（上海市淞浦中學(xué) 上海 200941）

從20世紀(jì)50年代開始，眾多國(guó)家的科學(xué)課程推廣科學(xué)探究，美國(guó)1996年公布的《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中強(qiáng)調(diào)各學(xué)段所有年級(jí)的學(xué)生都應(yīng)有機(jī)會(huì)進(jìn)行科學(xué)研究并且培養(yǎng)探究性思維和探究性活動(dòng)的能力。我國(guó)教育部在21世紀(jì)之初頒布的各個(gè)自然學(xué)科的課程標(biāo)準(zhǔn)也要求開展以探究為核心的教學(xué)?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）中把科學(xué)探究確定為生物學(xué)科四大核心素養(yǎng)之一。

1 “科學(xué)探究”素養(yǎng)的概述

《課程標(biāo)準(zhǔn)》中這樣描述：能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活世界中的生物學(xué)問(wèn)題，針對(duì)特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及對(duì)結(jié)果的交流與討論的能力。學(xué)生應(yīng)在探究過(guò)程中，逐步增強(qiáng)對(duì)自然現(xiàn)象的好奇心和求知欲，掌握科學(xué)探究的基本思路和方法，提高實(shí)踐能力；在探究中，樂(lè)于并善于團(tuán)隊(duì)合作，勇于創(chuàng)新。

2 核心素養(yǎng)視角下的科學(xué)探究的意義

《課程標(biāo)準(zhǔn)》提出生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會(huì)責(zé)任4個(gè)維度的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。其中生命觀念是基礎(chǔ)和支柱，基于科學(xué)思維和科學(xué)探究之間相互碰撞進(jìn)而形成社會(huì)責(zé)任。生命觀念在科學(xué)探究過(guò)程中得以實(shí)證和養(yǎng)成；在科學(xué)探究過(guò)程中鍛煉科學(xué)思維；在科學(xué)探究基礎(chǔ)上認(rèn)識(shí)社會(huì)責(zé)任。因此，科學(xué)探究在生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)中起著決定性的作用，是落實(shí)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵，通過(guò)科學(xué)探究最終建立生命觀念，提升社會(huì)責(zé)任。

上科版《生命科學(xué)》第二冊(cè)在“植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)”的一節(jié)中，學(xué)生通過(guò)植物生長(zhǎng)素的探索過(guò)程的學(xué)習(xí)，知道了植物體內(nèi)產(chǎn)生生長(zhǎng)素，由于外界單側(cè)光的影響，生長(zhǎng)素會(huì)出現(xiàn)分布不均衡而引起不均衡生長(zhǎng)的科學(xué)事實(shí)，在探究學(xué)習(xí)過(guò)程中理解了植物產(chǎn)生向光性的科學(xué)本質(zhì)。同時(shí)，教師通過(guò)介紹許多生活實(shí)例，使學(xué)生了解植物向光性是為了獲取更多的陽(yáng)光進(jìn)行光合作用，積累更多的物質(zhì)和能量。向光性是植物在多變的環(huán)境中，通過(guò)一定的調(diào)節(jié)機(jī)制，完成復(fù)雜的生命活動(dòng)以保持穩(wěn)態(tài)，是植物適應(yīng)環(huán)境的一種表現(xiàn)。整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，教師以科學(xué)探究為主線，結(jié)合科學(xué)思維，促進(jìn)學(xué)生形成生命觀念，提升學(xué)生的社會(huì)責(zé)任。

3 借助生長(zhǎng)素科學(xué)史素材，開展科學(xué)探究教學(xué)，落實(shí)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)

教材中關(guān)于植物生長(zhǎng)素的探索史中羅列了達(dá)爾文父子的實(shí)驗(yàn)、杰遜的實(shí)驗(yàn)、溫特的實(shí)驗(yàn)、以及郭葛的實(shí)驗(yàn)共4個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。但是由于教材篇幅問(wèn)題，科學(xué)史內(nèi)容的呈現(xiàn)形式僅以時(shí)間軸為線索，簡(jiǎn)單記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)論。如果在教學(xué)中，教師只是通讀教材或者按教材講解，不處理科學(xué)史內(nèi)容，大大削弱了科學(xué)史在提高學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中的教學(xué)意義，使科學(xué)探究的落實(shí)成為表面形式。但是，如果教師能借助科學(xué)史素材，有意識(shí)地對(duì)素材進(jìn)行處理和優(yōu)化，讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)和時(shí)間參與思考、觀察、動(dòng)手、交流，在實(shí)踐體驗(yàn)中提高提出問(wèn)題、分析解釋數(shù)據(jù)和現(xiàn)象、設(shè)計(jì)方案、交流討論等能力，進(jìn)一步培養(yǎng)創(chuàng)新精神和合作精神。

