借力开放教学提升高中生实验能力策略分析

胡明

摘 要：在现代教育理念中，开放教学已成为一种重要的教学模式。高中生物课程要求学生掌握丰富的知识和实验技能，但在传统的生物教学中，教师只注重传授教材知识，学生被动地接受，缺乏实验相关的教学活动。这种单向的教学方式难以激发学生对于生物学科的学习热情和探索欲望，也限制了学生实验能力的培养。开放教学强调学生在实验中的自主选择和主动参与，在教学中学生可以选择不同的实验方案，自由提出问题和假设，以激发探究生物实验的主动性。

关键词：开放教学；高中生物；实验能力

开放教学可以为学生提供更加灵活和自主的学习环境，鼓励学生主动参与和探索。在生物实验中，学生可以根据自己的兴趣选择实验内容和方法，从而激发学生对生物学的学习热情，同时，开放教学强调科学探究和探索精神，让学生积极思考和探索生物学现象。在做生物实验的过程中，学生需要进行科学观察、假设验证，培养科学精神和科学方法。开放性的生物教学，可以使学生更好地培养自身实验技能、创新思维和科学精神，进而提高学生对生物学教材内容的理解，提升学生生物学科素养。同时，本文也将为教育者提供更多有益的教学策略和方法，进一步优化生物教育的教学效果[1]。

一、高中生实验能力现状分析

（一）高中学生实验能力发展存在问题

实验在生物学科教学中扮演着重要的角色，也是培养学生创新精神和科学素养的关键途径。高中生的实验能力发展不仅关乎他们对生物学基础知识的理解和掌握，还对培养学生的分析、观察、解决问题的能力、创新思维和团队合作精神有着重要影响。然而，目前生物教学中，学生的实验能力发展还存在一些问题。在实验教学中，一些学生缺乏对实验过程的主动参与，仅是被动执行实验操作，缺乏实验设计和实验数据分析能力。同时，一些学生在实验过程中缺乏科学的思维方式，对实验结果缺乏准确的解释和理解，导致实验过程成为形式主义。此外，实验资源的匮乏和实验教学方法的单一，也制约了高中生实验能力的提升[2]。

（二）影响高中生实验能力发展的因素

生物实验能力的发展受到多个方面的制约。首先，学校的实验室设施和器材是否齐备，以及是否有足够的实验材料，都会直接影响到学生进行实验的机会和实验质量。如果学校实验室条件较差，缺乏一些先进的实验设备和教学资源，就会限制学生的实验实践，缺乏部分实验步骤的操作经验。其次，教师的教学方法和教学水平对学生实验能力的发展也起着关键作用。如果教师重视开放性实验、鼓励学生主动探究，采用启发式教学方法，能有效提升学生的实验能力。此外，教师还应注重培养学生积极的实验态度，如果学生对实验充满兴趣和好奇心，积极参与实验活动，将对实验能力的提升有着积极的促进作用。

二、高中生物实验教学存在的问题与挑战

就目前高中生物实验教学来看，仍然存在着一些问题和挑战。首先，一些学校在实验教学中仍过于注重传统的演示式实验，缺乏针对性的开放性实验设计，使得学生的实验能力得不到充分的发展。其次，有些学校的基础设施和资源有限，满足不了学生对生物实验的需求。此外，许多教师在实验过程中对学生的指导和评估相对较少，这对学生实验能力的全面提升是不利的。另外，实验教学过程中，学生之间缺乏充分的交流与合作，导致学生在实验设计和数据分析上缺乏互补和共享，限制了实验能力进一步发展。为了有效解决目前存在的问题，学校可以改善实验室设施，增加实验资源的投入，提供更多的实验机会和实践空间。教师应加强对开放性实验的培训和研究，运用多样化的教学方法和评估手段，激发学生的实验兴趣和积极性[3]。

三、提升學生实验能力的教学策略

（一）设计开放性实验任务，引导学生自主探究

开放教学是一种注重学生自主探究和合作学习的教学模式。在高中生物实验中，教师可以通过为学生布置开放性的实验任务，让学生自主思考实验题目和研究方向，并为学生提供多样化的实验材料和方法，让学生在自主探索的过程中不断学习和成长。在开放性实验任务中，教师可以提供一个广泛的主题，让学生根据自己的兴趣和掌握的知识，自行设计实验方案和研究问题。学生可以通过自主收集资料、设计实验步骤、记录数据和进行数据分析，培养科学研究和实验能力[4]。

