基于学科核心视域下高中生物教学中学生科学探究精神培养研究

　　张洪涛

　　在学科核心视域下，强调高中生物教学应重视学生核心素养的培养，科学探究精神作为生物学科核心素养的重要构成部分，也应引起教师的关注和重视。培养学生的科学探究精神，可促进学生将生物知识与生活实际紧密联系，使学生主动探寻生活中的生物现象，并由此进行假设、观察、分析、实验论证等，可有效促进学生思维、创新、探究等多种能力的发展，对学生全面发展具有重要意义。

　　1 科学探究精神的内涵与意义

　　1.1 科学探究精神的内涵

　　科学探究精神是指个体在学科学习中表现出的一种积极主动的思维态度和实践行为，其核心在于通过科学方法对自然界的现象进行探究、问题进行解决。这一精神内涵包括对于科学知识的主动追求、问题的独立提出和解决、实证观察和实践实验的能力，以及对数据分析和科学推理的运用。科学探究精神强调学生在学科学时要成为主体，通过提问、实验设计、观察和分析等过程，深入理解和应用科学知识，培养对问题的好奇心和批判性思维，以最终形成对自然规律深刻理解的学习态度。这一精神是培养学生创新能力、科学素养和解决未知问题的重要路径，同时也是在复杂、不确定性条件下进行科学学科学习的基础。

　　1.2 培养学生科学探究精神的意义

　　（1）是落实素质教育的重要体现

　　素质教育强调学生的主体性和主动精神，在高中生物教学中培养学生的科学探究精神，同样也强调学生的主体性和主动精神，这符合素质教育的教学要求。高中生物是一门探究生命现象及生命活动规律的学科，学生在学习过程中，除了要熟悉课本上的生物学知识外，还应学会探究未知事物发展的过程。但因为在以往的高中生物教学中，存在教学方式理解偏差、单向传输、教学活动流于形式等突出问题，导致生物教学有效性降低。而通过培养学生的科学探究精神，秉承着一切为了学生、高度尊重学生、全面依靠学生的观念，培养学生对事物的好奇心，引导学生提出观点或质疑，并由此主动进行探究学习。这恰恰是改善高中生物教学现状的现实需要，同时也是落实素质教育的需要。

　　（2）有助于提升学生学习的积极性

　　学生具有科学探究精神，会对相关的生物现象或问题有探究的欲望，并通过联系实际生活针对这些生物现象进行观察、假设、分析、实验论证等。这一过程，可有效调动学生的学习积极性、主动性，从而促使他们不断学习进步。除此之外，培养学生的科学探究精神，可突破学生在传统教学模式中形成的思维定式，使学生能更加主动地思考，从而有效促进学生学习积极性的提升。

　　（3）有助于发展学生的创新思维

　　一方面，在培养学生科学探究精神过程中，往往需要借助一些探究活动来进行，而探究活动不像课本理论知识一般枯燥，更能激发学生的兴趣，让学生思考，有助于发展学生的思维能力；另一方面，在培养学生科学探究精神过程中，还可通过生物实验的方式，增强学生的学习体验，这期间可通过小组合作的形式让学生进行相互讨论、辩论，学生可从中汲取更多的学习经验，形成不同的学习和思考方式，也有助于促进学生创新思维能力的发展。

　　2 高中生物教学现状分析

　　2.1 核心素养培养不足

　　新一轮课程标准提出，教育者应对课程进行改革，重视学生核心素养的培养与发展。但是，就当前高中生物教学的情况来看，还存在诸多问题亟待解决。主要体现在部分教师仍保留传统教育思想，在实际教学中忽视学生核心素养的培养，甚至在评价学生学习水平过程中，仅依靠学生的学习成绩高低进行评价，严重阻碍学生的个性化、全面化发展。而片面化地将学生的成绩水平作为评价学生的标准，也导致部分教师在实际教学中忽视教学方法的创新，所制定的教学目标及采用的教学方式，更多是围绕提高学生的学习成绩展开，从而忽视了对学生核心素养的培养，培养学生的科学探究精神更是无从说起。

　　2.2 教学内容与实际脱离

　　高中生物知识涉及的范围较广，且与实际生活联系密切，不少生物知识来源于生活，并对生活实践具有指导作用。若生物教学内容与实际脱离，就无法达到预期的教学目标，更是不利于学生科学探究精神的培养。高中生物教师应立足于教材，紧密联系生活实际，有效落实核心素养目标，强化对学生科学探究精神的培养，使学生具备生物学科应有的技能，这对学生未来的发展也具有积极的影响。

　　2.3 教学方法单一

　　教学方法对教学效果和质量有极大的影响，在学科核心视域下培养学生的科学探究精神，教师应当充分尊重学生的主体地位，在此基础上灵活运用多样化的教学方法，从而落实学科核心素养目标。但就高中生物教学现状来看，大多教师因为教学任务繁重、课前准备时间有限等原因，在开创生物教学的新方法方面存在一定的困难，难以为学生提供多样化的教学方法，这不仅会影响学生的学习兴趣，还会影响学生学习的质量。

