文件编号：1003-7586（2018）11-0047-03
《普通高中生物学课程标准（2017版）》延续了2003版和2011版课程标准注重“探究能力”养成的思路，将“科学探究”列为生物学科四大核心素养之一。可见，培养学生的科学探究能力历来是生物学教学的重要目标与要求。如何在教学实践中更好地促进学生科学探究能力的提高，教师除了充分挖掘教材，在常规教学中力求实现教学目标，还应该适应学生的个性发展，因材施教，通过各种途径，为对生物学科有浓厚兴趣的学生创造更多自主探究的机会。
开展拓展实验是培养学生科学探究能力的有效补充途径。目前高中生物教材中的很多实验为体验或验证性实验，即使是探究性实验，也列出了详细的探究过程与具体内容，学生往往在未经充分思维后就直接参考了教材。因此，教材实验在培养学生自主探究能力上还稍显不足，不能满足热爱生物学科的学生的求知需求和探究愿望，而拓展实验可以作为有效补充。为此，在教学实践中，笔者结合校本课进行了拓展实验教学，积极探索有效开展拓展实验促进学生科学探究能力提升的实施策略。
1拓展实验和科学探究能力的内涵
“拓展实验”是指以教材实验为探索起点，在原有实验目的、实验原理、实验材料、变量的控制、实验方法、与实际生活的联系等基础上发展出新的课题，并随之开展的实验探究，包括教材实验的改进探究、延伸探究以及利用教材实验原理开展的新的问题探究等。
“科学探究能力”是指“能够发现现实世界的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论的能力”。
2拓展实验对科学探究能力养成的促进作用
首先，拓展实验是以教材实验为起点，建立在对教材实验充分掌握的基础之上，可以促进教材实验教学目标的达成。其次，相对教材实验探究，拓展实验具有自主性、开放性和未知性的特点，给学生留有广阔的思维空间和探究视域。拓展实验需要学生的全程参与和自主探究，包括问题的提出、实验的设计、材料的准备、具体的實施和结果的讨论分析等，对学生的能力要求上升到了一个新高度。对照上述的科学探究能力的内涵，不难发现，拓展实验的开展可以对科学探究能力进行全方位的训练，促进学生能力的提升。再次，拓展实验的开展，为学生创造了更多进入实验室进行实践的机会。实践出真知，学生需要在实践中去验真和证伪。
3开展拓展实验促进学生科学探究能力提升的实施策略
3.1总体实施方案
拓展实验教学并不是面向全体学生开展的教学活动，而是结合学校的校本课、社团和研究性学习等活动来开展，由学生自由选择参与。一个单元的拓展实验教学，是以1-2个教材实验为基础的拓展，以小组合作的方式开展，遵循一般的探究过程，具体分为以下几个教学环节：（1）在某教材实验的原理和操作方法基础上，联系生活实际，发散思维，提出新的问题;（2）尝试设计实验来解释现象或解决问题，小组汇报实验方案，全体学生共同参与修正;（3）创造拓展实验实施的条件，在实践中验真、证伪或探寻问题的本质;（4）展示实验结果和交流实验结论，师生共同分析评价;（5）师生反思和研讨实验中出现的问题。拓展实验的教学实施注重组内讨论、小组汇报和集体研讨，让每一位学生完整地亲历探究实验的思维和实践的全过程，又参与其他小组多个环节的研讨，间接经历多个探究实验的探究过程，提高学习效率。
3.2增强提出新问题能力的教学策略
在拓展实验教学初期，学生自主提出新的探究问题较为困难，教师在课程安排上应从简单的实验着手，给予更多的引导。教师可充分利用生活中的生物现象或结合学生的生活经验，指导学生从教材实验的实验目的、实验材料、实验装置、实验方法、控制变量、实验结果等方面提出拓展课题。可以通过设问引导学生思考：“植物细胞吸水与失水”实验为什么选紫色洋葱鳞片叶作为实验材料，校园中还有哪些具备类似优点的选材？利用本实验原理，你还能探知关于这些选材的哪些秘密？这样可以引导学生从实验选材和实验原理应用上提出新的探究问题。教师也可以通过暴露问题引导。如“渗透装置”演示实验时，教师向学生展示内外液面变化，一开始有意没有在教室移动展示，会有部分学生看不清，可能会思考：怎样改进实验方法使实验现象便于观察？也可以通过展示生物现象引导，例如做“绿叶中色素的提取和分离”实验后，提醒学生看窗外变黄的树叶或非绿色树叶，促进学生产生对叶片为何变黄和非绿色叶片如何进行光合作用的疑问。可以通过理论与实际的冲突引导，例如学生在实验中自己绘制的酵母菌种群数量变化曲线并不是标准的“S”型，特别是后期有明显的下降趋势，思考如何解释该现象，并通过实验验证猜测。
当学生具备了一定的发现和提出问题的能力之后，教师应减少引导，不要直接将学生引入教师预设好的问题，应让学生自主思考，探究自己想探究的问题。在提出问题阶段，可以先不考虑实施的可行性，鼓励学生发散思维，天马行空，提出尽量多的丰富多样的探究问题。之后，再考虑实际情况，评估确定几个在学校条件下可行性高的探究课题，组建课题小组。
