邰玉韋

當(dāng)前教育的核心在于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）解讀》一書(shū)中將學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展聚焦為三點(diǎn)：質(zhì)疑是思考的視角、實(shí)證是判斷的尺度、邏輯是論辯的準(zhǔn)繩。生物學(xué)是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是生物學(xué)課程的特點(diǎn)，也是生物學(xué)教學(xué)的基本形式之一，學(xué)生對(duì)自然界進(jìn)行探索時(shí)，假設(shè)、實(shí)驗(yàn)、論證、評(píng)價(jià)、解釋、得出結(jié)論的過(guò)程都需要使用科學(xué)思維。教師要加強(qiáng)和完善生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，尤其是借助實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)，可以促進(jìn)學(xué)生深度提升科學(xué)思維，落實(shí)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

1創(chuàng)設(shè)有趣味、有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)情境，促進(jìn)學(xué)生思維深度參與

蘇霍姆林斯基說(shuō)過(guò)：“在人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己是一個(gè)發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者?！币环矫妫瑢W(xué)生的學(xué)習(xí)和思維的形成需要建立在一定的認(rèn)知基礎(chǔ)之上，如學(xué)習(xí)興趣、生活經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)知水平、認(rèn)知沖突;另一方面，重要概念的形成需要在提供恰當(dāng)?shù)那榫持?，先讓學(xué)生在親身體驗(yàn)中獲得豐富的感性認(rèn)識(shí)，然后再通過(guò)科學(xué)探究、推理論證等活動(dòng)上升為理性認(rèn)識(shí)。因此，在學(xué)科核心素養(yǎng)視角下，教師創(chuàng)設(shè)具有科學(xué)性、生活性、趣味性和價(jià)值性的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)情境，更能激勵(lì)學(xué)生積極參與，促進(jìn)學(xué)生思維深度參與。

以“探究草履蟲(chóng)對(duì)外界刺激的反應(yīng)”一節(jié)教學(xué)為例，不同版本的教材中多使用顯微鏡來(lái)觀察草履蟲(chóng)對(duì)外界刺激的反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)效果不理想，沒(méi)有突破學(xué)生原有的認(rèn)知。其主要原因有以下幾種：

①蓋蓋玻片后會(huì)將草履蟲(chóng)擠開(kāi)，影響了草履蟲(chóng)活動(dòng)。

②受到顯微鏡視野的限制，觀察時(shí)需要左右移動(dòng)玻片才能看到完整的草履蟲(chóng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，而移動(dòng)后，原來(lái)的視野就發(fā)生了變化，甚至就找不到了。

③學(xué)生移動(dòng)載玻片時(shí)容易增加實(shí)驗(yàn)變量，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性等。

課堂上，教師提供了自制的觀察工具裝置，有效地解決了這些困難。該實(shí)驗(yàn)裝置用到的器材有：黑色泡沫、小燈珠、100mL小燒杯一個(gè)、500mL燒杯一個(gè)、載玻片一枚、放大鏡一個(gè)。這些材料都是學(xué)生生活中比較熟悉的，學(xué)生看到后感覺(jué)很親切。在本實(shí)驗(yàn)中，還增加了光源，同時(shí)又提供了質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%的食鹽溶液和5%的冰糖溶液作外界刺激物，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生探究的熱情，實(shí)驗(yàn)效果非常明顯。通過(guò)觀察與探究，學(xué)生從開(kāi)始的質(zhì)疑到設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、論證和解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果等一系列活動(dòng)，逐漸理解了草履蟲(chóng)具有“趨利避害”這一特性。在教學(xué)最后拓展環(huán)節(jié)，教師提供了硫酸銅溶液（模擬冶金工業(yè)廢水）作為外界刺激物。學(xué)生通過(guò)觀察直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)草履蟲(chóng)對(duì)水體污染的反應(yīng)很靈敏。這樣既啟發(fā)學(xué)生大膽設(shè)想可以利用草履蟲(chóng)應(yīng)激反應(yīng)的靈敏性在做水體檢測(cè)的探索，又使學(xué)生理解了人與自然和諧發(fā)展的意義，形成初步的環(huán)境保護(hù)意識(shí)。

