科学探究活动中落实学科核心素养 促进学生全面发展--以NAA促进种子发芽生根率为例

科学探究活动中落实学科核心素养 促进学生全面发展 -- 以 NAA 促进种子发芽生根率为例

梁爽 王萍

北京师范大学密云实验中学

摘要：科学探究活动是培养科学探究精神、发展科学思维、落实生物学科知识的有效途径。在真正的动手实践探究操作过程中，学生的实验设计能力、动手能力、发现并解决问题的能力、团队协作能力和语言表达交流的能力都会得到显著提升。生物学是一门实验科学，只通过理论学习，是无法真正的落实核心素养的。只有亲身经历才能感受到探究实验的乐趣，进而提升学习的兴趣，笔者通过带领学生探究NAA促进种子发芽生根率实践活动，让学生在解决一个又一个的问题同时，更加理解生物学科的本质，落实学科核心素养，促进学生全面发展。

关键词 科学探究 实践活动 核心素养

一、科学探究的价值和意义

自2000年3月教育部颁布的《全日制普通高级中学生物教学大纲（试验修订版）》提出高中生物课程要让学生初步学会生物科学探究的一般方法以来，科学探究在生物课程中始终占有中有重要的地位，时至今日在以核心素养为宗旨的《高中生物新课程标准（2020修订版）》中，科学探究不仅是生物学核心素养的重要的组成部分，更是落实高中生物学科核心素养的重要途径。

通过培养学生的科学探究精神，使学生能够发现现实生活中的生物问题，并且针对特定的生物现象，能够提出问题、作出假设、设计实验、实施实验并 讨论交流、得出结论。在探究过程中，学生逐步掌握科学探究的基本思路和方法，增强对自然现象的好奇心和求知欲，提高实践能力；在探究中，乐于并善于团队合作，勇于创新。

人教版的生物教材中有很多探究实验，但教师往往对于科学家在探究过程中的思想和方法进行简单处理，只注重知识目标，这就造成了目标单一，大材小用的现象，这样做无疑是与教育最真实的目的相悖，失去了一次次提高学生科学思维和科学探究素养的机会。很多老师都会担心科学探究实践活动会浪费学生的时间，进而影响学生的成绩。尤其是在学业紧张的高中阶段，老师们往往会为了赶进度而忽视动手实验。科学探究实践活动真的会浪费学生的宝贵时间，影响学生的成绩吗？实践证明科学探究实践活动在高中开展不仅不会影响学生成绩，还会对学生成绩的提高有良好的促进作用，此外对学生的学习兴趣的培养、综合能力提升、学科核心素养的落实都有明显的效果。笔者以和学生共同探究不同浓度NAA在种子生根发芽中的作用为例，与大家分享。

二、整合资料，课外延伸，引导学生提出探究课题

人教版高中生物选择性必修一中《植物的激素调节》一章中有很多培养学生探究能力的优质素材，笔者对现有教材进行拓展和重组，带领学生开展了关于“植物生长素两重性”的系列探究实验，在课内的教学中，教材上对生长素的两重性给出了根、茎、叶的模式化图形如下：

书本上模式化的图形是否适用于所有的植物？对于某一种植物，比如黄瓜，具体什么样的浓度是促进生根、发芽的最适浓度？学生对这些问题提出了质疑，对于学生的困惑，教师如果笼统的回答，那样就失去了一次探究的机会，这样不求甚解的教学，慢慢的学生也就失去质疑的精神。只有让学生真正的动手去探究、寻找答案，才能真正的解决学生心中的疑惑。学生在探究的过程中领悟科学探究的实质和方法，培养创新意识和能力，拓展科学思维，这才是教育的本质。在这个过程中也能够水到渠成的加深学生对生物核心基础知识的理解。在学完生长素的生理作用相关基础知识之后，针对学生的疑惑，我带领学生共同寻找可以用作探究的优质实验材料：既能生根又能发芽、简单易得、实验周期短；学生们集思广益，提出了很多材料：植物的枝条切段、种子。。。。。。，经过反复讨论，查阅资料之后，经过小组反复讨论，最终确定实验材料为发芽率高、生根快的作物种子。同时师生共同确定探究课题：不同浓度NAA(生长素类似物)在种子生根发芽中的作用？

三、设计实验，动手操作，真正解决困惑

明确了实验目，完善了实验材料之后，学生们就开始着手制定实验方案，小组的同学展开了详细的讨论，由实验步骤再到每一个环节的注意事项，大家集思广益，针对可能出现的问题，提出很多解决的办法，为了使实验的结果更准确，也为了避免实验材料的浪费，前期学生们做了几组NAA（生长素类似物）浓度跨度较大的预实验：