　　3 学科核心视域下高中生物教学中培养学生科学探究精神的策略

　　3.1 创建教学环境

　　在学科核心视域下，高中生物教师应当围绕生物学科核心素养目标，从教学环境开始着手，通过营造开放式、实验探究的环境，培养学生科学探究精神，营造良好的教学环境，从而可达到事半功倍的效果。

　　（1）营造开放式的教学环境

　　培养学生的科学探究精神，强调应在一个开放式的教学环境中，引导学生主动进行学习和探究。为此，高中生物教师应抓住教学改革的契机，在实际教学中重视营造可培养学生科学探究精神的开放式教学环境，这样的教学环境，能有效激发学生的学习兴趣，培育学生主动学习的意识和能力。

　　以选修三“发酵工程及其应用”这一课为例，首先需要教师转变以往落后的教学思想和教学模式，在实际教学中，教学内容不应只是局限于教材中的食品生产内容，可通过引入发酵工程相关内容，通过举例说明的方式，让学生能正确认识食品生产与发酵之间的关系。接着教师通过联系生活中的实例，如味精生产，为学生讲解相关知识，并自然地过渡到发酵工程这一知识内容上。随后教师可借助多媒体技术为学生播放相关的视频，让学生能了解传统发酵工艺与现代发酵工艺的不同，以及发酵的基本过程等。在这样开放式的教学环境下，可使学生主动参与到发酵生成过程的探秘中，同时学生也能在轻松愉悦的环境中掌握本课所学的内容，并培养学生科学探究的精神。

　　（2）借助实验创造探究环境

　　实验教学是生物教学中不可或缺的环节，也是带领学生对生物进行探究的一种重要方式。学生通过实验，不仅能直观明了地了解和观察生物理论知识，还能在实验过程中对各种现象提出疑问、质疑，由此进行分析和探究。而在学生实验探究的过程中，既能有效锻炼学生的操作能力，又能培养学生的科学探究精神，可谓一举两得。因此，在高中生物教学中，教师可充分发挥实验教学的作用，为学生创设科学探究的环境，进而实现培养学生科学探究精神的教学目标。

　　以必修一“光合作用与能量转化”这一课为例，在学习这一节课之前，根据学生已经学习过的知识与日常生活经验，学生对光合作用已经有了一定的了解，但是他们对于植物能够进行光合作用，而人和动物不能进行光合作用这一问题存疑，以及对叶绿素和绿叶中是否有其他色素有强烈的好奇心。为了能够满足学生的好奇心，在教材中设置了“绿叶中色素的提取和分离”这一实验，教师需要充分利用这一实验，引导学生预习实验，这一过程，既能解放学生的实验思维，又能发展学生的科学探究精神。而在学生预习实验过程中，教师应告诉学生，课本上所提供的实验方法属于“参考型”，这意味着实验方法并不是固定的，此时引导学生查阅相关资料，开动脑筋、相互讨论，尝试设计一个属于自己的个性化实验方法，并对比是否比教材中提供的实验方法更好。在这一过程中，教师不需要进行实验演示，而是在学生实验过程中，负责观察、记录、答疑和照顾学生的安全，真正地将实验室交给学生，在这样的引导下，学生能够自主探索出许多实验方法。比如，在提取绿叶中的色素时，课本上提供的方法是先研磨后过滤，有学生提出，先将绿叶浸泡在无水乙醇中，然后用沸水预加热，便可看到色素溶在无水乙醇中。对比课本方法，学生提出的方法具有速度快、可省去过滤环节的优势，但也有缺点，即获得的色素溶液浓度较低。实践证明，教师通过这样的课前引导，能够很好地满足学生的好奇心，激发学生实验探究的欲望，同时引导学生查阅相关资料、相互讨论，也能让学生完全有能力自主完成实验，在这一过程中，可充分发挥学生的科学探究精神，进而获得良好的学习效果。

　　3.2 优化教学内容

　　基于学科核心视域下，在高中生物教学培养学生的科学探究精神，除了需要加强教学环境的建设外，还应在教学内容方面抓住一切能培养学生科学探究精神的契机，高中生物教师要正确认识科学探究精神的内涵，不断优化教学内容，使生物教学能与生活实际紧密联系，从而有效培养学生的科学探究精神，进而促进学生综合素质全面发展。具体可从以下几个方面着手。