3.3提高实验设计能力的教学策略
在实验设计环节，教师要鼓励和要求各课题小组，结合教材实验或所学理论知识，查阅相关资料，对拓展实验的目的、要求和材料进行分析，制定初步的实验设计方案。即使制定的初始实验方案漏洞百出，但是小组成员经历了一个思维过程，只要有思考，就会有进步。教师要调动集体的力量，小组汇报探究方案，全体学生纠错和修正。
例如，某小组想利用不同浓度的蔗糖溶液探究“洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度”。该小组汇报完实验设计后，很快有学生提出意见和建议：（1）教材实验为定性实验，此实验为定量实验，不适合采用教材的处理方式。（2）不应用同一片材料多次依次滴加不同浓度的蔗糖溶液，而应选同一部位相同位置的多片材料，分别滴加不同浓度的蔗糖溶液观察质壁分离状态，清水一组作为对照。（3）蔗糖溶液的浓度要换算成物质的量浓度，因为渗透压大小跟溶质的分子数量有关。经过一轮实验设计的汇报和修正完善后，每个小组对自的已实验课题有了更深刻的认识，也同时经历了多个实验设计的思维训练。
另外，教师要有点评和指导，对每一个实验设计，要着重分析其一般性的规律，让学生领悟实验设计的一般思路和原则，比如对照原则和控制变量的方法。对于某些实验设计的问题，教师不要过早指出，让学生在实践中去发现，并自行调整方案。
3.4训练实验操作能力的教学策略
拓展实验实施阶段，从仪器的使用、试剂的配制、操作方法、注意事项等方面，对学生严格要求，使其具备严谨的科学态度和规范、熟练的操作能力。对于一些新的实验方法和仪器装置的使用，要提前做演示和讲解操作规范。
另外，教师在实践中要引导学生自己摸索实验条件，想办法改进操作方法。例如，某小组探究“绿色蔬菜变黄过程中色素的变化”，预计提取、分离新鲜和放置变黄后的菠菜叶中的色素进行比较，但时值5月，菠菜放在冰箱，没变太黄前就腐烂了，教师要引导学生分析原因，摸索储存条件，或探寻其他的实验方法。某小组探究“红花槛木紫色叶片中的色素种类”设计了用清水纸层析分离色素的实验组。实验过程中发现，滤纸条吸水后变软变重，会贴壁或倒入水中。因此，不能像平时实验中那样把滤纸条靠在试管或小烧杯壁上，学生自主进行了改进：使用试管架和夹子把滤纸条固定并吊在液面上方，保证下端没入水中而不会整根滤纸条倒入水中。
3.5发展分析问题能力的教学策略
由于拓展实验的开放性和不可预测性，所得的实验结果往往会与预期有偏差，实验过程中也会有很多意想不到的问题出现。这些都是优良的教学素材，是拓展实验相对教材实验教学的优势之一。教师要充分利用这些教学素材，调动学生的思维积极性，引导学生透过现象看本质，揭示实验结果所蕴含的生物学规律;教会学生从实验方法、实验操作、变量控制等方面讨论和分析实验中出现的问题;提醒学生通过查阅相关资料，寻求帮助。例如，某小组在探究“质壁分离实验的替代材料”时选择了几种花的花瓣，发现多数花瓣表皮撕取困难，有的未撕下前就已明显损坏，有些看似完好，清水制作装片观察时，细胞死亡内容物释出，视野中很快就一片混沌的花色。通过查阅相关书籍，分析可能是花冠的细胞壁相对较薄的原因。某小组“探究紫色洋葱外表皮细胞的细胞液浓度”，发现同一部位的细胞在同一浓度蔗糖溶液中质壁分离并不同步，原因可能有多种：撕取的外表皮厚薄不均匀，有的地方有细胞重叠;同一部位的细胞也可能由于生理状态不同，细胞液浓度有差异等。
教师要重视实验过程中新生成的探究问题。学生在实验过程中也许会发现一些新的问题，教师要提醒学生重视这一闪而过的新发现，鼓励他们深入探究下去，也许会有意想不到的收获。例如，在探究“红花檵木紫色叶片中的色素”时，某课题小组发现一个奇怪的现象：红花檵木紫红色的叶片，加无水乙醇后变绿色，提取液为浓的墨绿色，但是划到滤纸条上，等干燥后又变为红色，研磨用的器皿，残汁干了也恢复红色。此时，教师要鼓励他们查阅资料，寻找原因，并设计实验检验自己的猜测。这样一个逐步分析、设计实验寻找真相的过程更能促进学生科学探究能力的提升。
要在全体学生范围内开展分析和研讨，让每位学生都得到更多的思维机会，更有效提升分析问题的能力。而且，通过全体嘘声头脑风暴，更易碰撞出思维火花，更好的解决问题。
3.6学习效果评价策略
最后，学习效果即学生科学探究能力提升的评价，采用访谈和问卷调查的方式进行。一方面是学生自己的主观评价，另一方面是通过对实验题的解题能力比较进行客观评价。问卷的题目设定，主要包括两方面：学生自己的主观评价题，自我评估在科学探究各方面能力是否有提升;选择、整合高考卷和模拟卷中有代表性的实验试题，将上过拓展实验课的学生作为实验组，另外选择拓展实验开展前与实验组学生生物成绩相当的相同数量的学生作為对照组，评价分析实验组相比对照组，实验题解题能力提高的情况。