高中生物探究类实验的创新构建研究

安徽省亳州二中/ 邵倩倩

实验是生物学科的重要构成，高中生物教师在教学中需要认识到实验对于生物学的价值，并围绕着教学实际内容选择合适的主题方向来开展生物实验。在当前，探究式实验已经成为生物实验的热门实验架构，这一类实验可以有效地调动学生的参与积极性，发展学生的探究能力。为了优化生物探究实验的效果，促进学生综合探究能力的培养，教师可以从创新的角度出发对探究实验的架构进行研究，尽可能多地设置更为有效的生物探究实验。

一、探究类实验的创新价值分析

探究实验注重的是学生实际探究的能力，而在探究实验中引入创新设计，可以给学生带来思维发散的机会，让学生经历科学家分析探究的过程，这对学生探究能力的发展有着更大的益处。除此之外，纵观近些年的生物实验考查试题可以发现，直接考查教材中的实验的题目很少，多是教材实验的变形。这些实验可以被视为教材实验的创新，相应地，我们可以认为，在实验教学中进行实验革新，有利于学生对相关实验题目的有效解答。

二、当前生物实验设计中存在的问题

（一）教学准备不完善

教学准备不完善是存在于当前实验教学设计中的一大问题，这一问题主要反映在教师缺乏有效的实验前教学构建，使得学生在实验前并不能达成对实验仪器的有效认知，在使用操作仪器进行实验时也常常会出现一些突发状况，影响了实验的有效进行。

（二）学生自主性不足

学生自主性不足是部分教师实验教学理念不当导致的，其构建的实验虽然看似是由学生亲自操作的实验，但教师在其中对学生做出了过多的干涉，上到实验方案的设计、下到实验操作的预设，事事亲为，这使得学生对教师产生了依赖心理，当教师不再对学生提供支持时，学生就很难独立开展实验。

（三）小组划分不当

实验小组是生物实验教学的常规单位设计，它是由高中生的发展现状决定的。但在当前的实验教学中，通过调研发现，部分教师所设置的实验小组存在构建不当的情况。其中较为突出的问题是实验小组划分的依据不明确，教师并没有根据学生的能力发展情况进行划分，而是为了省事让学生自由分组或按照学生座位进行小组划分，这使得各小组间的能力差异极大。有的小组可以快速地完成探究任务，并获得较为完善的成果，但还有一些小组就会出现迟迟无法推进探究计划的情况，严重影响了生物实验教学的整体效率。

（四）学生实验效果差

学生实验效果差是教师常常遇到的一个问题，这一问题的难点在于学生不能通过生物实验获得预期的发展，而教师也很难定位这一问题出现的具体原因。为了解决这一问题，教师需要利用实验评价环节对学生的整体实验流程进行分析，并引导学生做出实验的反思总结，在此基础上教师再分析学生存在的问题，做出教学调整。

三、实现高中生物探究类实验创新构建的有效方法

（一）分析研究，明确探究式实验构成

探究式实验与传统教学中教师所构建的验证式实验存在差异，若不能明确二者的差别，教师就难以有效地开展探究式实验，更不要谈创新了。因此为了有效实现探究类实验的创新，高中生物教师需要针对探究类实验的具体构成进行研究，明确何为探究实验，其又与传统教学实验存在哪些差别。在明确了这一差异之后，教师就可以构建更为有效的探究实验，并进行创新设计。在教学实际中，教师需要借助互联网等途径去检索探究类实验的相关材料，分析并将其融入自己的教学中。

例如，在教学实际中，教师以关键词“探究式实验”进行网络检索，并搜集一些关于探究式实验和验证式实验的专题对比视频，分析其中探究式实验在当前所能发挥的重要作用。当教师了解了何为探究式实验之后，再去有针对性地分析如何在自己的教学中开展探究式实验。当教师对探究式实验的构成有了深入了解，也就可以有效地构建探究式实验，并在其中融入创新元素，发展学生的创新意识和能力。

（二）注重预设，开展实验前教学

实验前教学是发生在实验教学正式开始前的教学，这一教学的目的在于帮助学生做好参与实验的准备，让其对实验中所要使用的仪器或研究方法有一个预先的认知。在学生完成了对仪器或方法的理解后，教师也就可以引导学生进行有效的实验探究。为了构建有效的实验前教学，教师需要在备课环节中做出研究，其中需要教师特别注意的部分有三点：第一点，教师需要就实验所要用到的仪器进行分析，思考为学生展示仪器用法的途径，可以选择通过多媒体展现或实物展现的方式引导学生观察仪器，也可以选择带领学生到生物实验室近距离观察；第二点，教师需要就实验用到的方法进行分析，思考如何将实验的方法展现给学生（一般而言，探究式实验的原理方法多为控制变量法）；第三点，教师需要就该实验及其创新进行拓展思考，设置一些与实验研究有关联的问题，让学生在正式试验开始前做出思考，形成一个实验的预设计。

例如，在实验“植物细胞的吸水和失水”教学中，教师通过研究可以发现，本实验需要用到的仪器主要有刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜。相应地,在仪器准备上，教师需要综合其构成设计教学。其中需要重点关注的为刀片和显微镜，对于刀片，教师要强调学生小心操作，谨防受伤，而对于显微镜，教师则要带领学生回顾操作方法，避免因操作失误损坏仪器；在实验方法上，教师要强调该实验需要用到的研究方法仍为控制变量法，并引导学生就本实验中应有的变量进行预分析；在具体问题设置上，教师则可以联系学生感兴趣的问题与本实验进行有效地关联，诸如“植物细胞吸水和失水的外在表现有哪些”等问题。