在課前調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，一部分學(xué)生對(duì)“草履蟲(chóng)會(huì)對(duì)外界刺激產(chǎn)生一定的反應(yīng)”持質(zhì)疑態(tài)度，認(rèn)為：草履蟲(chóng)是單細(xì)胞生物，沒(méi)有發(fā)達(dá)的神經(jīng)系統(tǒng)，不能對(duì)外界的不同刺激物進(jìn)行識(shí)別和作出相應(yīng)的反應(yīng)。質(zhì)疑是思考的起點(diǎn)。學(xué)生帶著疑問(wèn)進(jìn)入了新的實(shí)驗(yàn)情境中。教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，運(yùn)用一定的科學(xué)探究方法，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的論證和分析。幾乎所有學(xué)生在原認(rèn)知的基礎(chǔ)上都有了新的認(rèn)識(shí)和收獲，主動(dòng)地運(yùn)用實(shí)驗(yàn)證據(jù)來(lái)修正已有的解釋或支持了自己的觀點(diǎn)。學(xué)生學(xué)會(huì)了運(yùn)用實(shí)證為判斷的尺度，提升了科學(xué)思想和科學(xué)方法。本節(jié)課實(shí)驗(yàn)情境中的實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)材料和探究方法的改進(jìn)以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的拓展，對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)和能力提升很有價(jià)值，有效落實(shí)了課程教學(xué)目標(biāo)。

2聚焦分層問(wèn)題和實(shí)驗(yàn)任務(wù)驅(qū)動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生思維深度提升

任務(wù)驅(qū)動(dòng)是高階思維發(fā)展的動(dòng)力。學(xué)生思維的深度參與，往往在完成具體的情境任務(wù)中表現(xiàn)出來(lái)，高階思維的品質(zhì)、高階思維能力的發(fā)展與系列深度問(wèn)題下的實(shí)驗(yàn)任務(wù)息息相關(guān)。在任務(wù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐體驗(yàn)中，從學(xué)生身上反映出洞察力、想象、預(yù)測(cè)、設(shè)計(jì)、行動(dòng)、生成、展示、互動(dòng)、鑒賞、評(píng)價(jià)等行為或傾向，可以發(fā)展學(xué)生的問(wèn)題解決能力、批判性思維與創(chuàng)造性思維。

在“植物的呼吸作用”一節(jié)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)植物體有沒(méi)有呼吸作用沒(méi)有直觀的感受，對(duì)植物的呼吸原理還沒(méi)有形成科學(xué)的認(rèn)識(shí)。因此，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)可以聚焦分層問(wèn)題和實(shí)驗(yàn)任務(wù)驅(qū)動(dòng)。

任務(wù)1：確定探究問(wèn)題。教師同時(shí)拋出3個(gè)問(wèn)題，每個(gè)學(xué)習(xí)小組自主選擇探究主題，并作出假設(shè)：

①蘿卜的呼吸會(huì)消耗氧氣嗎？

②蘿卜的呼吸會(huì)產(chǎn)生二氧化碳嗎？

③蘿卜的呼吸過(guò)程中，會(huì)釋放能量嗎？

然后，教師分發(fā)組卡，學(xué)生明確氧氣組、二氧化碳組、能量組。

任務(wù)2：制定計(jì)劃，搭建實(shí)驗(yàn)裝置。教師出示兩等份的新鮮蘿卜和煮熟蘿卜實(shí)驗(yàn)材料，明確形成對(duì)照實(shí)驗(yàn)。再逐一出示實(shí)驗(yàn)器材，由學(xué)生說(shuō)出每種器材的用處。各小組再討論針對(duì)研究的問(wèn)題需要選擇的器材，設(shè)計(jì)并搭建實(shí)驗(yàn)裝置、討論檢驗(yàn)方法并預(yù)估實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

任務(wù)3：展示和評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)裝置。各小組展示搭建的實(shí)驗(yàn)裝置并簡(jiǎn)要說(shuō)明，相同探究主題的所有小組共同展示，其他學(xué)生提出質(zhì)疑或給出合理的建議。相同探究小組之間比較學(xué)習(xí)，其他小組觀摩、質(zhì)疑或提出修改建議。

任務(wù)4：實(shí)施實(shí)驗(yàn)并展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。學(xué)生有成功、有困惑、有猜想、有創(chuàng)新，收獲滿滿。