3.1 現(xiàn)實(shí)生活情境引入，尋找提問(wèn)的角度，樹立發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的意識(shí)

好奇心會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知或探索欲望。來(lái)自身邊熟悉的生活情境中的問(wèn)題，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使置身于對(duì)身邊問(wèn)題的探究中。向光性是生活中普遍存在的現(xiàn)象，雖然學(xué)生平時(shí)熟視無(wú)睹，但是只要教師選擇合適的角度，也可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的欲望，同時(shí)也能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題的能力。

教師出示一向光性植物實(shí)物，并提出問(wèn)題：這棵植物大概放在房間的什么位置，按怎樣的方向放置？學(xué)生興趣高漲，紛紛參與討論。于是，教師追問(wèn)：植物為什么會(huì)這樣長(zhǎng)呢？接著，教師再出示向日葵、紅杏出墻、巖石中的小草等照片，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)向光性的意義：誰(shuí)第一個(gè)發(fā)現(xiàn)向光性現(xiàn)象的呢？教師請(qǐng)學(xué)生（課前已作準(zhǔn)備）講述達(dá)爾文發(fā)現(xiàn)向光性的故事。實(shí)物、圖片、故事都是學(xué)生熟悉和感興趣的，可以促進(jìn)學(xué)生在簡(jiǎn)單事例中感悟自然界生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)，感悟科學(xué)家發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力和不懈努力的精神。教師提出問(wèn)題：你們對(duì)植物向光性有什么問(wèn)題想了解嗎？教師要注意激發(fā)學(xué)生對(duì)現(xiàn)實(shí)生活世界中生物學(xué)問(wèn)題探究的意識(shí)和提問(wèn)的能力。

3.2 以達(dá)爾文父子實(shí)驗(yàn)為材料，說(shuō)出實(shí)驗(yàn)變量、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論，提高分析實(shí)驗(yàn)的水平

實(shí)驗(yàn)分析能力是保證更好完成科學(xué)探究的基本技能之一。只有學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)，才能更好的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、完成實(shí)驗(yàn)。對(duì)實(shí)驗(yàn)變量的控制、實(shí)驗(yàn)原則和實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的歸納等能力都是分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的必備能力。

教師把達(dá)爾文父子的實(shí)驗(yàn)過(guò)程圖（圖1）作為教學(xué)素材，要求學(xué)生根據(jù)材料填表（表1）。在完成填表活動(dòng)中，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)組的對(duì)比能找出實(shí)驗(yàn)的變量、實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。教師提出問(wèn)題，讓學(xué)生進(jìn)一步體會(huì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的單因子變量原則，提升科學(xué)探究中分析實(shí)驗(yàn)的能力：組③為什么不和組①比較？

表1 實(shí)驗(yàn)記錄表

3.3 達(dá)爾文父子實(shí)驗(yàn)的拓展，在團(tuán)隊(duì)合作交流中，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力

科學(xué)探究包括提出問(wèn)題、提出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論、合作交流等環(huán)節(jié)。其中，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究過(guò)程中承上啟下的環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力是科學(xué)探究過(guò)程中起決定性作用的一項(xiàng)技能。

在對(duì)達(dá)爾文父子向光性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，教師提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步探究：

