浅析高中生物探究实验中融合化学知识培养学生创新意识的原则

摘 要：创新意识的培养是创新型人才培养的基础，鉴于化学知识与生物学科的紧密联系，从学科核心素养的要求等方面，说明了在高中生物学教学中，适当运用化学知识进行学科交叉为教学服务的重要性;提出在高中生物探究实验的实际教学中融合化学知识，培养高中学生生物学科创新意识的几个原则。

关键词：创新意识;高中生物学;探究实验

一、 创新型人才的培养呼唤创新意识

（一）创新意识是创新型人才培养的基础

随着科学技术的迅猛发展，社会生产生活也在不断发生变化，只有具备终身学习能力的创新型人才才能适应社会的发展。创新意识是一种求新意识，是人们根据需要，引起创造前所未有的事物或观念的动机，并在创造活动中表现出的意向、愿望和设想，与人的文化素养、兴趣爱好、动机等有关，是创新的前提和条件，是创新精神养成的基础。可见，创新意识的培养至关重要。

（二）高中阶段是创新意识培养的关键时期

普通高中教育是人生发展的重要阶段，是继义务教育之后，学生迈向社会生活或接受更高层次教育的桥梁，是学生终身发展的基石;以提高学生的综合能力、发展核心素养为培养目标，使学生学会终身学习、自主发展;培养社会责任感和创新精神等素养，勇于承担时代赋予的重任。高中生是祖国的未来，承载着民族发展的重任。民族要发展，必须要创新，要具备创新意识，创新意识的有无是决定这个民族能否成为科技强国的关键。从年龄特征及身心发展规律来看，高中生已具备一定的认知基础和学习动机，正是培养创新意识的最佳时机。

二、 创新意识的培养呼唤学科交叉

纵观历史长河中的发明与创造，只有具备综合知识与综合能力的创新型人才，才能真正做好创新。可见，作为创新起点的创新意识的培养，若能在学科交叉学习中进行，必定能达到更好的培养效果。没有一门能够单独存在的学科，学科之间或多或少存在知识、方法等的交叉。因此，如何利用学科交叉服务教学，帮助学生更好地理解，培养学生的综合能力与创新意识，迫在眉睫。

通过查阅文献发现，学者们对于学科交叉的研究重在通过多学科交叉，帮助学生理解所教学科的知识，研究停留在表面。文章拟从深度挖掘，选取与生物学关系最密切的化学，提出利用与化学知识联系紧密的生物探究实验，培养学生高中生物学科创新意识的原则，进一步丰富学科交叉研究领域，力求为研究者提供一点借鉴。

三、 通过学科交叉培养创新意识是核心素养培养的要求

（一）生物学与化学联系紧密

在高中阶段，课程设置涵盖文化、科技等各个领域，其中，生物学、化学与学生的生活关系尤为密切。学习生物学是每个公民不可或缺的教育经历，其学习成果是公民素养的基本组成。而化学是从原子、分子的水平研究物质的组成、结构、性质及应用的自然科学，是学习生物学的基础。

1. 生物学在化学的促进下发展

人们常说，生化不分家。一个学科的发展，往往是在其他多学科发展的促进下才得以快速进行，生物学科的发展亦如此。化学水平的高低直接或间接影响生物研究的进程。如在科学家对光合作用的探究过程中，人们是在化学领域发现空气的组成后，才知道绿色植物在光下吸收的是二氧化碳，呼出的是氧气，光合作用的研究得以推进。

2. 化学知识在生物教学中应用广泛

化学知识在生物教学中应用广泛。如在人教版高中生物必修1学习蛋白质的基本单位——氨基酸时，必须先认识氨基酸的结构，学生如果能事先知道化学课中氨基、羧基等基本的化学官能团，那对氨基酸的结构通式就会变得容易，对于氨基酸的脱水缩合的理解也会容易很多。

化学探究实验及实验现象在生物教学中不可或缺。如生物必修1“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验，利用了化学中物质的性质、显色反应等相关知识;生物选修1现代生物技术专题中，化学实验与生物技术结合的现象比比皆是，且更注重与生产实践的结合，如葡萄酒的酿制、泡菜的制作及亚硝酸盐的检测、生物有效成分的提取等等。如果学生在学习这些内容时，具备相关的化学知识作为基础，学生的学习自信心得到加强，学习兴趣也会得到更大的激发，有了探究的兴趣，学生自主萌发创新意识的概率会大大增加。

（二）生物学学科核心素养

高中生物学学科核心素养，要求学生通过学习，具备生命观念，学会科学思维、科学探究的思路和方法，能用其探究、解释生活中的生物学现象，解决实际问题;养成团结协作的习惯，勇于创新;担当一定的社会责任，积极宣传关爱生命的观念，崇尚健康文明的生活方式。在解决实际生产生活问题时，往往需要创新，而要创新，必须先有创新意识，因此，如何进行创新意识的培养对于践行生物学学科核心素养具有重要意义。

（三）化学学科核心素养

普通高中化学学科的教育，要使学生具备宏观辨识与微观辨析能力，通过微观层面理解结构、性质与应用三者的关系;能用相应的观点分析物质的化学变化，通过证据推理、建模等解释化学现象;能提出有意义的问题并进行科学探究，设计并完善实验方案，学会处理实验信息，尊重事实与证据，敢于质疑，具备创新意识;树立严谨求实的科学精神，赞赏化学对社会、科技发展的贡献，具备绿色化学观念，敢于承担相应的社会责任。