　　（1）引入生物科学发展史内容

　　在高中生物教学中，教师可在教学内容设计过程中加入生物学科发展史的相关内容，对培养学生的科学探究精神有所帮助。从生物学科发展历程来看，所形成的生物概念和理论知识等，是无数生物科学家通过对生物研究项目的不断探究形成，并且会经历好奇、观察、怀疑、想象、证据收集、实验论证、总结说明这样一个长期过程。可见，生物实验项目之所以能一步步推进并最终形成科学结论，与科学家们自身具有的科学探究精神有重要的关系。比如，孟德尔花费8年的时间进行豌豆杂交实验，才从中总结出了生物遗传的基本规律；达尔文的《物种起源》的生物学著作，是经过了长时间的考察和采集才研究得出；袁隆平院士研究出的杂交水稻，也是经过了几十年的时间才培育出来。在高中生物教学中，教师可引入这些内容，让学生了解生物学科发展史的同时，培养学生的科学探究精神。

　　（2）突出学科概念和原理内容

　　在高中生物教学中突出学科概念和原理，是培养学生科学探究精神的关键。教师应在不同的教学内容中强调相关的基本概念和原理，并通过多种教学方法来帮助学生深入理解和掌握这些知识，为他们在未来的学习和实践中运用这些知识打下坚实的基础。

　　例如，“遗传和变异”是生物界中普遍存在的现象，也是高中生物学科的重要概念和原理。教师在教学过程中应该重点讲解遗传和变异的基本概念和原理，包括遗传物质、基因、染色体，以及遗传和变异在生物进化中的作用等。通过教学，使学生了解遗传和变异的基本知识和基本规律，培养学生的遗传学素养。

　　另外，概念和理念的实际应用也是教学重点，教师应该结合生活中的实例，让学生学会如何运用概念和理念解决实际问题。例如，在讲解“光合作用”这一知识时，可以通过分析植物生长的环境因素，引导学生理解如何通过调节环境条件提高作物的产量。

　　（3）引入生活化的教学内容

　　在传统生物教学中，许多教师将教学重点放在了生物基本知识灌输上，让学生简单地对课本上的知识进行记忆，并没有帮助学生将生物理论知识转变为生活中实际存在的各种事物或现象，使得学生的生物学习与实际脱离，造成学生无法对所学的生物知识有根本透彻的理解。因此，在高中生物教学中培养学生科学探究精神时，还需要教师注重生活化教学，即将教学内容与生活紧密联系，使学生能正确认识生物与生活之间的关系，由此促进学生对所学生物知识进行转化运用，同时为培养学生的科学探究精神打下良好的基础。

　　比如，在学习“人与环境”这一部分内容时，为了让学生能更加清晰地了解生物相关基础知识，教师可在教学中引入一些生活中的实际现象，如美国白蛾对环境造成了怎样的影响、龙虾在国外疯狂侵略等，通过引入这些实例使学生能了解生物与环境之间的联系，并尝试引导学生举例说明生活中有哪些生物性污染，针对这些生物性污染应采取怎样的措施去抑制？在这一基础上，引导学生联想人类活动对生态环境有怎样的影响，针对这一问题，教师可利用多媒体课件为学生展示我国青海省茶卡盐湖旅游景区的景色，学生通过观看美丽的景色，不由自主地联想到现在生活的城市中存在各种污染问题，如雾霾等，此时教师再抛出问题，向学生提问：“若没有人类的干预，生态环境是否会更好？”接着让学生自主探究，联系近几年滨海城市经济发展现状及环境保护问题，形成自己的观点或见解。这样既可以培养学生独立思考能力，又可以培养学生的科学探究精神。

　　3.3 创新教学方式方法

　　针对高中生物教学现状中存在的教学方法单一无法有效培养学生的核心素养问题，在培养学生的科学探究精神过程中，教师有必要转变传统单一的教学方法，积极运用问题情境、提出质疑、小组合作学习等教学方法和手段，有效激发学生学习兴趣，调动学生主动探究欲望，从而培养学生的科学探究精神。

　　（1）创设问题情境

　　科学探究过程实际上就是发现未知、了解未知的过程，在高中生物教学中，教师可在紧密生活实际基础上，引导学生在生物中寻找自己未知的知识，并有效运用自身所学的生物知识。人只有在对自己感兴趣的事物，才会产生探究的欲望，因此在高中生物教学中，教师可通过创设问题情境的方式，让学生对生物中的未知事物有强烈的好奇心，学生有了好奇心，便有了主动探究的欲望，这有助于培养学生的科学探究精神。

　　以“降低化学反应活化能的酶”这一课为例，教师可以在新课导入环节创设相关的问题情境，如“同学们应该都有过感冒的经历，那么在高烧的过程中是否有存在胃酸的情况，是怎样的一个感受？”由此吸引学生的注意力，调动学生回答问题的积极性，学生们纷纷作答。之后教师根据学生的回答进行总结，之所以会在发烧时有如此复杂的化学反应，原因在于发烧过程中人体体温过高、胃液过酸，这会对酶活性有影响。通过问题情境的方式引出本课的重点内容。在接下来的课堂教学中，教师可引导学生联系生活实际，探讨分析加酶洗衣粉在使用过程中需要注意哪些问题？由此引导学生积极主动探究，同时学生们围绕“温度是如何影响酶活性的？pH是如何影响酶活性的？”等问题展开交流、合作、讨论。通过这样的教学方式，可有效激发学生学习和探究的兴趣，充分体现以生为本的教学理念，同时也能有效培养学生的科学探究精神。