例如：在学习必修一《光合作用——光能的捕获和转换》这一课程时，教师可以为学生设计一个开放性实验任务，也可以引导学生自己选择一个实验的方式，探究不同光照强度对植物光合作用的影响。学生可以选择不同光照条件，如强光、弱光、遮光等，分别种植若干相同的植物样本，在一定时间内观察植物的生长情况和叶片颜色，测量其生物量和氧气释放量。通过对实验数据的分析和对比，学生可以发现不同光照条件对植物光合作用的影响，深入了解光合作用的光能捕获和转换过程。在实验过程中，学生将发挥创造力和探索精神，培养实验设计和数据处理的能力，提高科学研究和实验能力。此外，学生还可以在实验结果的基础上，展开更深入的讨论和探索，进一步拓展对光合作用和光能转换的理解。这将有助于全面促进学生实验能力的发展，加强对生物学知识的掌握，为未来的学习和科学研究打下坚实基础。

（二）提供实验资源和科研机会

开放性的生物教学应当包括教师向学生提供丰富的实验资源和科研机会。教师可以与学校或科研机构合作，为学生提供实验设备、实验材料和实验场地，让学生有更多的实践机会。同时，教师在生物教学中还可以积极引导学生参加科学研究项目，让他们亲身体验科学探究的过程，从而培养学生的科研兴趣和能力。通过提供实验资源和科研机会，教师能够激发学生的学习热情和科学探究精神。学生可以通过实际操作和科研参与，深入了解生物学的前沿知识和研究方法，提升实验能力和科研素养[5]。

例如：在学习“生命活动需要酶和能源物质”知识时，教师可以为学生提供实验资源和科研机会，探究不同温度对酶活性的影响。在教师协助下，学生将获得实验资源和科研机会，自主探索不同温度对酶活性的影响。学生可以自主选择淀粉酶和温度条件，设计不同温度下的实验组和对照组。学生通过观察和数据收集，比较不同温度下酶活性的差异，探讨酶活性与温度之间的关系，从而发现在不同温度条件下，酶会表现出不同的特点。比较不同温度下淀粉的消失情况，学生可以探讨酶活性与温度之间的关系，进一步理解生命活动需要酶和能源物质的作用原理。同时，教师也可以通过提供实验资源和科研机会，让学生有机会参与科学研究，深入了解酶活性的相关研究进展，培养学生科学探究的意识和能力。

（三）引导学生合作探究和交流

在开放性生物教学中，强调学生之间的合作探究和交流是至关重要的。组织学生形成小组进行实验研究可以激发学生合作学习的动力，促进学生相互之间的交流与互动。在实验过程中，学生可以在小组内进行讨论，共同探讨实验设计、数据分析和结果解释，这样的实验不仅有助于学生提高实验技巧，同时培养了他们的团队合作和沟通能力。每个学生都有不同的见解和观点，通过相互之间的交流，学生可以共同解决实验中遇到的问题，并找到更全面的解决方案。此外，合作学习还有助于学生更好地理解和吸收知识，因为在解释和讨论的过程中，学生需要进行深入的思考和阐述，以加深对所学生物知识的理解和记忆。

例如：在学习“分离定律”时，教师可以通过合作探究与交流的方式，让学生深入理解高中生物“分离定律”，培养学生实验能力和综合素养。教师将学生分成几个小组，并要求每个小组选择不同颜色的豆子作为实验样本。接着引导学生将每种颜色的豆子放置在不同的玻璃容器中，加入适量的蒸馏水或盐水溶液，确保豆子被完全浸泡。学生使用手电筒或光源，照射不同颜色的豆子，观察豆子在光照下的反应，使用显微镜观察豆子的微观结构和特征，记录观察结果，并在小组内进行讨论和交流，共同解释豆子在光照下的反应和显微镜下的微观结构。通过交流，学生可以发现不同颜色的豆子在光照条件下可能会表现出不同的特点，这有可能与分离定律中所提到的染色体的分离有关。学生可以结合实验结果，深入理解遗传学中的分离定律，并讨论豆子颜色与基因遗传的关系。随后，教师引导学生进行合作性讨论，让每个小组分享他们的实验结果并得出相关结论。在讨论过程中，学生可以相互学习和交流，丰富彼此的见解，进一步加深对“分离定律”的理解。同时，教师鼓励学生提出更深入的问题，激发学生对遗传学的兴趣，培养科学探究和思辨能力。通过小组合作交流，不仅加深了学生对“分离定律”的理解，也促进了学生之间的团队合作，增强了彼此间的沟通能力。

（四）教师角色转变与指导

借力开放教学，教师的角色转变不仅是为了让学生在实验中获得更多的自主性和创造力，还是为了培养学生更全面的能力和素养。随着教师角色由“灌输”者转变为学生学习的指导者和引导者，学生的学习主动性和创新思维将得到极大增强。首先，教师的转变为学生提供更广阔的学习空间，鼓励学生更加主动参与学习过程。传统的教学方式往往限制了学生的学习范围和思维发展，而开放教学则打破了这种限制。其次，随着教师角色的转变，学生将习得更灵活的学习方式。在开放教学中，学生能够更自由地发挥想象和创造力，不再受传统教学模式的限制。他们可以根据自己的喜好选择学习方式，从而更好地发展自己的学习风格和学习习惯[6]。

