素材。

如在教学“观察种子的结构”实验时，要求使用的双子叶植物种子是菜豆种子，实验目的是让学生观察双子叶植物种子的种皮、子叶、胚根、胚轴、胚芽等结构。菜豆虽然是常见的蔬菜，但是用作蔬菜的菜豆往往是幼嫩的果实，里面的种子没有发育成熟，不仅体积小，更重要的是其内部各结构发育不完全，无法达到实验要求。教师应提示并引导学生用其他种子代替菜豆，用来替菜豆的种子要求必须是双子叶植物，而且体积要足够大，发育要成熟，这样便于观察，能保证实验成功。学生经过思考会想到用花生种子代替菜豆种子是不错的选择。花生种子在全国各地都比较常见，价格不贵，体积大小合适，种子发育成熟，各结构完整，而且便于操作，经过浸泡后很容易用解剖针拨开种皮，内部的子叶肥厚，胚根、胚轴、胚芽也非常清楚，完全可以代替菜豆种子更好地完成实验。类似例子很多，如在探究鸟类的实验中，家鸽可以用母鸡代替，鸽卵可以用鸡蛋代替;在探究唾液能初步消化淀粉时，可以用馒头碎块浸出液代替淀粉糊。

教师通过引导学生自主观察、积极思考，因地制宜地从生活中选择适合的实验素材，不但能使实验更容易操作，实验效果更明显，达到实验目的，更重要的是能培养学生善于观察、勤于动脑的探究思维和习惯，培养学生的实验探究能力。

3   变换实验方式，对比探究

实验教学是让学生“实践认识再实践再认识”的过程，科学探究就是让学生用理论指导实践，通过实践完善理论的过程。在实验教学中，每一个实验都有其特定的条件，学生好奇心比较重，教师可以引导学生在不违背实验要求的前提下，按照自己的猜想，变换实验条件和方式，以求从不同的结果中对比探究，加深对知识的理解。

如在教学“探究种子萌发的外部条件”实验时，笔者首先提出问题“种子萌发需要哪些外部条件”，接着让学生根据已学知识和生活经验作出假设，学生提出种子萌发可能需要阳光、水分、温度、氧气。接着，笔者引导学生设计实验验证种子萌发需要什么样的条件。在设计实验时，提示学生注意遵守必要的条件，种子数量的选择不能太少，具体步骤可以不做要求。如取4个洁净的罐头瓶，分别贴上标签1、2、3、4，并向每个瓶中放入2张餐巾纸，在餐巾纸上均匀放上10粒大豆种子，然后将1号瓶拧紧瓶盖，置于室温环境中;2号瓶洒入少量清水，使餐巾紙湿润，然后拧紧瓶盖，置于室温环境中;3号瓶倒入较多的清水，使种子淹没在水中，然后拧紧瓶盖，置于室温环境中;4号瓶洒入少量清水，使餐巾纸湿润，然后拧紧瓶盖，放在冰箱内。然后每天观察4个装置中种子的发育情况，可以发现，只有2号瓶中的种子发芽了，其他3个瓶中的种子都没有发芽。通过1号和2号对比得出，适量的水分是种子萌发的条件。2号和3号对比得出，氧气是种子萌发的条件。2号和4号对比得出，适宜的温度是种子萌发的条件。最后总结出，种子萌发需要的外部条件是适量的水分、充足的氧气、适宜的温度。

在实验中，学生的知识储备、生活经验各不相同，对实验的理解也会不同。教师不要过多干预学生，要告诉学生可以随意变换实验方式，不要怕发生错误，只有在错误中不断对比、完善，才能一步步得出实验结论，才会真正理解实验，才能培养科学探究能力。

4   相互交流质疑，引发认知冲突

三人行，必有我师。人的认知是有限的，人与人在交流中能纠正自己的错误，完善自己、提高自己。实验教学以培养学生的知识和能力为目标，教师要引导学生提出自己的见解和疑惑，同时发现自己的不足[2]。

如在教学“探究种子萌发的外部条件”实验时，很多学生会提出，种子萌发的外部条件包括阳光、水分、温度、氧气。学生在设计实验时会把有无阳光作为对照，但随着实验的进行，学生观察到，在其他条件都满足的情况下，有阳光和无阳光的两组种子都发芽了，学生这时会很困惑，提出：“植物生长不是需要阳光吗？为什么没有光的一组种子也发芽了？”有的学生会提出：“农民伯伯把种子播种到土壤中，种子是见不到阳光的，但也会发芽。因此，阳光应该不是种子萌发的必要外部条件，但为什么植物生长又不能离开阳光呢？”这时教师可以引导学生思考：“为什么大多数种子不是绿色的？为什么被阳光照射的植物大多数是绿色的？”让学生通过查阅资料、讨论，最后真正理解种子萌发不需要阳光，因为种子内部已经贮存了萌发时需要的营养物质，而植物有阳光才能进行光合作用，合成有机物供自身利用。所以种子在萌发时不需要阳光，只需要适宜的温度、充足的氧气、适量的水分，而植物生长除了这三个外部条件之外，还需要阳光。

教师在实验教学中要善于把握时机，创造情境，为学生提供交流、质疑的时间和空间，增加学生之间交流的机会，从而培养学生的交流、质疑意识和能力，使学生在认知冲突中增长知识，提高科学探究能力。

5   开放思维空间，培养创新意识

如在教学“探究种子萌发的外部条件”实验时，为探究氧气是种子萌发需要的外部条件这一问题，传统做法是准备两个瓶子，其中一个瓶中放入餐巾纸，倒入适量清水。而另一个瓶中倒入大量清水，使种子完全浸泡在水中。在设计这个实验时，教师应引导学生思考，实验操作中，一个瓶中必须有适宜的温度、适量的水分、充足的氧气，而另一个瓶中要有适宜的温度、适量的水分，但是不能有氧气，那么除了用水完全浸泡种子排除氧气外，还可以怎样使瓶中没有氧气呢？有的学生会想到，燃烧会消耗氧气，那么可以在两个瓶中都放入餐巾纸，倒入适量的清水，但是一个不密封，另一个要放入一根点燃的蜡烛，然后把瓶口密封起来，蜡烛燃烧会消耗氧气，蜡烛熄灭就会把瓶中氧气消耗完。这样这两组实验除了氧气含量之外，其他条件完全相同，比传统的方案更简单明了，更能探究出氧气是种子萌发必需的外部条件之一，说服力更强。

总之，在实验教学中，教师要让学生大胆创新，放开手脚，尝试使用不同的材料以对比实验效果;在问题的设置上，教师要尽量创设开放性的问题，让学生的思維不受禁锢，在生物知识的海洋里遨游。

【参考文献】

[1]陈德名.初中生物实验教学中学生创新能力的培养[J].中学生物学，2008（11）.

[2]金鹏飞.关注实验核心 提升实践能力新课程背景下初中生物实验教学现状与思考[J].华夏教师，2019（21）.

【作者简介】

李天芹（1975～），女，福建武平人，本科。研究方向：初中生物教学。