论高中生物实验教学中学生创新能力的培养策略

杜雨欣

摘 要：生物学是以实验探究为核心的基础学科，而现阶段中学生物实验教学仍处于学科教学的附属地位。设计适宜的实验探究，能有效激发学生的求知欲，培养学生的创新能力，从而提高学生的学习水平。基于此，本文对在高中生物实验教学中培养学生的创新能力提出几点策略，以供参考。

关键词：高中生物；实验教学；创新能力；培养策略

生物学是自然科学中的基础学科之一，开展实验教学是提升学生核心素养的重要方法和途径。注重对高中学生创新思维的培养以及能力的提升，可以为社会培养更多生物专业人才。想要培养学生的创新思维，需要教师转变教学理念，在生物实验教学时深入结合学生的实际情况，将学科理论知识与实际生活有效地融合，运用多样的教学方法推动高中生物实验教学工作的开展。

一、培养学生创新能力的意义

（一）培养创新思维，提升创新能力

学生的创新思维引领学生创新能力的提升。高中阶段的生物实验教学可以借助实验操作将相关的理论知识、概念展示出来，对于培养学生的创新能力有着重要的作用。

以人教版《研究酵母菌细胞呼吸方式》为例，通过探究有氧、无氧环境中酵母菌呼吸作用的产物，引导学生思考：如何控制变量（包括自变量的设定，因变量的有效检测、消除无关变量）；如何对比分析实验结果，从而得出正确的结论；如何进行误差分析，从而改进实验；以此来培养学生进行科学探究的思维逻辑。在配制培养液时，教师不直接给出葡萄糖溶液含量的具体数据，而是引导学生配置不同反应浓度，观察其对实验结果的影响，培养学生的探究精神，以提升学生的创新能力。

（二）培养严谨的科学探究精神

生物学实验教学可以通过直观、形象的方式帮助学生对抽象的理论知识和学科核心概念进行对比分析和理解应用，从而落实学科核心素养。教师要在设计科学合理的实验方案、规范严谨的实验操作以及真实客观地分析实验结果的过程中，培养学生严谨的科学探究精神[1]。

以人教版《绿叶中色素的提取与分离》为例，在实验的过程中，教师可将色素带的数量、分布顺序以及相应颜色等知识作为载体，引导学生提出问题：“提取液换成蒸馏水，观察到的层析结果是？”“实验过程中，忘记加入二氧化硅会有什么影响，若是未加入碳酸钙呢？”“画滤液细线时，为什么要保证细、直、齐”“用纸层析法层析时，层析液没过滤液细线会造成什么结果？”等问题，引导学生遵循实验探究的认知进程，促进学生独立思考，促进学生自主设计实验并开展实验论证，最终让学生关注实验试剂的合理选用、实验操作的严谨细致、实验结果的客观评价以及对实验误差的成因分析等问题，逐步让学生认识到这些问题在实验探究中的重要意义，促使学生养成严谨的科学探究精神。

（三）促进社会的进步

生物学是重要的基础性自然科学，通过实验教学，帮助学生提升分组对照、对比分析、归纳概括以及演绎推理等实验探究能力，从而为实现实验创新奠定基础。在实验教学过程中，实验探究过程的一步步推进，能有效培养学生的创新思维，提升学生分析问题和解决问题的能力，进而让学生具备良好的创新思维能力，可以为社会培养创新型人才，进而推动相关行业和领域的发展。

以人教版《探究影响酶活性的条件》为例，教材实验分别探究了PH、温度对酶活性的影响。在“探究温度对酶活性”的实验中，在原有三组实验条件“37℃、100℃沸水浴、0℃冰浴”反应上，增加两组实验 “分别将0℃冰浴、100℃沸水浴后的两组反应装置，同时放回37℃条件下继续反应10分钟后，观察对比两者的实验现象”，通过直观的实验结果，直接论证“高温破坏了酶的结构，降低了酶的活性，且酶的活性不能随温度的降低而恢复；而低温抑制酶的活性，不破坏酶的结构，且酶的活性随温度的回升而恢复”。通过教师设计的补充实验，可以有效激发学生的好奇心，让学生进入实验探究的真实情境中，思考质疑解决问题，同时，向学生展示常见工业用酶的低温方法以及随之提高的相关工业生产效率，这正是“探究温度对酶活性的影响”实验结果的应用，推动了工业产生的发展。通过设计适宜的实验探究，引导学生质疑分析，逐步论证生物学实验探究对推动社会发展的重要性。

二、高中生物实验教学的现状

（一）教学理念的滞后

若要让学生具备良好的实验创新能力，则需要教师在实验教学中培养学生自主学习、独立思考、归纳概况、分析综合等方面的能力[2]。受传统教学理念的影响及中学课时安排的限制，生物教师缺乏对学生创新意识的引导，没有体现学生的主体地位，仍以教师演示讲解、学生模仿为主，限制了学生的自主思考及思维的创新。

