基于“科学探究”的生物学科核心素养的培养

教育创新丨

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名师艺谈

基于“科学探究”的

生物学科核心素养的培

■江苏省无锡市南湖中学袁锦明/文

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《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年）》指

出，“树立科学的质量观，把促进人的全面发展、适应社会需要作

为衡量教育质量的根本标准”。学生的核心素养是我国建立教育

质量标准的基础与核心。教育部出台的“关于高中学科核心素养

(讨论稿)”对生物学科的核心素养做了叙述，高中生物学科核心

素养具体拟定为四个内容:生命观念、理性思维、科学探究、社会

责任。科学探究是指学生用来获取知识、领悟科学的思想观念、

领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。下面，

笔者结合教学实践，谈谈如何通过科学探究活动来培养生命观

念、理性思维、科学探究、社会责任等高中生物学科核心素养的

相关做法。

一、

命名为线粒体；②后来的研究发现，线粒体普遍存在于动植物

细胞中；③植物幼嫩组织和分生组织中线粒体数量比衰老组织

中多；④肝细胞和心肌细胞中线粒体数量较表皮细胞多；⑤在

同一细胞中线粒体分布不均匀，常聚集在精子尾基部、原生动

物的纤毛基底部、小肠上皮细胞的微绒毛基部等。接着教师提

出问题：①根据初中所学内容，生命活动所需能量从哪里来？②

有机物在有氧条件下的分解被称作细胞的有氧呼吸，线粒体和

能量供应有关，由此你能推出线粒体的功能吗？学生在经历了

“思考分析一整理原有知识使之系统化一利用原有知识使之

转化为推理能力一科学推理”的过程后，得出“线粒体是细胞

有氧呼吸的主要场所”的结论。然后，借助“结构总是和功能相

适应”的生物学观点，教师又引导学生由功能反向推理线粒体

在科学探究中形成生命观念

的结构并让学生在黑板上画出线粒体的结构模式图。在教学过

程中自始至终都让学生参与到教学探究过程中，通过问题探究

自主发现和获取知识，这些探究有助于学生形成和深化“结构

与功能相适应”的生命观念。

生命观念是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进

行解释后的抽象，是经过实证后的想法或观点。它有助于理解

或解释较大范围的相关事件和现象。学生应该在较好地理解了

生物学概念性知识的基础上形成生命观念，如结构与功能观、

进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能量观等，并能够用生

命观念认识生命世界、解释生命现象。

在生物教学中，让学生简单地记住生物学知识并不能有效

形成生命观念，学生只有亲历生物学知识的发现过程，感悟知识 有充分的思维依据，能对事物或问题进行观察、比较、分析、综合、

中蕴含的思想、观点和方法，才能将生物学知识转化为生命观念。

在课堂教学中，教师应积极组织学生开展科学探究活动,让学生

深刻理解和反思生物学知识和核心概念，挖掘生物学知识背后深

层次的思想和观点，从而让学生真正形成自己的生命观念。

例如，有关细胞器的知识，教材上都是以“分布一结构一

功能”为主线作结论性知识介绍的。在教学中，笔者改变教学

顺序，选择以“功能一结构”为主线，给学生提供一种问题探究

的环境，实现了从“教授知识”到“经历学习”的转变。以线粒体

教学为例，教师首先给学生提供如下科学史资料:①1890年，德

国生物学家首先在光学显微镜下观察到动物细胞质

Altmann

中存在一种颗粒状结构，称作“生命小体”。1897年重复

Benda

了以上实验，因这种小体呈短线状或颗粒状，故根据形态将其

二、在科学探究中锻炼理性思维

生物学属于理科范畴，理科就要讲理，促进学生理性思维的

发展是生物学科的基本任务。理性思维是一种有明确的思维方向，

抽象与概括等的一种思维。新课程十分注重培养学生的科学探究

能力，倡导探究性学习是普通高中生物课程的一个基本理念，是提

高生物学科核心素养的一条重要途径。在教学中，教师应有计划地

指导学生进行科学探究，让学生像科学家那样去思考和探究，在完

成科学探究“提出问题一作出假设一设计实验一实验验证一得出

结论”的一般步骤的实践过程中，锻炼学生自己的理性思维。

例如，“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”的实验是

学生进入高中阶段的第一个实验,这个实验传统上属于验证性

实验，验证生物组织样液中含有相应的有机物，如苹果匀浆富

含还原糖、花生富含脂肪、大豆富含蛋白质。为让学生初步接

触探究性实验的一般程序，培养学生科学探究的基本素养，提

高学生的学习积极性，笔者在教学中将其设计成探究性实验。

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本实验总体难度不大,但实验所用化学试剂、用具以及实验步

资源开展科学实践，尝试解决现实生活中与生物学相关的问题。

骤较多，故教师在课前要求学生依据导学单做好预习工作，以

例如，在教学“生态系统的稳定性”一课时，在课前两周，