最后，教師拓展，并引導(dǎo)學(xué)生磁鐵卡片建構(gòu)呼吸作用概念模型。

教師以問(wèn)題為線索，以實(shí)驗(yàn)任務(wù)為載體，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與思維有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生在不同探究實(shí)驗(yàn)任務(wù)之間產(chǎn)生思維碰撞。生成連連不斷，智慧頻頻進(jìn)發(fā)，師生、生生之間形成了多元化意義溝通，實(shí)現(xiàn)了協(xié)同發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)層次的學(xué)生進(jìn)行自我提升。學(xué)生有了“定量”的意識(shí)，形成以事實(shí)和證據(jù)作為科學(xué)思維的認(rèn)知方式，明顯加深學(xué)習(xí)程度，提升了思維有深度，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)效果。分層問(wèn)題和任務(wù)驅(qū)動(dòng)化設(shè)計(jì)有多種，如設(shè)計(jì)一份調(diào)查報(bào)告、一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)、一個(gè)模型作品、一次訪談或角色扮演等。學(xué)生只有通過(guò)豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，才能促進(jìn)思維向深度發(fā)展。

3適時(shí)提供“示范”式教學(xué)引導(dǎo)，促進(jìn)學(xué)生思維深度提升

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有思維深度的創(chuàng)新體驗(yàn)活動(dòng)對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)往往都具有一定的思維難度，教師要適時(shí)提供“示范”式教學(xué)引導(dǎo)。“示范”式引導(dǎo)既有范例含義，又包含行為需要基本規(guī)范要求的內(nèi)涵。當(dāng)學(xué)生面對(duì)有多種可能性選擇時(shí)，“示范”式引導(dǎo)取向于建立有價(jià)值取向性的標(biāo)準(zhǔn)，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，及時(shí)幫助學(xué)生行為上的選擇判斷?！笆痉丁钡闹黧w可以是教師，可以是學(xué)生，也可以是真實(shí)性情境等。這樣的“示范”式引導(dǎo)有助于降低思維障礙，促進(jìn)學(xué)生及時(shí)深度參與到自主探索、動(dòng)手實(shí)踐活動(dòng)中，及時(shí)解決教學(xué)中的困惑，推進(jìn)教學(xué)活動(dòng)向深度發(fā)展，進(jìn)而提升學(xué)生的深度思維。

“蚯蚓在什么樣的物體上爬得快”是蘇教版《生物學(xué)》（七年級(jí)上冊(cè)）“探索生命的方法”一節(jié)中的探究實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。教材設(shè)計(jì)的意圖是讓學(xué)生體驗(yàn)一次探究的全過(guò)程，并感悟和理解科學(xué)探究的一般過(guò)程。在探究過(guò)程中，學(xué)生對(duì)比觀察蚯蚓在硬紙板上和玻璃板上兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，理解實(shí)驗(yàn)變量的含義并初步學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)。此探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)便易操作，但實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的影響因素過(guò)于復(fù)雜，如蚯蚓運(yùn)動(dòng)活力不同，觀察指標(biāo)速度的判斷，實(shí)施和論證過(guò)程有一定的難度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想。因這個(gè)實(shí)驗(yàn)在七年級(jí)第一學(xué)期開(kāi)學(xué)不久，若實(shí)驗(yàn)影響因素過(guò)于復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)結(jié)果得不到有效保障，將會(huì)影響學(xué)生理解科學(xué)探究的過(guò)程和科學(xué)探究能力的形成，難以達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。教師面對(duì)這樣的教學(xué)困境，就要想辦法降低難度，提供一定的幫助，或提供“示范”式教學(xué)引導(dǎo)，或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)情境。

筆者將原實(shí)驗(yàn)改為“探究洗滌劑稀釋液對(duì)蚯蚓刺激的反應(yīng)”，觀察蚯蚓在清水和洗潔精稀釋液不同刺激下的兩種反應(yīng)狀態(tài)。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)效果比較理想，有效達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，有利于學(xué)生形成科學(xué)探究能力和科學(xué)探究思維。但在這個(gè)新的實(shí)驗(yàn)情境中，實(shí)驗(yàn)變量的控制難度雖然減低了，但學(xué)生也需要一定的“示范”式教學(xué)引導(dǎo)。按照學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)知水平，學(xué)生還不能科學(xué)地使用量筒量取液體體積，教師可以示范如何用滴管量取1mL清水或洗滌劑稀釋液。又如，在設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師最好提供一張?zhí)骄抗ぷ鲉芜M(jìn)行“示范”式引導(dǎo)，把自變量和因變量同時(shí)列在一張表格中，確定學(xué)生能夠識(shí)別出實(shí)驗(yàn)中的單一變量因素后，才能開(kāi)始實(shí)施實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，被洗滌劑稀釋液滴過(guò)的蚯蚓應(yīng)該怎樣及時(shí)用清水處理再放回土壤中，也需要進(jìn)行一定的“示范”式引導(dǎo)。教師適時(shí)提供以上“示范”式教學(xué)引導(dǎo)，是為了更好地吸引學(xué)生的注意力和主動(dòng)性，更好地促進(jìn)學(xué)生思維深度發(fā)展。