四、 在高中生物探究实验中融合化学知识培养生物学科创新意识势在必行

化学是生物学的基础，生物学是化学的延伸。两者的价值主要体现在对生产、生活、社会、环境等的指导作用，这要求学生在实践中内化学科知识，具备创新能力，而探究实验是培养科学探究能力与创新能力的重要手段。无论是在高中教育，还是在生产生活、学科的发展中，化学实验与生物学科密切相关，且高中生物探究实验是生物學、化学学科交叉的重要表现形式，这使得在高中生物探究实验中融合化学知识培养学生高中生物学科创新意识成为可能，也是一个重要途径，势在必行。

（一）基于化学知识的探究实验在高中生物教学中占据重要地位

在高中生物课程设置中，实验占比较大，不可或缺。实验是学习生物的重要手段，生物学中的实验类型包括：探究性实验、验证性实验、模型建构实验、设计性实验。在探究实验中，往往贯穿着相应的化学知识，以生物必修1为例，几乎所有的探究实验都或多或少跟化学知识相关联。而探究实验对于学生理解课本知识、联系生产生活，培养学生形成科学思维及科学探究能力起关键作用，对于创新意识的培养尤为重要。

（二）基于化学知识的探究实验对于培养学生生物学科创新意识的意义

探究实验是培养生物学学科核心素养的重要途径，也是培养学生创新意识的关键环节。学生在探究过程中，通过提出问题、做出假设、设计实验方案、开展实验、与同学交流讨论等环节得出结论，并进一步质疑，再次进行探究。在这些环节中，学生通过亲自动手开展实验，不断思考、讨论、交流，在发展逻辑思维、辩证思维的基础上，创新意识得以培养与提高。

五、 高中生物探究实验中融合化学知识培养生物学科创新意识的原则

在高中生物学学科核心素养及创新型综合人才培养的背景下，高中生物探究实验中融合化学知识，培养生物学科创新意识应遵循以下原则：

（一）基础性和适度性原则

高中生物中基于化学知识的探究实验，是将化学知识应用到生物的探究实验中，为生物学科探究实验提供理论依据或实验原理等，并且在探究过程中，结合化学、生物学知识，做进一步的探究、思考，培养学生的发散性思维，进而培养创新意识。因此，在实际教学中，要以生物学知识为主要内容，化学知识只是作为理论依据或实验原理、实验变量等因素开展探究实验，或在生物教学中攻克难点时，巧妙地穿插化学知识和思维方法，促进生物探究实验的有效进行，使综合能力和创新意识的培养达到最好的效果。因此，在探究实验中进行化学知识的交叉融合要重视基础，要符合学生的认知规律，控制在学生能接受的知识和能力范围内。

（二）科学性原则

教师作为教书育人的第一责任人，在探究实验教学中涉及跨学科的知识时，更要注意各学科知识的科学性。这就要求教师发展终身学习的能力，不仅要与时俱进学好所教学科的知识，也要对其他学科进行学习，特别是跟本学科密切相关的学科，更要进行深入学习，以便在教学中进行学科交叉融合教学时能够游刃有余。

（三）激发学习兴趣原则

“兴趣是最好的老师。”在开展探究实验时，教师应充分应用其中的化学知识使学生意识到学科交叉在学习中的作用，体会学习的乐趣，增强学习的自信心及自豪感。学生的自信心增强了，学习兴趣也进一步被激发，主观能动性得到充分调动，学生就会主动参与探究，真正体现其在教学中的主体地位，教学效果将是事半功倍，综合能力及创新意识的培养自然也水到渠成。

（四）实用性原则

在教学中，无论运用哪种方法培养学生的综合能力和创新意识，都要最大限度地发掘教育教学方法，又要把控教育教学方法的实用性，制定好符合课程标准及学科核心素养的教学目标。教师在设计教学方案时，要始终立足于高中生物学学科本身，紧紧围绕生物学的教学目标开展教学。要注意学科交叉的实用性，根据教学内容，以生物学学科知识为主，适当选择相应的化学知识来渗透融合，避免为了学科交叉而随意渗透知识。此外，还要注重与生产生活的联系，鼓励学生学以致用，用学到的知识指导生产生活，为社会多做贡献。

六、 展望

在实际教学中，如何在高中生物探究实验中融合化学知识培养高中学生生物学科的创新意识，还需要广大教师结合本校学生的实际，充分运用文章的几个原则来开展。笔者在后续的研究中也将继续探索，提出利用高中生物探究实验培养学生生物学科创新意识的策略，提升学生的创新意识和创新能力，为培养更多的创新型人才而不断努力奋斗！

参考文献：

[1]梁小星.高中生物学课程标准的比较研究[J].中学生物学，2019，35（8）：58-61.

[2]包让.新课改中初高中生物教材衔接问题的研究[D].贵州师范大学，2019.

[3]刘晟.《普通高中生物学课程标准》（2017版）正式颁布[J].生物学通报，2018，53（2）：5.

作者簡介：

颜杏冰，广西壮族自治区南宁市，南宁市第二十一中学。