保证实验的顺利开展。在设计导学单时，教师还把烦琐的实验 笔者让学生回忆并査阅发生于2007年的“无锡太湖水污染事

步骤简化为图形，帮助学生进一步掌握实验操作步骤。在本实

件”的相关资料，让学生通过网络、报纸、杂志、去太湖边实地

验教学中，教师提供了苹果匀浆、马铃薯匀浆、豆浆、花生种子

考察、去环保部门访问等多种途径，分小组开展“调査太湖水

匀浆、花生种子5种实验材料，以及相关实验用具和试剂。在学

污染”的课外探究活动，写出社会调查报告，并评出优秀作品。

生实验之前，教师先按教材展示还原糖、淀粉、蛋白质和脂肪

课始,教师让获优秀作品一等奖的小组代表利用向全班作

PPT

与相应化学试剂颜色反应的验证性实验，使学生明确生物组织

汇报。围绕汇报内容，教师让学生思考以下问题：①过去人们把

中主要化合物的鉴定方法。在此基础上，教师引导学生提出问

少量的生活污水排到太湖中，为什么太湖中的水仍能保持清澈

题:检测还原性糖最好的材料一定是苹果匀浆吗？检测蛋白质

呢？②报告中讲到过去的太湖鱼虾游弋，太湖边的渔民以捕鱼

最好的材料一定是豆浆吗？检测淀粉最好的材料一定是马铃

为生，为什么那时太湖中的鱼不会绝迹呢？③2007年5月29日，

薯匀浆吗？检测脂肪最佳的方法是制作花生子叶装片观察脂

太湖蓝藻大规模暴发，太湖成了一条臭气熏天、“鱼”不聊生的

肪颗粒，还是在花生种子匀浆中直接进行观察？在作出假设的

臭水沟。既然生态系统具有抵抗力稳定性特点，为什么还会出

基础上，教师让学生讨论、设计实验方案。接着，教师让学生以

现这种情况呢？④太湖遭到如此严重的水污染后，是不是就万

小组为单位完成一种实验材料的三种试剂的检测以及鉴定脂

劫不复，永无翻身之呢？⑤生态系统的抵抗力稳定性和恢

肪的两种方法的操作，具体如下：进行实验操作活动一时，以

复力稳定性之间有什么关系呢？请举例说明。⑥什么叫生态系

6位同学为一个大组，以同桌2位同学为一个小组，每个小组负

统的稳定性？如何提高生态系统的稳定性？接着，教师让各小

责其中一种成分用三种不同的试剂的检测实验（如甲、乙两学

组进行讨论交流，在学生获得了“生态系统的稳定性”知识的

生先后用斐林试剂、双缩脲试剂、碘液对苹果匀浆进行实验，

主动建构后，教师又让学生以“假如我是一名当地渔民、学生、

丙、丁两学生对豆浆进行检测实验，戊、己两学生对马铃薯匀

浆进行检测实验），并把做好的实验结果保留在试管中；进行

企业老总、政府官员，我会为治理太湖做些什么”为主题，开展

实验操作活动二时，以小组为单位，对脂肪鉴定的两个实验进

角色扮演活动。各小组成员自主选择了不同的角色，设身处地地

行操作，并保留实验结果。在实验操作活动一全部完成后，教

进行思考，并在小组内积极交流汇报。同学们纷纷说出了自己的

师组织大组内成员展示交流，分别对斐林试剂、双缩脲试剂、

想法：“假如我是一名渔民，我一定不会将生活污水倒入太湖，

碘液对应的三种材料进行比较、讨论，明确检测生物组织中的

并配合政府完成定置渔具的清除工作，在太湖禁鱼期不偷捕鱼

糖类、脂肪和蛋白质的最佳材料;在完成实验操作活动二后，小

虾……” “假如我是一名学生，我会做好宣传工作，提髙人们保

组之间进行展示交流，明确鉴定脂肪的最好办法。在本探究性

护环境的思想意识……”“假如我是一名企业老总，我会遵守国

实验结束后，教师还可引导学生进行思考、讨论，如检测还原

家法律,坚决不将工业废水排入太湖……” “假如我是一名政府

糖除了苹果匀浆外，还有其他材料吗？西瓜也含有较多的还原

官员，我将提议建立河网污染控制与生态修复综合示范区……”

糖，能否作为检测还原糖的材料？……通过拓展思考，能培养学

这样的教学，不但实现了建构概念、理解原理的知识性目标，也

生批判的思维，继而发现问题，提出问题，开始下一轮探究。在

锻炼了学生的思维能力，而且在科学探究的学习过程中,培养了

本实验的科学探究活动过程中，以逻辑为指引让学生进行实验

学生热爱家乡并积极参与家乡建设的美好情感，增强对自然和

设计和分析，可以使学生的理性思维能力得到提升。

社会的责任心和使命感，使学生的精神境界得到升华。

综上所述，开展科学探究活动是培养学生生物学科核心

三、在科学探究中认识社会责任

素养的一条行之有效的途径。在今后的生物教学中，我们应不

生物学科的社会责任是指基于生物学的认识，参与个人与

断地探索和尝试，让生命观念、理性思维、科学探究、社会责任

社会事务的讨论，作出理性解释和判断，尝试解决生产生活中的

在生物课堂教学中生根发芽，结“核心素养”之果。

生物学问题的担当和能力。学生应能够关注涉及生物学的社会

本文为江苏省教育科学“十二五”规划青年自筹课题“基于

议题，参与讨论并作出理性解释，辨别迷信和伪科学;主动向他

多元智力理论的高中生物“三单”导学实践研究”，课题编号为

人宣传健康生活、关爱生命和保护环境等相关知识;结合本地

C-b/2013/02/009o|a

袁锦明，江苏省无锡市南湖中学副校长，江苏省生物特级教师，江苏省“333高层次人才培养工程”培养对象，无锡市有

突出贡献的中青年专家，无锡市名教师，无锡市德育带头人,无锡市教科研带头人，无锡市教科研先进个人。笔耕不辍的他，

先后撰写的500多篇文章在多家报纸杂志上发表，其中38篇优质论文在省级以上生物专业期刊《生物学通报》《生物学教学》

《中学生物教学》《中学生物学》上发表。

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