探究式学习在高中生物教学中的应用策略探究

摘要：随着课程改革的深入，学科核心素养的培养逐渐受到高中生物教师的关注，迫切需要教师根据生物学科特点和学生阶段特征，引导学生开展探究式学习，以解决传统生物教学机械性、浅层化、模式化问题，促进学生生物学科核心素养的形成与发展。文章首先分析探究式学习在高中生物教学中的应用现存问题，并从探究资源整合、创新探究形式以及探究评价实施几个方面，分析探究式学习在高中生物教学中的应用策略，以期为相关生物教学活动的设计与实施提供一定借鉴参考，实现生物课程的育人价值。关键词：核心素养；高中生物；探究式学习探究式学习鼓励学生自主探索和发现知识。该方法强调要“以学生为主体”“以学习为中心”，需要学生针对特定生物学现象，开展细致观察思考、问题假设、方案设计、资料整理、实践探究、归纳总结等活动，在问题发现、分析与解决过程中，发展生物学科核心素养。《普通高中生物学课程标准》（2017年版2020年修订，以下简称《课程标准》）指出，要“组织以探究为特点的主动学习是落实生物学科核心素养的关键”，要求教师为学生提供更多机会让学生亲身参与和实践，促使学生在掌握生物学概念知识的基础上形成生命观，养成科学思维习惯，明确自身承担的社会责任。然而，部分教师对探究式学习的概念与价值认识不清，未能以核心素养的培养为目标统筹设计探究活动，难以支持学生生物学科核心素养的形成与发展，无法适应生物课程改革的现实需要。为了促进高中生物教学的提质增效，教师应坚持问题导向、目标导向与结果导向，对探究式学习的开展与应用策略进行探究，使学生在问题发现、分析与解决的过程中发展核心素养。一、探究式学习在高中生物教学应用中现存的问题（一）探究式学习资源匮乏，难以支持知识体系构建探究式学习需要学生搜集相关信息与资料解决问题。然而在实际生物探究式学习开展过程中，部分教师为了追求教学效率，机械、粗暴地为学生提供固定的生物学习资料，以至于学生在生物探究中出现了“无从下手”的情况，且学生个性化生物学习需求难以得到有效满足[1]。生物学习资源的局限性不仅制约了学生的思维延展与视野拓宽，还难以支持学生在探究学习中进行生物知识体系的完善与建构，不利于实际问题的有效解决。（二）探究式学习实践形式落后，难以推动探究问题解决探究式学习是一种以生为本的教学模式，需要教师尊重学生的主体地位，促使学生综合运用多种探究方法进行问题探究。但是，部分教师在学生的探究式学习中，未能将问题发现、提出、分析与解决的主动权交给学生，在教学活动中对“教师讲，学生听”的单向“灌输式”教学具有较强依赖性，探究实践形式落后，出现了“师本位”的问题，导致探究问题不能得到推进与解决。在这种教学模式下，学生被动接受教师安排，其学习积极性、主动性受到了很大程度的抑制，难以真正调动自身知识、思维、情感等进行深入探究，无法在主动学习中得到生物学科核心素养的形成与发展。（三）探究式学习评价指导滞后，难以落实评价引导反馈作用在新课程标准下，探究过程评价的重要性愈加凸显，需要教师通过“教、学、评”一体化设计将评价渗透到学生生物探究的全过程与各方面。但是，部分教师在探究式学习评价中依旧存在仅仅在探究活动结束后进行归纳总结的问题，虽然归纳总结是生物探究学习回顾探究过程、分析探究不足、总结探究经验的重要环节，但是仅仅依赖归纳总结进行评价具有一定的滞后性。滞后的评价难以支持教师根据学生探究过程中的知识、思维、情感、方法等表现评估学生的学习目标达成度，同时也难以为学生提供针对性指导，不利于高效生物探究课堂的构建。二、探究式学习在高中生物教学中的应用策略（一）设计完整的探究式学习方案，多渠道整合生物探究学习资源信息技术与教育教学领域的融合，促进了优质生物教学资源的共建共享，使教师得以依赖互联网+教育平台，收集整理图片、视频、模拟实验等教学资源，为探究问题解决提供资源支持与保障[2]。