图1配置不同浓度的NAA 图2 用清水浸泡的小麦种子

图3 用不同NAA浸泡的小麦种子 图4 用不同NAA浸泡的玉米种子

在预实验过程中遇到了很多的问题，比如实验温度的控制，空气湿度的影响，水分的蒸发问题，种子的发霉问题，结果的记录等等，每一个问题的解决可能又会引出一个新的问题，在解决的问题的过程中，充分显示了集体的力量，同时，每个问题的背后也都是一个很重要的核心知识，比如实验的变量原则、对照原则等等，在实验过程中也进一步强化了探究的基本程序：提出问题 作出假设 设计实验 实施实验 表达分析，得出结论。通过预实验发现小麦和绿豆的发芽生根效果较好，实验周期短，更主要的是预实验锁定了最适浓度范围，如下图;

图5 小麦、绿豆的预实验结果图

在预实验的基础上，同学们缩小了NAA的浓度梯度，重新做了小麦、绿豆两种植物种子的生根发芽实验，几个小组并列同时进行，增加实验的准确性，经过反复实验得出下图所示实验结果：

图6 小麦、绿豆种子7天左右的生长情况

为了让实验的结果更直观准确，教师提出了增长率一词，同学们查阅资料，讨论得出增长率的计算方法：

按照增长率的计算方法，教师指导学生列表、描点、连线，绘制直观明了的曲线图如下：

在这个过程，学生们学会了用不同的形式呈现实验结果，也学会了公式的计算方法，有的数据是以表格的形式呈现，有的是以曲线图的形式呈现，也可以是以柱形图的形式呈现。借助于很多电脑软件的使用，使数据处理与统计更加方便。教师在整个过程中要做的就是给与恰当的评价与鼓励以及适当的引导。关于数据的分析不论是在科学研究中，还是在高考题中都占有很重的分量，经历了这个过程，在以后学生去分析题中的数据和图示时就会明白出题人的用意，也会更容易找到本质，解题技巧自然而然的得到了很大提升。

四、反思总结 撰写报告 提升能力和素养

在亲自实践探究过程中，学生们在锻炼动手能力的同时，发现原来很简单的设想，很简单的实验，操作起来却和想象中大相径庭。其实课本上关于实验成果的介绍，往往只是介绍一些科学家成功的做法，而科学家在成功背后所经历的无数次失败与坚持是学生看不到的，很多时候大量的失败经验才能成就一次成功的喜悦。而对于这种失败的感悟，以及科学家们在艰苦条件下艰难进行实验创作的品质，是学生简单的阅读课本或者材料，或者老师的口述无法替代的。在实验中，学生的特长和个性都得到了发挥，也从不同层次对学生进行了培养。在整个过程中，学生通过实验探究感受生物学未知的世界，体味科学的乐趣，一方面加深了生物学的核心概念的理解，对生长素生理作用的两重性有了更深层次的认识；另一方面在探究的过程中，学生也掌握了科学探究的基本思路和方法，提高了实践能力，能够用科学思维去分析和解决问题，同时在探究中也感受到了团队的力量，学生们越来越乐于并善于团队合作，不断创新，有效达成教学目标，真正实现了生物学核心素养的提升。

纵观生物科学发展史，生物科学中的每一项重大成绩，都是通过实验获得的，而实验的整理与记录既为后续的实验开展打下坚实的基础，更是一笔宝贵的财富。高中生有了一定的知识积累，也有了更多自己成熟的思考，让学生将自己的研究成果进行整理与总结，加上自己的感悟与收获，这样的实验报告，稍加完善其实就是一篇不错的小论文。在整理与总结的过程中，学生们查阅资料，更强化了自主获取信息进行学习的能力。教会学生学习远比教学生知识更重要。如果能做到以上这些，相信学生一定会受益终身。

主要参考文献

1.中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017版）.北京：人民教育出版社，2018.

2.赵占良.普通高中课程标准实验教科书﹒生物﹒选择性必修1﹒稳态与调节.第1版.北京：人民教育出版社，2019.

3.刘恩山.中学生物学教学论.北京：高等教育出版社，2003.21-23.

4.王永胜.生物学核心概念的发展﹒高中生物新课程的科学史资源. 北京：人民教育出版社，2007:178-179.

5.丁邦平.探究式科学教学：类型与特征[J].教育研究，2010,31（10）：81.

2