王延杰

（重慶市求精中學(xué)校 重慶 400042）

生物學(xué)科核心素養(yǎng)定義為：學(xué)生通過中學(xué)生物學(xué)科的學(xué)習(xí)可以綜合運用生物學(xué)知識、方法和技能去解決實際問題時所需要的必備品質(zhì)和關(guān)鍵能力，具體包括生命觀念、理性思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任四大要素。

一、科學(xué)探究的重要性

科學(xué)探究是學(xué)生運用科學(xué)方法對某一自然現(xiàn)象進(jìn)行觀察、提問、假設(shè)、方案設(shè)計與實施以及對結(jié)果的進(jìn)行表達(dá)和交流的一種綜合能力[1]。在中學(xué)生物教學(xué)中開展科學(xué)探究活動有利于學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生能主動地獲取生物科學(xué)知識，有利于學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)，使學(xué)生能用審慎的態(tài)度和科學(xué)的方法去解決生活中與生物學(xué)相關(guān)的問題。在中學(xué)生物課程中進(jìn)行實驗教學(xué)對于學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)可以起到至關(guān)重要的作用。

二、科學(xué)探究過程的落實

“探究非生物因素對某種動物的影響”為人教版七年級上冊“生物與環(huán)境的關(guān)系”這一節(jié)的一個探究性試驗。該實驗旨在讓學(xué)生初步學(xué)會在探究中控制變量和設(shè)計對照實驗，體驗探究活動的一般過程，學(xué)會觀察現(xiàn)象和記錄數(shù)據(jù)；能根據(jù)實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并得出結(jié)論。探究的一般過程、探究中控制變量和設(shè)置對照實驗是該實驗的兩個重點。難點是探究活動的組織、理解控制變量和設(shè)置對照實驗。

為了在該實驗過程中訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)探究能力，特在實驗過程中設(shè)置學(xué)生自主探究環(huán)節(jié)，實驗前按照課本中準(zhǔn)備實驗材料和用具的要求，準(zhǔn)備了鼠婦、木盒，透明玻璃板，遮光紙等材料，但并不事先制作成半邊透明半邊遮光形式的蓋板，而是將實驗用具分散放置。

（一）問題的提出

鼠婦及其生活環(huán)境介紹，為了更好地讓學(xué)生了解它，通過圖片的形式展示鼠婦及其生活環(huán)境，讓學(xué)生從教師提供的各種素材中，仔細(xì)觀察細(xì)微處，從中發(fā)現(xiàn)問題。以“問題化”的陳述方式提問，鼠婦總是在陰暗的角落活動，而在光線明亮的地方卻很少看到。那么，光照條件是不是影響了鼠婦的分布呢？

因為非生物因素很多，有光、水、溫度、空氣等，初中學(xué)生探究能力有限，多因素分析容易造成學(xué)生思考混亂，特引導(dǎo)學(xué)生思考單一因子對鼠婦生活的影響，這也讓學(xué)生初步學(xué)會控制單一變量開展實驗探究。

（二）作出假設(shè)

根據(jù)對鼠婦的生活環(huán)境的觀察和老師的引導(dǎo)，學(xué)生做出合理的假設(shè)：光影響鼠婦的分布。

“猜想與假設(shè)”是科學(xué)探究的先導(dǎo)，嘗試根據(jù)經(jīng)驗和已有知識對問題的成因提出猜想。學(xué)生做出假設(shè)的依據(jù)正是已有的知識，背景材料，在比較陰暗的地方看到了鼠婦，而在明亮的地方?jīng)]有看到。

假設(shè)是科學(xué)思維的一種形式，是科學(xué)研究中重要的方法，也是對問題中事物的因果性、規(guī)律性做出的假定性解釋。在科學(xué)探究中，提出合理的假設(shè)除了為探究活動指明方向外，可以充分發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。

（三）制定計劃與設(shè)計實驗

“制定計劃與設(shè)計實驗”是科學(xué)探究的具體化程序化。本課題中，讓學(xué)生根據(jù)提出的假設(shè)，自己選擇實驗用具，設(shè)定實驗條件，選擇科學(xué)探究的方法。本實驗設(shè)計實驗的難點在于怎樣做才能保證鼠婦的分布只是由于環(huán)境因素“光”引起的，設(shè)置單一變量，控制無關(guān)變量是制定實驗計劃和設(shè)計實驗的基礎(chǔ)。在這個基礎(chǔ)下，讓學(xué)生積極思考控制無關(guān)變量的方法，經(jīng)小組展開討論，同學(xué)們很容易想到控制無關(guān)變量就是除了我們要研究的光之外，其他實驗條件都完全相同。明確單一變量設(shè)置的原則，接下來就是實驗設(shè)計過程。