在探究式学习开展过程中，教师应引导学生根据假设、围绕主线设计探究方案，并结合方案，多渠道整合生物探究学习资源，促使学生在探究学习中完成生物知识体系的完善与建构，切实基于结构化、系统化的知识体系分析解决问题，实现从知识向能力转化。例如，人教版教材必修一第三章第一节《细胞膜的结构和功能》是学生认识细胞的结构与功能的第一步，重在引导学生在细胞膜研究的过程中领悟“提出假说”与“建构模型”的方法，并认识细胞结构与功能的统一。在探究教学中，教师应基于建构模型组织学生开展探究学习，引导学生基于假设设计探究方案、整合学习资源，为细胞膜探究活动的高效开展打好基础，逐步领悟细胞膜的结构与功能相适应。第一，形成猜想。教师应引导学生立足生活实际思考问题，向学生提出问题“为什么鸡蛋会出现‘散黄’现象？”并为学生呈现鸡卵解剖结构，引导学生联系初中学习的鸡卵结构知识，猜想散蛋黄出现的原因。同时，教师准备一个鸡蛋打碎钝端，将内容物放在培养皿中，并慢慢翻动蛋黄，挑破卵黄膜。在观察的基础上，教师应为学生提供文字材料、实验材料、微课资源等，为学生铺垫知识，使学生在小组讨论中集思广益、各抒己见，通过类比推理猜想“散蛋黄可能是由于卵黄膜结构出现破坏造成的”，并结合“细胞膜的结构与功能”课程内容提出探究问题“细胞膜结构与功能有怎样的关系？[3]”第二，根据假设，设计方案。教师要引导学生根据假设开展小组讨论，就最可能的假设整合形成探究方案，并通过全班集体汇报、师生交流互动修改完善探究方案，实现方案设计最优化。第三，结合方案，收集资料。教师要使学生根据问题解决需要，从“互联网+”教育平台中收集整理学习资源，使学生根据探究方案，结合课程内容，收集整理文献、微课、学案等学习资源，并在内容梳理中构建系统化、结构化的知识体系，为探究活动的开展提供资源支持与保障。（二）创新探究式学习实践形式，推动探究问题的解决1.创设探究式学习情境，从学生已有经验入手提出问题创设情境是探究式学习的重要环节，能够提高学生课程学习的参与感，激发学生内在探究动能。在探究式学习中，教师要以现实生活和学生发展需要为依据创设探究情境、提出探究问题，有效帮助学生构建生物探究学习与现实生活的联系，并通过知识情境、互动情境、跨学科情境等的创设激活学生的知识、思维、情感与学习动能，为生物探究活动的高效开展奠定良好的氛围基础[4]。以人教版教材必修二第五章第三节《人类遗传病》的生物探究教学为例，“人类遗传病”以基因突变和染色体变异相关知识为依托，阐释了基因突变和染色体变异在人类遗传病中的具体表现，是可遗传变异理论联系实际的延伸，侧重遗传病的分类、调查、检测与预防等知识的学习，与学生现实生活具有密切联系。在探究情境创设中，首先，教师应通过生活情境创设，构建生物课程与现实生活的内在联系。生物学科与环境、农业、医药科学等领域联系十分密切，广泛渗透在学生的生产生活实践活动中。教师应针对日常生活中与遗传病有关真实情景提出清晰、有价值、可探究的生命科学问题，比如教师可以紧密结合“遗传病”，从互联网中搜集整理有关遗传病的案例和新闻，借助生活化视频，导入探究主题“遗传病”，引导学生初步思考遗传病给人类带来的危害。其次，教师应基于生活提出探究性问题，通过问题情境创设激发学生课程参与的积极性与主动性。教师要通过讲述“遗传病患者小A”的故事创设问题情境，引导学生去思考“小A患上遗传病的可能原因是什么？”“要如何预防遗传病？”等问题，全面激活学生的知识、思维、情感与学习动能，激发学生问题探究的积极性与主动性，激励学生尝试利用新知识解释生物现象。2.以小组为单位，通过合作解决探究式学习的问题《课程标准》明确，“教师应该提供更多机会让学生亲自参与和实践”。