【教学研究】武梅（泾川县第一中学）：三新背景下研究性学习在生物探究实验教学中的应用初探

三新背景下研究性学习在生物探究实验教学中的应用初探

泾川县第一中学  武梅

研究性学习是指学生在教师指导下，从学习生活和社会生活中选择研究课题，主动获取并应用知识，解决实际问题的探究实践。

立足新课程、新教材和新高考（以下简称“三新背景”）的研究性学习活动，有助于学生科学思维形成以及科学探究能力提升，有利于学生专业成长发展。本文通过分享课题组在三新背景下，学生研究性学习在“开展依据”“开展原则”及“应用案例”三个层面的研究成果，以期给今后高中生物实验课教学提供新的思路与方法，助力新课程教学活动持续深化推进。

一、开展高中生物学研究性学习的依据

1.新课程的基本要求

2017版普通高中生物学课程标准有关“课程性质”的描述中，明确提出：“学生主动的参与学习，在亲历提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设、发现规律等过程中得出生物学知识，养成科学思维习惯，形成积极的科学态度，发展终身学习及创新实践能力。”在强调“教学过程重实践”这一基本理念的基础上，围绕“现实生活应用”“职业规划前瞻”及“学业发展基础”三大方向的选修课程设置，为学科研究性活动开展规划了方向。在评价方面，倡导“评价中关注学生个体差异和发展需求，帮助学生认识自我、建立自信，改进学习方式”等原则，甘肃省自2022年以来，针对完成每项研究性学习活动的学生执行2分的学分认定，这些举措给学生研究性学习活动的开展提供了保障。

2.新教材的特点决定

在课题组的前期研究中，我们发现新课程教材中探究实验出现一些重要变化。首先，探究实验载体形式出现多元化态势，不再是“学生实验”一家独大，以“科学史”及“课后训练”为载体的探究实验比例显著提高。尤其在“选择性必修”教材中，这一特点尤为突出，传统意义的“学生探究实验”只有17项，占比30%；来自“科学史”教学的探究实验有11项，占比20%；“课后训练”中的探究实验则多达22项，占比41%。相对于旧教材，新教材这种大刀阔斧的设置调整，充分体现了新课程全面发展学生“科学探究”能力的课标理念。其次，许多实验受到课时及实验条件等因素的限制，并不适合学生全员参与。通过学科教师指导兴趣小组的学生，组织开展高效的研究性学习，进而在班级内分享研究过程与成果，提升班级学生整体认知和素养，在现阶段不失为一种理想选择。

3.新高考的发展要求

其一，新课标要求新高考“在强化基础的前提下，凸显学生的学科特长，体现甄别与选拔的功能”，而开展研究性学习，对于发展学生专业特长则十分有利。

其二，课题组研究新课标实施以来，2018至2023六年间甘肃省生物高考题科学探究实验情境，得到下表数据：

分析表中数据可以发现：六年时间内，科学探究实验情境设计在生物试题中的出题数量、分值占比逐年提升，这也与2016年以后高考生物试题难度不断增加的发展趋势相吻合。由此看来，通过开展研究性学习，让一些在生物学方面学有所长的学生成为学科成绩的遥遥领先者，为今后专业发展打好基础，也是新高考发展的必然要求。

二、组织开展研究性学习的基本原则

1.师生地位要清晰

“研究性学习”是学生主动探究问题的一种新型学习模式，其指导思想是“以学生发展为本”，其实质在于“自主发现”。同传统的被动性学习相比，它强调学生学习的自主性和探索性，更关注学习的过程。教师在指导学生学习的过程中，必须充分调动学生学习的积极性，通过各种途径引导学生动脑、动手、动口，使学生的多种感官同时参与，探究问题的产生，研究问题的发展，预测结果并验证结论。从而达到对知识的深入理解与运用，形成个性化的学习习惯及能力。所以，研究性学习始终要围绕“学生为主体，学科教师为辅助”的原则开展活动。

具体而言，确定学习目标、开展资料查询、设计学习方案、组织实施活动及学习成果总结分享等都应该由学生自主完成。与此同时，学科教师针对活动提出相应建议及评价，并在必要时提供一些学习资源及实验室、图书室使用等方面的协调服务。

2. 活动目标要明确

在选题及方案拟定阶段，学科教师一定要辅助学生精心确定活动目标。务必使研究活动符合学生认知特点和学校实际条件，保障研究活动既切实可行，也有利于激发学生的学习兴趣和积极性，有助于培养学生比较分析、评价判断及归纳概括等科学思维，有助于提高学生的实验观察、知识应用及分享表达等方面的综合能力。

3.活动要突出创新意识培养

三新背景下，培养和选拔创新型人才是国家发展战略的客观要求。创新意识就像人在黑暗世界里匍匐前行时，眼前迸发出的火苗，是创新人才培养的前提。突出学生主体地位的研究性学习，是培养学生创新意识的重要途径。即便是很简单的探究性活动内容，其创新意义也可能要高于很复杂的验证性活动。所以，学科老师要倡导和鼓励学生开展针对探究实验方向的研究性学习活动。