因此有同學(xué)就設(shè)計了一個實驗，設(shè)兩個實驗組，一組不照光，另一組照光，其他條件完全相同。經(jīng)過動手實驗操作，兩者并沒有很大差別，對鼠婦的分布沒有影響。有同學(xué)對該設(shè)計提出不同意見，兩個實驗組該用什么反映鼠婦的分布受到光的影響呢？因此以合理的方式反應(yīng)實驗結(jié)果，也是設(shè)計實驗要考慮的問題。經(jīng)小組討論，實驗結(jié)果的反映應(yīng)該集中在鼠婦的分布上。教師在此處進(jìn)行引導(dǎo)，是否可以統(tǒng)計光處和黑暗處鼠婦的量，兩種環(huán)境下進(jìn)行對比反映鼠婦的分布是否收到光的影響。鼠婦是可以活動的，如果其分布受到光的影響，它就會向光移動或背光移動。此時，小組繼續(xù)展開討論應(yīng)該如何設(shè)置實驗。設(shè)想鼠婦“站在”黑暗和光亮的臨界線上，喜光，則鼠婦會向光處移動；厭光，則鼠婦會背光移動；不喜光也不厭光，則鼠婦可能會向兩邊都會移動?？梢杂檬髬D在兩個區(qū)域分布的多少來衡量鼠婦的分布受到光的影響。

之所以花時間讓學(xué)生自己探究制定計劃和實驗方案，它旨在讓學(xué)生動手之前先動腦，使探究活動的方法更明確、思路更清晰、過程更科學(xué)。但很多老師都不舍得把時間花在讓學(xué)生制定計劃和設(shè)計實驗上，而是讓學(xué)生按照現(xiàn)成的“報告冊或課本”的步驟與方法做，或者按照老師的思路做，導(dǎo)致學(xué)生被動地做實驗，很少去思考到底為什么要這樣做，怎么做，除了這樣做，是否還可以用其他方法做等等問題。

實驗器材的選擇和設(shè)計也是該探究實驗的關(guān)鍵，通過上面的分析，學(xué)生基本可以明確，鼠婦站在臨界線上，它可能“往左走”，也可能“往右走”，因此要設(shè)計一個一側(cè)為暗處一側(cè)為光處且光處和暗處相通的實驗裝置，實驗時將鼠婦放于臨界線上，根據(jù)兩側(cè)鼠婦的多少來衡量鼠婦的分布是否受到光的影響。

（四）進(jìn)行實驗和數(shù)據(jù)收集

具體去實施所制定的實驗計劃和實驗方案，是培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰Γ磩邮帜芰Γ?、觀察能力的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)學(xué)生小組討論設(shè)計如課本所示實驗。

在實驗過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生尊重實驗事實，客觀、真實、準(zhǔn)確地記錄和描述實驗數(shù)據(jù)，決不能為達(dá)到數(shù)據(jù)精確而任意篡改數(shù)據(jù)。并學(xué)會對數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的比較。

（五）數(shù)據(jù)分析

拿到數(shù)據(jù)之后，學(xué)生普遍不知道該如何分析手里的數(shù)據(jù)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過小組展示分析數(shù)據(jù)。每組展示數(shù)據(jù)并記錄在黑板上，通過分析若干小組的10次實驗結(jié)果橫向觀察，10次的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的對比暗處和光處鼠婦的數(shù)量，可以看到鼠婦運動是否有一個明顯的趨勢。同時縱向觀察第10次數(shù)據(jù)，10分鐘后鼠婦趨于平靜，排除其他因素對鼠婦運動的影響。為了減少誤差，將全班所有組的第10次數(shù)據(jù)暗處和光處數(shù)量分別進(jìn)行平均得出結(jié)論。

（六）得出結(jié)論

通過我們實驗的分析，鼠婦在10次記錄中，運動趨向于暗處。這就與我們做出的假設(shè)相一致。得到結(jié)論之后，學(xué)生要會對實驗過程和結(jié)論進(jìn)行評估。評估是對探究反思的過程，它不僅可能引出新的發(fā)現(xiàn)，還有利于學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，發(fā)展批判性思維。讓學(xué)生通過探究活動中的評估環(huán)節(jié)，學(xué)會進(jìn)行評估的基本方法和途徑，強化對探究過程和探究結(jié)果進(jìn)行評估的意識，對發(fā)展學(xué)生的批評性思維具有積極的意義。

三、結(jié)束語

本探究成功地引導(dǎo)學(xué)生提出問題、設(shè)計實驗并解決問題，由于初中學(xué)生知識儲備和探究能力有限，教師給學(xué)生準(zhǔn)備了部分實驗器材，相當(dāng)于給了學(xué)生一部分啟發(fā)，同時又發(fā)揮了小組討論的重要作用。 是否可以采用拋錨式教學(xué)，讓學(xué)生感知和發(fā)現(xiàn)問題并展開自主探究可以進(jìn)一步探索。