为了促进问题解决，教师应按照组间同质、组内异质的原则组建等实力学习小组，让学生以小组为单位，按照探究方案、结合研究任务开展自主、合作与探究学习，切实在问题分析中完成生物知识、技能等的内化整合、实践应用与迁移创新，在问题解决中完成能力向素养的转化，落实生物课程教学培根铸魂、启智增慧的价值。以人教版教材必修一第五章第三节《细胞呼吸的原理和应用》的生物探究教学为例，“细胞呼吸的原理和应用”对应《课程标准》的“比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同，阐明细胞呼吸的实质、探讨细胞呼吸原理在生产和生活中的应用”，需要学生通过探究酵母菌的细胞呼吸方式认识细胞呼吸的概念，并逐步理解有氧呼吸和无氧呼吸的异同，深入理解生命活动中物质与能量的变化规律。在探究式学习开展过程中，教师可以运用实验探究法组织学生开展自主、合作与探究学习，使学生根据生活经验、实验结果等论证酵母菌细胞呼吸方式及其产物，在实验探究中理解有氧呼吸和无氧呼吸的异同。首先，设计实验方案。教师应基于问题“酵母菌细胞呼吸的方式及其产物是什么？”设计实验方案，并在兼顾不同水平的学生的基础上设计探究层次性、连贯性的实验任务，引导学生以小组为单位开展实验探究。其次，整合多种探究方法。探究式学习开展过程实际上是科学探究的过程，教师应促进观察法、实验法、调查法、文献法等方法有效结合，使学生在分工协作、操作实践中循序渐进地突破自身最近发展区[5]。在探究实验过程中，教师可以引导学生应用观察法，发现“有氧条件下澄清石灰水更浑浊且溴麝香草酚蓝溶液颜色变化快、明显”“重铬酸钾检测酒精，无氧条件下溶液变成灰绿色，有氧不变色”现象。基于此，教师可以引导学生结合调查法、文献法等方法形成推论，“在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量二氧化碳和水”和“在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量二氧化碳”，逐步加深对生物概念的认识与理解。最后，教师应布置创新作业，包括动手体验式、社会实践互动、课外书籍阅读、线上学习等。比如，教师可以“细胞呼吸原理的应用”为核心设计课后调查实践活动，促使学生以小组为单位走进农业生产、食品加工、医疗卫生等领域的企业、工厂等开展调查研究，切实在调查实践中发展生物学科核心素养。（三）完善评价体系，提升“教、学、评”一致性评价是生物探究式学习的“指挥棒”，具有引导、激励、调控、反馈与总结等功能。教师应将评价作为了解探究过程、调控教学行为、提高教学质量的重要手段，在探究式学习开展过程中，教师坚持以评促学、以评促教，以学生发展为中心循序渐进地构建主体多元、内容丰富、形式多样的评价体系，提升“教、学、评”一致性，运用评价促进教师的“教”与学生的“学”的提质增效。以人教版选择性必修二第四章第一节《人类活动对生态环境的影响》的探究式学习为例，《人类活动对生态环境的影响》一课重点介绍了人口增长与生态足迹，探讨了人口增长过快带来的环境压力，旨在帮助学生理解人口、资源与环境的关系，并能够运用所学知识解决实际问题。在探究学习中，教师可以运用评价激励学生围绕“人类活动对生态环境的影响”展开探究，再深度学习理解“人类活动对生态系统的动态平衡有着深远的影响，依据生态学原理保护环境是人类生存和可持续发展的必要条件”等概念。在评价中，教师要加强“教、学、评”一体化设计，将评价渗透到学生探究学习的全过程与各方面，既关注学生的探究成果，也重视学生的个体进步与多方发展，支持学生生物学科核心素养的形成与发展。具体来说，在学生猜想与探究中，教师应运用课堂观察、交流互动、随机提问等方法促进学生自评、学生互评与教师评价，引导学生及时发现问题，并在自主反思、学习借鉴与归纳总结中补齐短板，提升探究式学习的效率[6]。