4.活动要体现团队合作精神

分工与合作是研究性学习的重要特点，也是学生今后工作中所要面对的职场规则。组织实施研究性学习活动的过程中，组长是整个团队的灵魂，规划和推动整个学习活动；组员是团队的基石，负责实施每个具体环节的目标和计划。二者之间是积极合作的互补关系。和谐高效的团队合作，既是研究性学习活动顺利开展的润滑剂，也是学生团结合作、互助共赢等社会责任素养快速培养的催化剂。目前，一些研究性学习因为各种原因流于形式，整个活动基本都由组长一个人负责完成，既增加了学生的个人负担，也有悖于研究性学习活动的设计初衷。

三、研究性学习在探究实验教学方面的应用案例

目前广泛开展的学生研究性学习，主要包括课题研究型和活动设计型。下边分享三项已经结束且成果显著的课题研究型案例。

案例1 关于泾川县环颈雉（野鸡）数量激增对当地农民生产生活影响的调查研究（指导老师：段林奎、武梅）

1.研究目的

⑴通过走访调查掌握环颈雉数量激增对泾川县域农民生产生活的实际影响情况。

⑵运用生态学原理提出减少农民经济损失的可行性方案，开展相关实践活动，评估方案效果。

2.研究成员

2022届高二（2）、高二(4)班部分学生。

组长：张家铭；组员：毛悦、毛乐彤、蒋胜杰、燕星妤

3.研究方法

⑴文献查阅：利用互联网及图书馆，查阅资料，了解相关知识和法规。

⑵实地调查：深入农户家庭，了解环颈雉数量变化趋势及现阶段对当地农民生产生活的主要影响。

⑶访谈问卷：调查中设计典型问题，做出相应统计。

⑷实验制作：制作生态防治方案中的用具设备。

⑸推广宣传：利用宣传单，对方案试点研究中获得成果进行推广。

4.研究成果

⑴调查中发现，一些地方使用防护网可以有效防护冰雹对经济效益较高的果园的破坏，建议农户在其四周继续添加防护网，可以减少环颈雉对林果经济效益的影响。

⑵建议农户要减少对老鹰、狐狸、黄鼠狼等环颈雉天敌的袭扰，或者通过增加猫狗等动物的饲养，利用自然界中的食物链与食物网中的生物控制关系，抑制环颈雉种群数量的快速增长。

⑶利用信息传递原理，帮助农户制作模拟鸮、鹰、狐狸等环颈雉天敌模型， 或者在传统稻草人的基础上增加鞭炮声、枪声、人的吆喝声等声效装置，用以驱逐惊扰环颈雉，减少经济损失。

【说明】该课题于2022年8月通过平凉市课题规划专家组鉴定并结题。

案例2 探究不同光质对黄瓜幼苗生长的影响（指导老师：张科，吕娟明）

1.研究目的

⑴借助学校实验室的探究包，通过探究实验，研究“红、黄、绿”不同的光质对黄瓜幼苗光合速率的影响效果。

⑵通过分析探究三种不同光质对黄瓜幼苗光合速率的影响数据，形成研究结论，进而给农民的黄瓜栽培提供一些建议。

2.研究成员

2023届高二（11）班学生。

组长：吕文强；组员：陈龙、魏子越、张杰、史雨菡

3.研究方法

⑴文献查阅：利用互联网及图书馆，查阅资料，了解相关知识。

⑵实验探究：利用“探究包”展开探究实验，通过相关软件处理数据，构建坐标曲线的数学模型，研究内在规律。

4.研究成果

⑴不同颜色的灯光对黄瓜幼苗光合速率的影响效果会不同，且红光效果最明显，绿光效果最不明显，这种特点是由光合色素对不同光质的吸收量决定的。

⑵建议黄瓜种植农户在种植黄瓜补充光源时补充红色灯光。

【说明】该课题于2023年8月通过平凉市课题规划专家组鉴定并结题。

案例3 泾川一中校园苔藓植物生长状况调查及室内人工栽培研究（指导老师：段林奎、张晗）

1.研究目的

⑴通过实地调查掌握泾川一中苔藓植物夏、秋、冬三季的生长状况。

⑵运用对照实验原理研究苔藓植物在室内生长的制约因素，结合苔藓植物的生长习性提出室内人工栽培苔藓植物的可行性方案，开展相关实践活动，评估方案效果。

2.研究成员

2023届高二（16）班学生。

组长：张帆；组员：任一鸣、段宇聪、王雪萌、乔一严

3.研究方法

⑴文献查阅：利用互联网及图书馆，查阅资料，了解相关知识。

⑵实地调查：深入校园角角落落，了解苔藓植物夏、秋、冬三季的数量变化趋势，统计各阶段的气象条件，研究影响苔藓植物生长主导因素。

⑶探究实验：设计对照实验，统计研究实验数据。

⑷设计方案及实践：设计苔藓植物栽培与盆栽花卉养护相结合的实验方案并开展实践活动。

4.研究成果

⑴利用数码显微镜观察苔藓细胞的过程中，发现了水熊虫的踪迹，并拍摄到弥足珍贵的视频资料。

⑵苔藓对湿度要求很严格，室内湿度小于60%的条件下，苔藓就会停止生长，所以，户外的苔藓，在春雨或秋雨后就会快速生长，在地上或树干上都能见到他们的身影，就像一层绿茸茸的地毯。

【说明】该课题于2023年8月通过平凉市课题规划专家组鉴定结题，并被评为优秀课题。

【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年版）【S】.北京：人民教育出版社，2018:4.

2.段林奎，近年高考生物试题情境设计研究及今后教学工作策略；泾川教研；2023.6.15.