（三）联系发展，构建有效化分组

学生小组是学生参与生物实验的基本单位，教师所构建的学生实验小组能否契合实验的基本需求会直接影响到实验的效果。对于探究式实验而言，其需要学生经历一个相对独立的探究过程，这要求学生具有一定的探究能力，故教师在进行小组构建时需要将学生的能力发展情况纳入教学考察的范围，并根据研究发现将学生按照能力发展进行线性排列。在排列完成之后，教师就可以取其中发展最好的几名学生作为小组的组长，并根据学生的不同能力依次排列到各个小组之中。这样一来，当学生的分组有了保障，教师也就可以构建更加有效的学生小组。

例如，在探究实验开始前，为了实现学生小组的有效划分，教师就需要尝试着将学生的能力发展情况明确出来。其中，教师可以使用数据分析软件对学生近期的学习情况进行分析，大致得出学生的探究能力发展情况。当然，这一分析仍存在误差，所以教师在实际的小组划分过程中，可以尝试着征求部分学生的意见，对小组进行一定程度的微调，确保分组的合理进行。

（四）强化探究，引导学生参与实验

学生的实验操作是探究式实验的具体开展过程，为了确保在这一过程中学生的能力可以得到有效地发展，并顺利地参与研究分析，教师需要结合探究式实验的构成进行拓展研究。其中，教师需要向学生提出相关的实验要求，引导学生根据实验的要求提出猜想，再根据实验猜想设计实验的方案，并找出方案中存在的问题，给出调整意见。除此之外，教师也要做好对学生观察记录的准备，将各个小组的研究状态进行有效的记录。

例如，在进行“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的教学时，教师可以先让学生明确该实验探究的问题，而后再引导学生围绕这一问题作出思考，并提出他们的实验猜想。一般而言，这一实验的猜想为“酵母菌的细胞呼吸方式为有氧呼吸”和“酵母菌的细胞呼吸方式为无氧呼吸”两种，在明确两种猜想后，教师即可引导学生做出进一步的思考，尝试构建相应的实验。在此过程中，为了实现探究实验的创新，教师还可以引导学生对酵母菌的细胞呼吸方式作进一步猜测。如教师可以旁敲侧击地为学生展现植物在不同情况下进行不同呼吸的案例，点拨学生大胆地联想和思考，再通过开展有效的实验探究进行验证。

（五）激发创新思维，提出创新性要求

创新能力和思维的培养是当前教学的重点，为了实现探究式实验的创新开展，教师在进行实验设计时需要就实验作出研究，提出一些创新性要求，让学生在原有实验的基础上进行思维发散，设计创新实验方案。为达成这一目的，教师在教学准备环节中需要就教材实验内容进行研究，做好创新实验的预设。在实验的创新方向上，教师可以从实验条件的改变或实验仪器的生活化改装入手进行引导。

例如，在进行“探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度”这一课的教学时，教师就可以结合实验的内容来设计创新要求，引导学生对实验的一些步骤和过程进行优化创新，增强实验的效果。为了更加清晰地展现生长素浓度对插条生根的影响，可以对所选取的植物根茎种类进行调整，也可以对观察的仪器进行优化。

（六）引导学生实践，实施创新性实验

为了实现学生创新性实验的实施，教师除了要做好引导之外，还需要就学生创新实验的需求进行研究，为学生提供必要的实验支持。在进行的创新性实验中，学生经历的是一个思维开拓的过程，受限于高中阶段学生能力发展的局限，他们可能会陷入研究困境。在这一困境中，为了培养学生进行创新思考，教师不要直接为学生提供帮助，而是应该根据学生的实际研究情况引导学生围绕相关的问题进行拓展思考，进而突破相应的难关达到创新实验的有效进行。在实验中发现学生存在一些问题时，教师要根据问题的严重程度来调整自己的干预态度，若问题并不会造成严重后果，教师就不要在学生实验过程中点明，因为一定程度的错误可以给学生留下更为深刻的印象。若问题较为严重，可能会直接干扰学生的研究或具有一定的危险性，教师则要及时进行干预。

例如，在“生长素”的相关研究实验中，教师可以提出问题来构建创新实验：“生长素对植物的不同部位起到的作用都相同吗？”“生长素对不同植物的效果相同吗？”在此基础上引导小组进行思考，让其尝试围绕这两个问题进行创新实验的架构。其中，为了激发、引导学生思考，教师还可以为学生展示一些关于植物激素的具体材料。

（七）重视总结反思，发展探究能力

缺乏总结是学生实验效果差、收获少的重要原因，这也是影响学生探究能力发展的重要因素。在过去，学生常常会忽视实验后的总结环节，是因为环节中负责总结的往往是教师，学生对这一环节缺乏思考和记忆。在当前，为了更好地推动学生探究能力的发展，让学生感受到实验过程中的创新与创造，教师就需要将总结引导重视起来，构建以学生自省互评为主的总结设置。这样一来，学生在实验完成后就可以从一个整体的角度对自己的实验成果进行分析，研究自身存在的不足，在这一过程中，学生的评价能力也可以得到发展。

例如，在“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”这一实验的教学完成后，教师就可以围绕该实验的全过程来设计学生的评价，并引导学生作出反思与总结。其中，教师可以先让学生进行自省，通过回顾思考找出实验过程中存在的不足之处，在学生完成自省后，教师可以再从宏观的角度指出学生的问题，通过量表的形式作出评价，并逐点给出评分，引导学生思考后续研究的调整方法。

四、结束语

为了实现实验的优化开展，教师需要对实验教学中存在的问题进行分析，并从问题入手作出具体实验构建的调整。同时在实验的开展过程中，教师还需要注意创新应用的进行，通过创新要求的提出和实验优化的进行实现实验创新。