①胚芽鞘生長(zhǎng)的部位在哪里？

②有沒(méi)有簡(jiǎn)單直觀的實(shí)驗(yàn)方法證明胚芽鞘伸長(zhǎng)生長(zhǎng)的部位在尖端下面？

③胚芽鞘向光彎曲時(shí)，胚芽鞘兩側(cè)的細(xì)胞生長(zhǎng)有什么區(qū)別呢？

教師培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)問(wèn)題提出假設(shè)的能力，并利用曹沖稱象的故事引導(dǎo)，也可以出示圖2進(jìn)行引導(dǎo)，請(qǐng)學(xué)生根據(jù)圖示描述實(shí)驗(yàn)基本步驟，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)的能力。教師要求學(xué)生根據(jù)圖3設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：從細(xì)胞水平上驗(yàn)證胚芽鞘向光彎曲時(shí)，胚芽鞘兩側(cè)的細(xì)胞生長(zhǎng)的不同。學(xué)生要根據(jù)自己對(duì)上述問(wèn)題提出的假設(shè)設(shè)計(jì)完整的實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)可能的現(xiàn)象進(jìn)行討論。這部分的教學(xué)內(nèi)容要求比較高，需要學(xué)生組隊(duì)合作完成，鍛煉學(xué)生的合作精神。完成方案設(shè)計(jì)后，學(xué)生之間進(jìn)行交流和評(píng)價(jià)，也鍛煉了語(yǔ)言表達(dá)能力。在這項(xiàng)活動(dòng)中，學(xué)生能比較完整地經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程：發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—提出假設(shè)—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—（實(shí)施實(shí)驗(yàn)）—分析數(shù)據(jù)—得出結(jié)論。

3.4 杰遜和溫特的實(shí)驗(yàn)比較，體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程的嚴(yán)謹(jǐn)性，培養(yǎng)科學(xué)精神

科學(xué)不是靜止的，科學(xué)探究也是在不斷收集證據(jù)、解釋證據(jù)、新的證據(jù)更新舊的證據(jù)、再進(jìn)一步收集證據(jù)、更新證據(jù)的循環(huán)中不斷發(fā)生的。這體現(xiàn)了嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度，也體現(xiàn)了不斷進(jìn)取、不懈努力的科學(xué)精神。

教師通過(guò)杰遜實(shí)驗(yàn)的示意圖（圖4），請(qǐng)學(xué)生觀察描述實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)觀察圖片獲取信息的能力。同時(shí)，提出兩個(gè)問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生繼續(xù)探究，也同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生探究的方向：①實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中有沒(méi)有不嚴(yán)密的地方？②有沒(méi)有說(shuō)明產(chǎn)生了向光性的原因？

而對(duì)溫特實(shí)驗(yàn)的處理（圖5），即解決了上述兩個(gè)問(wèn)題，可以進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)變量的認(rèn)識(shí)，并促進(jìn)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中分析實(shí)驗(yàn)變量和實(shí)驗(yàn)方法，找出實(shí)驗(yàn)組。

①組___與組___比較，得出瓊脂塊中的生長(zhǎng)素有促進(jìn)生長(zhǎng)的作用。說(shuō)明生長(zhǎng)素可擴(kuò)散到瓊脂塊中。

②組___與組___比較，說(shuō)明植物彎曲生長(zhǎng)與生長(zhǎng)素的含量有關(guān)。

3.5 改進(jìn)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，挑戰(zhàn)前人成果，培養(yǎng)創(chuàng)新精神

科學(xué)探究是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題、新的問(wèn)題周而復(fù)始的探究過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，前人的成就是后人成功的基礎(chǔ)，是值得尊敬的財(cái)富。但是，不等于說(shuō)前人的成果一定是正確完整沒(méi)有缺陷的。學(xué)生一定要具有批判性思維的意識(shí)和能力，這也是科學(xué)探究素養(yǎng)的精髓之一。

教師告訴學(xué)生：課堂開始時(shí)的實(shí)物并不如起初認(rèn)為的放在房間的窗臺(tái)上，而且，根據(jù)達(dá)爾文父子的實(shí)驗(yàn)方法并不能得到明顯的向光性現(xiàn)象，這是什么原因呢？學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)明亮的教室和黑暗的船艙不同，尋找到實(shí)驗(yàn)不理想的原因是單側(cè)光的處理上，提出用暗箱開口設(shè)置單側(cè)光。學(xué)生敢于挑戰(zhàn)經(jīng)典，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。教師布置另一項(xiàng)任務(wù)：課后探索，改進(jìn)溫特實(shí)驗(yàn)，即能說(shuō)明生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸，又能說(shuō)明生長(zhǎng)素的橫向運(yùn)輸。此項(xiàng)設(shè)計(jì)的目的是培養(yǎng)學(xué)生的批判思維，提升學(xué)生的信心和興趣。

科學(xué)探究核心素養(yǎng)是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)視角下的科學(xué)探究。在高中生物學(xué)教學(xué)中，教師要結(jié)合生命觀念、科學(xué)探究、科學(xué)思維、社會(huì)責(zé)任等素養(yǎng)進(jìn)行整體落實(shí)?？茖W(xué)探究是科學(xué)研究能力，也是一種學(xué)習(xí)方式，通過(guò)科學(xué)探究，結(jié)合科學(xué)思維，最終升華生命觀念，擔(dān)當(dāng)社會(huì)責(zé)任。