基於生物學核心素養的實踐探究教學策略分析——以「生長素的發現」為例
摘 要：以「生長素的發現」為例，通過「實踐探究」的方法引導學生對生長素發現相關科學史進行體驗式重歷，以此發展學生的科學思維，深化學生對科學本質的認識，促進學生科學探究能力的提高，有效提升學生的生物學科核心素養。
關鍵詞：生物 核心素養 實踐探究生長素
《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱新課標）中提出了「教學過程重實踐」的基本理念，強調學生學習的過程是主動參與的過程，讓學生積極參與動手和動腦的活動，通過探究性學習活動或完成工程學任務，加深對生物學概念的理解，提升應用知識的能力，培養創新精神[1]。而探究性學習活動在「教學過程重實踐」的基本理念中佔有很重要的地位，探究性學習是指在老師的引導下，以資料、實驗等為載體，學生積極參與問題的提出、解決過程。下面以「生長素的發現」一節為例，闡述以實踐探究教學落實提高生物學核心素養的教學策略。
生長素的發現過程中達爾文、詹森、拜耳、溫特等人的實驗是生物學史中比較經典的實驗，特別是達爾文的實驗，是植物定向運動研究的開創者。這些實驗依次遞進，經歷了「影響→初步確定是物質→最終確定是化學物質」的過程，因此，本節課實踐探究沿著這條主線進行，深入挖掘其中的科學方法，具體體現為：分析實驗組、對照組及實驗變量，理清自變量、因變量之間的關係，以具體實例為依據了解實驗設計的一般方法及原則；歸納和總結科學方法，提升學生的科學探究能力，深化科學思維。在對方法進行分析時，可依次遞進，學生先在提示下完成簡單的思路，再由學生獨立完成。這樣可以逐步提高學生分析、設計實驗的能力，如下表1：
2.1 情境導入，激發探究欲望
「生長素的發現」以向光性現象開篇，創造真實情境,以圖片或視頻展示學生身邊植物向光性的例子，如教室或自家陽臺上向光性明顯的植物，讓學生認識到什麼是植物的向光性，植物向光性的實例就在身邊，從這種「熟視無睹」的現象中提出問題「植物為什麼具有向光性？」，激發起學生的探究欲望。
設計意圖：良好的開端是成功的一半，為學生創設生活中熟悉的情境，引導學生思考身邊的生物學，學生不僅感興趣、接受快，還能關注生命現象，有利於樹立生命觀念。
2.2觀察胚芽鞘，認識實驗材料
實驗材料的選擇對實驗對成功起著關鍵性作用，介紹研究向光性對材料——胚芽鞘時，筆者通過對比小麥、大麥、玉米等材料的胚芽鞘，最終選擇了玉米的胚芽鞘（圖1）進行直觀展示，這是因為玉米容易培養,而且的胚芽鞘粗大，容易操作，這樣，有利於引導學生用刀片將胚芽切開，進一步觀察胚芽的結構，了解胚芽鞘。
設計意圖：若用萌發的植物種子圖片來展示胚芽鞘，相對於實物觀察效果要遜色許多，通過真實的可觸摸的玉米胚芽鞘進行學習，充分調動學生的感官，以此達到對胚芽鞘的直觀理解。
2.3 提出問題，設計實踐探究思路
教材是以生長素發現的相關生物學史的思路來分析科學家的探究歷程，在分析資料時往往對學生探究實踐過程發掘不夠深入，所以將這部分內容進行重新整合，層層深入的設計問題，讓學生稱為探究實踐的主角。
以胚芽鞘為材料，教師引導學生探究，如探究單側光對胚芽鞘向光性的作用時，從向光性的共性——單側光引導學生思考：胚芽鞘有無向光性，如何探究？面對玉米胚芽鞘，學生通過「類比推理」的方法推斷出研究思路：給玉米胚芽鞘單側光照，觀察是否出現向光性。教師要及時進行對照實驗的引導。通過提示，讓學生確定探究的問題，在這個環節，要留給學生足夠的思考時間，通過充分的思考之後學生總結初步的思路，帶著自己的方案和組內同學交流，優化實驗方案。