例如：在学习“植物生长素”时，教师可以让每个小组自由选择一个植物激素进行实验研究。在实验过程中，学生根据教师的指导，将植物激素溶解在植物培养基中，制备不同浓度的激素溶液。学生将植物放置在含有激素溶液的培养皿中，随后观察植物的生长和发育情况。各小组学生将记录实验结果，并进行观察和数据分析。实验结束后，各小组学生相互交流实验过程和结果，教师进行评价及指导，将课堂交到学生的手中，在讨论过程中，教师鼓励学生提出更深入的问题，以激发学生对植物生长素研究的兴趣，并培养他们的科学探究和创新思维能力。在这一过程中，教师的角色转变为学生提供了更灵活的学习方式，让学生自主学习和探究，发挥他们的想象力和创造力。

（五）进行开放性的实验管理，营造良好的教学环境

高中生物教学通过开放性实验管理能够营造良好的教学环境，提升学生的实验能力。通过采用开放性实验管理，可以激发学生的学习热情和探索欲望，进而提升学生的实验能力和创新思维。在教学过程中，开放式的实验管理能够鼓励学生自主选择实验项目，学生在实验中不仅可以自由地提出问题和假设，还能与同学们共同解决实验中的难题，由此培养团队合作和交流能力。在良好的教学环境下，学生可以尝试新的实验方法和思路，充分發挥自己的创造力和想象力。通过这种开放性实验管理的教学模式，为学生搭建了一个积极向上的学习平台，培养学生全面发展的实验能力和科学精神。

例如：在学习“观察植物细胞结构”时，教师采取开放性实验管理方式。实验开始前，教师向学生介绍本次实验的背景和目的，以激发学生的学习兴趣和探索欲望。提问引导学生思考，例如植物细胞是植物生命的基本单位，应该如何观察和理解植物细胞的结构与功能？学生分成小组，并自主选择实验方案，教师提供必要的实验材料和仪器。在实验开始前，教师引导学生进行实验预习，让学生了解实验操作步骤和注意事项。在实验过程中，学生得以自由地提出问题和假设，开展合作性探究。教师则担任学生的指导者和引导者，为学生及时提供必要的指导和支持，以确保实验顺利进行。实验过程中，教师积极鼓励学生相互合作和交流，共同解决实验中遇到的难题。良好的实验氛围让学生充分发挥主动性和创造力，积极参与实验设计和探究。这样的学习环境有助于促进学生进行更有效的探究和交流，使学生互相学习，共同进步。学生在实验中提升了实验能力和科学思维，深入理解了植物细胞的结构与功能。同时，在实验中，学生培养了观察、记录、分析和解决问题的能力，进而增强了科学探究意识。良好的生物实验氛围不仅激发了学生对生物学科的学习兴趣，还培养了学生积极探索的科学精神。学生在实验中不断探索、发现和学习，拓宽了学生的思维视野。通过这样的实验案例，学生不仅提高了对植物细胞结构的理解程度，还培养了实验设计和数据处理的技能。

结束语

综上所述，借力开放教学可以让学生更多地进行实际操作和实验实践。通过参与各种生物实验，学生能够掌握实验技巧、培养观察和分析能力，提高实践能力和动手能力。在具体的高中生物实验教学中，教师可以设置开放性实验任务，提供广泛的实验主题，引导学生积极探索，促进学生快速成长；为学生提供丰富的实验资源和科研机会，让学生通过实际操作和科研参与，了解生物学相关内容；通过引导学生进行小组合作等教学活动，鼓励学生合作探究和交流；同时，教师还要适时调整角色，成为学生的指导者与引导者；采用开放性的实验管理方式，营造良好的实验环境。多样化的教学方式能够有效激发学生对实验的兴趣和能力，提高学生的科学研究素养，培养学生科学探究的意识和能力，从而促进学生全面发展。

参考文献

[1]于海芹.拓展实验教学资源培养高中生生物探究能力的方法探究[J].考试周刊，2021（65）：130-132.

[2]刘崇里.提高高中生生物实验探究能力的做法[J].试题与研究，2021（10）：1.

[3]张煜.如何利用高中生物实验培养学生探究能力[J].天津教育，2022（2）：42-44.

[4]陶健.基于新高考的高中生物学实验教学[J].新智慧，2022（25）：10-12.

[5]金玉珠.基于德育视野下高中生物实验教学探究[J].中华志愿者，2021（11）：31-32.

[6]陈亚羡.高中生物实验教学中培养学科核心素养的策略[J].中学课程辅导（教师教育），2018（8）：11，20.