　　（2）鼓励学生提出质疑

　　提出质疑也是培养学生的科学探究精神一种有效的教学方法。在高中生物教学中，教师应重视鼓励学生提出质疑和问题，既能培养学生的问题意识，又能提升学生的科学探究能力。另外，教师可通过引导学生观察实验现象、阅读教材等，通过这些方式发现问题、提出问题和解决问题。这不仅有助于培养学生的批判性思维和独立解决问题的能力，也有助于培养学生的科学探究精神。而如何帮助学生提出质疑，教师可从以下几个方面着手：

　　第一，观察实验现象。在教学过程中，教师可引导学生观察实验现象，并鼓励他们提出自己的问题和看法。例如，在植物生长实验过程中，教师可引导学生观察不同植物生长的速度和形态特征，进而质疑这些差异的原因和影响。

　　第二，评估实验方法。评估实验方法，可以帮助学生对所学的知识进行总结，使学生能认识到不同实验方法的特点和优点，并掌握评估实验结果的标准和方法。在生物教学过程中，教师可以引导学生评估实验方法的有效性与可靠性，并鼓励他们提出改进的意见，这也能培养学生的质疑精神。例如，在探究“细胞呼吸方式”的实验中，可引导学生评估实验方法的优劣及实验结果的不确定，并提出改进实验方法的建议。

　　第三，比较不同的观点。在生物教学中，教师可引入不同的观点，让学生了解不同学说的存在，并鼓励学生分析和评价这些观点的优劣。例如，在学习“进化论”这部分内容时，教师可以引入拉马克的用进废退学说和达尔文的自然选择学说，让学生对这两者的差异和联系进行比较分析，并提出自己的看法。

　　第四，引导实践。教师应重视引导学生进行实践，让学生在实践过程中发现问题和提出质疑。如可设置一些探究性任务来鼓励学生提出质疑。例如，在学习“细胞的衰老和死亡”这一节内容时，教师先是通过多媒体为学生展示一名满头白发老人的图片，同时向学生说明人到一定年龄会长白头发，且随着年龄的不断增长，白头发会越来越多。接着在此基础上引导学生进行探究实践活动，让学生合作探究：“白头发的形成与毛囊衰老之间有什么关系？”学生在阅读教材内容的基础上，查阅和收集相关资料，掌握细胞衰老的特征等相关知识。在这一实践活动中，学生根据教师布置的探究性任务进行充分讨论和分析，且在学生合作过程中，可培养学生的质疑精神，从而培养学生的科学探究精神。

　　（3）小组合作学习

　　小组合作学习，指的是学生们在教师布置的既定教学任务下，通过分工、合作的方式共同完成任务的一种学习方法。在高中生物教学中，教师可运用这一方法来培养学生的科学探究精神。在合作学习过程中，学生们围绕学习目标进行互动、沟通，并且能在辩论和分析过程中逐渐形成质疑、批判的精神。当然也需要教师认真做好备课工作，并在实际教学中密切关注学生的学习变化，在此基础上优化教学设计，确保学生的小组合作学习能够顺利开展，并获得预期的教学效果。

　　比如，在学习“细胞的衰老和死亡”这一课时，教师先是通过PPT为学生展示一名满头白发老人的图像，并向学生说明人到了一定年龄后就会出现白头发，且随着年龄的不断增长，白头发就会越来越多。然后在此基础上设计合作探究任务，包括为什么会出现这样的现象，白头发的形成是否与毛囊细胞衰老有关系等。接着将学生按照能力或兴趣划分若干个合作学习小组，引导学生在阅读教材内容的基础上，查阅、收集相关的资料，从而掌握细胞衰老的特征等知识内容。在这一过程中，学生根据教师布置的探究性任务进行讨论、分析，找出能支撑论点的论据，同时在学生合作过程中，可培养学生的质疑精神，为培养学生的科学探究精神奠定良好的基础。

　　4 结语

　　总的来说，基于学科核心视域下，高中生物教师应重视培养学生的科学探究精神，以便更好地促进学生的全面发展。而如何培养学生的科学探究精神，具体需要教师以培养学生学科核心素养为导向，从教学环境、教学内容、教学方法等方面着手，将培养学生的科学探究精神落实至实际教学中，进而达到核心素养培养的目标。

　　（作者单位：甘肃省甘南州合作市高级中学）