4創(chuàng)新開(kāi)展實(shí)驗(yàn)考查評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生思維深度提升

實(shí)驗(yàn)在生物學(xué)課程中具有獨(dú)特的價(jià)值和魅力?？茖W(xué)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)永遠(yuǎn)啟迪人類智慧?！皩?shí)踐出真知”“事實(shí)勝于雄辨”是能穿越時(shí)空的教學(xué)法則，也是眾多教學(xué)策略中的首選。實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ话惆▽?shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)觀察和實(shí)驗(yàn)認(rèn)知;科學(xué)探究能力一般包括科學(xué)思想的建立、科學(xué)知識(shí)的掌握、科學(xué)方法的運(yùn)用和表達(dá)與交流，科學(xué)探究能力的培養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)操作的環(huán)境中更容易深入培養(yǎng)。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)可以突破教材內(nèi)容的范疇，直指學(xué)生發(fā)展的核心素養(yǎng)。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方式需要將動(dòng)手實(shí)驗(yàn)操作與紙筆測(cè)試有效融合。教師只有基于真實(shí)情境，回歸日常生活，才能有效提升學(xué)生內(nèi)隱的學(xué)科關(guān)鍵能力，才能進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)教與學(xué)的品質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生思維深度提升。

以“探究水對(duì)大豆種子萌發(fā)的影響”實(shí)驗(yàn)考查為例，考查對(duì)象為初二學(xué)生，實(shí)驗(yàn)考查時(shí)間為15min。實(shí)驗(yàn)考查的目的指向?qū)W生的實(shí)驗(yàn)探究能力。考查內(nèi)容主要包括：選擇實(shí)驗(yàn)器材、選取實(shí)驗(yàn)對(duì)象、設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)、整理實(shí)驗(yàn)器材;操作過(guò)程中包括繪制種子萌發(fā)記錄表。實(shí)驗(yàn)考查準(zhǔn)備：教師提前幫助學(xué)生準(zhǔn)備好相關(guān)的實(shí)驗(yàn)器材，如紙巾、培養(yǎng)皿、標(biāo)簽紙、灑水壺、黃豆種子、工作單。實(shí)驗(yàn)考查方法：學(xué)生單人單桌，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容;教師現(xiàn)場(chǎng)對(duì)每位學(xué)生的操作行為表現(xiàn)和探究工作單相關(guān)內(nèi)容的表達(dá)進(jìn)行即時(shí)評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)考查結(jié)果評(píng)定可以分合格或不合格，也可以按照學(xué)生能力表現(xiàn)水平層次從高到低劃分A、B和c三個(gè)等級(jí)。教師實(shí)驗(yàn)考查評(píng)價(jià)表見(jiàn)表1。

實(shí)驗(yàn)操作評(píng)價(jià)方式是在新穎、簡(jiǎn)單、真實(shí)的實(shí)驗(yàn)探究隋境中，借助“探究工作單”，讓學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究不同水平層次的能力真實(shí)地表現(xiàn)出來(lái)，從而獲得學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力真實(shí)數(shù)據(jù);并基于學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的不同維度，對(duì)學(xué)生進(jìn)行相對(duì)真實(shí)的評(píng)價(jià)和反饋。教師只有開(kāi)展有效評(píng)價(jià)，才能真正了解學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力的水平層次;只有在認(rèn)真分析評(píng)價(jià)結(jié)果的基礎(chǔ)上，才能促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行更多地創(chuàng)新思考，才能進(jìn)一步明確學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力和科學(xué)思維的發(fā)展方向。實(shí)踐證明，實(shí)驗(yàn)考查的內(nèi)容越具有探究性和開(kāi)放性，越能從操作評(píng)價(jià)走向?qū)W科關(guān)鍵能力評(píng)價(jià)，促進(jìn)教師真正轉(zhuǎn)變課堂教學(xué)方式，追求理科學(xué)科味道，彰顯理科學(xué)科魅力。

在生物學(xué)教學(xué)中，教師要立足于發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)，立足于學(xué)生的實(shí)際能力發(fā)展需要，不斷地改善課堂教學(xué)方式，大膽進(jìn)行有價(jià)值、有思維深度的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)，幫助學(xué)生在生物學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步形成正確的價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。