設計意圖：教育家陶行知說過：「發明千千萬，起點是一問。智者問的巧，愚者問的笨」，除了課堂的提問之外，教師要通過設置問題情景，激發學生的認知矛盾，引導學生提出問題，進行發問。探究活動的誤區之一是問題設置簡單，探究過程替代化。在「生長素的發現」這節中，我們不能讓學生簡單的模仿和重複科學家的實驗，而是通過遞進的引導進行「階梯式」的思維探究。讓學生提出問題是關鍵，教師逐步引導學生提出問題，解決問題，親歷知識的形成過程。小組討論可以開放學生思維，與生物學家進行跨越時空的對話，感悟科學方法在科學研究中的作用。從而培養學生實驗設計能力、創新能力，以此提高學生的科學素養，將小組合作的效益最大化。
2.4 實踐探究，發現真諦
製作錫箔小帽時，如何製作錫箔小帽就是一個創新性比較強的問題，課前教師可查閱資料，研究最佳的製作方法，課堂上引導學生積極思考創新，用胚芽鞘粗細相似的牙籤來製作，將錫箔包裹在牙籤上，高出的部分向下反折，用刀片切割後可以得到大小適宜的錫箔小帽及錫箔小桶（用途為遮擋胚芽鞘尖端的下部）。
在模擬溫特的實驗時，由於胚芽鞘相對比較細小，所以在切割瓊脂塊後放在一側的操作難度比較大，建議在配置瓊脂溶液時增大其濃度，冷卻後凝固效果較好，容易切割出大小合適的瓊脂塊，便於插入尖端和放置於去頂幼苗的操作。
由於生長素的發現所涉及的實驗不能立刻出現實驗結果，在課堂上只能讓學生每操作完成部分內容，老師可演示提前做好的實驗結果，讓學生在課下一段時間後對比觀察自己操作的實驗結果。
設計意圖：「紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行」，向光性探究的幾個實驗看似簡單，但具體操作過程中會遇到許多的問題，比如，如何獲得單側光照？如何製作錫箔小帽？如何遮擋尖端和尖端下部？遮擋尖端時遮擋的長度是多少？溫特的實驗中如何對瓊脂塊進行操作？為鍛鍊學生的實驗設計及方案實施能力，學生真正參與到實驗到設計、實施過程中，在探究中創新，在探究中學會團隊合作，逐步落實科學探究素養。
2.5 通過實踐探究中的生成性問題深入培養學生的創新思維
在實驗操作過程中，往往會出現許多生成性問題，如達爾文實驗中用錫箔小帽遮住尖端，學生會遇到這樣的問題，錫箔小帽的長度為多少時可以起到良好的效果？這就屬於新生成的問題，而此時我們不能對此問題一帶而過，而是鼓勵學生繼續設計實驗思路來進行探究。按照高二學生的能力特點，能比較容易的設計出基本的思路：取不同長度的錫箔帽（如長度分別為0.4cm、0.6cm、0.8cm、1.0cm等）遮擋尖端，對比單側光照射下胚芽鞘的生長情況，選取較好遮擋效果的一組即可。
設計意圖：關注教學過程中的生成性問題，引導學生進一步探究，發展學生的科學探究能力，特高學生的創造力，於點滴中提升學生的生物學核心素養。
實踐探究，關鍵是思維，而教師的引導是學生科學思維能力提升的核心，教師的引導要到位，但不能越位，準確到位的引導是提升學生科學素養的前提。實踐探究要拋開對先進多媒體技術的依賴，在動手實踐中製造認知衝突，再用實踐探究來解決，從而深刻理解科學家的研究成果，發現科學的奧秘。
[1] 普通高中生物課程標準[M].人民教育出版社,中華人民共和國教育部, 2018.
[2] 帖步霞，HPS 教學模式在高中生物課堂中的實踐，中學生物學，2019，（3）:5-7
[3] 沈玲,王紅梅.體驗重歷,讓探究融入科學史課堂——以「生長素的發現」為例[J].中學生物學,2019,35(02):10-12.