（二）教学模式缺乏创新性

随着信息技术的不断发展以及其应用的范围越来越广泛，其已经不断融入生物教学活动当中。但教师在使用多媒体设备时，仅是将板书换成了多媒体教学课件，缺乏创新性，缺少对动态实验流程、操作、现象的展示，无法起到激发学生学习兴趣、降低教学难度以及拓展生成的作用。

（三）教学方法缺乏多样性

在生物实验教学中，缺少学生自主实践操作、师生互动、合作与交流等多样化的教学方法。教师仅依据教学内容开展实验演示教学，难以激发学生的学习兴趣及参与度，限制了学生实践操作能力的发展，不利于学生综合能力的提升。

三、高中生物實验教学中培养学生创新能力的有效策略

（一）转变实验教学理念

随着时代的发展和科技的进步，对学生的创新思维能力要求越来越高。培养学生的创新思维，需要教师转变传统的教学理念，紧跟时代的发展。在教学过程中，要充分落实以学生为主体的教学理念，设计教学时，一定要体现学生的学习主体地

位[3]。教师以教学设计的开展为媒介，充分发挥教师的指导和引领作用，通过对实验目的、原理、选材、操作及注意事项等方面的提示与引导，使学生可以通过自主思考、动手操作、分析综合等方法掌握生物学知识，并能有效反馈自己的思考，逐渐形成科学思维。

以人教版《制作DNA分子双螺旋结构模型》为例，该实验以让学生了解DNA分子的结构特点为主要目标。在实施教学中，教师要让学生成为实验操作的主体，让其阅读教材相关资料，利用磷脂分子、脱氧核糖及碱基的分子特点及数量关系，尝试初步构建DNA双螺旋结构，而教师在此过程中要具有发现问题、引导学生思考生成的能力。如：学生在进行拼接过程中可能会发生原子位置错接的问题，此时教师可以通过语言提示指正或现场演示等方式进行引导，使学生总结发生错误的原因，并掌握分子间正确的链接方式，深化理解DNA双螺旋结构中分子间的数量关系及结构特点，为学习DNA复制、基因表达过程中有关分子数量的相关计算，做好铺垫。

教师给出的指导意见可促使学生及时纠正认知错误，养成严谨的科研精神，注重实验的严谨性，可以提升学生的创新思维能力，达到提升教学效率和质量的目标。

（二）创新教学方式

生物学是贴近学生生活的基础学科。为了帮助学生更好地理解应用生物学知识，促进学生的实验教学活动，生物教师应该创建新的教学模式，为学生营造良好的学习氛围，切实发挥学生的主体地位，激活学生对生物学科的学习兴趣，促使其能充分发挥自身的学习能动性，从而提升自身的生物知识素养。

以人教版《体液调节与神经调节的关系》为例，在辨析“激素调节”与“体液调剂”的概念时，教师可以通过学生模拟安静时的呼吸状态与剧烈运动后的呼吸状态设置一个贴近生活的“简单实验”，再结合教师的补充资料“当吸入的气体中CO2含量增加到2％时，呼吸加深；增至4％时，呼吸频率增快，肺通气量可增加1倍以上；超过7％时，肺通气量不能相应增加，动脉血CO2陡升，使呼吸中枢等活动受抑制而出现呼吸困难、头痛甚至昏迷”。通过生活实例與知识背景相结合，对比分析，让学生能直观辨析两种概念及两者之间的从属关系。

（三）积极引导，鼓励学生进行生物实验

生物实验是生物教学的一部分，在生物实验教学中，部分教师习惯按照课本中的内容，给学生讲解生物实验的过程，这种固定的教学方式，已经不能适应新课改后的学生。因此，教师在创建生物实验教学时，要多站在科学的角度为学生创设实验教学内容，多让学生进行生物实验，鼓励学生大胆质疑，从而使学生在实验过程中掌握更多实验方法，使其能够切实发挥自身的创新精神和创新能力。

以人教版《细胞生活的环境》为例：教师鼓励学生通过不同的实验去探究内环境的成分、理化性质的动态变化特点，在不同的实验中对比分析实验结果，从而理解内环境稳态的概念。在学生进行实验的过程中，教师可以引导学生进行深度探究，大胆设计实验，应用实验原理、实验技巧尝试解决问题，深化生物学知识素养。

（四）提出创新问题

爱因斯坦曾说：“兴趣是学生最好的教师。”当一个人对一件事物产生兴趣，他就会花上大把的时间投身研究，学习亦如此。因此，生物教师在创设实验教学的过程中，要注意自己的引导方式，多问一些新颖的问题，激活学生的思维意识，使学生通过教师提问的问题产生兴趣，从而展开质疑，激发自身的实验学习兴趣，从而逐渐培养学生的创新能力。

以人教版《植物生长素的发现》为例，教师可以利用“植物的向光性”让同学们预测不同光照条件下植物的生长方向，然后再展示兴趣小组的实验结果，论证学生的预测。学生的兴趣瞬间被激发，对本节课的内容充满好奇。然后再引导学生进入“生长素的发现过程”的相关实验探究过程中，分析达尔文、詹森、拜尔及温特实验的实验过程及结论，重走科学探究之路。在这样的教学中，教师以生物常识引导学生进入今天的课程，并以探究性的问题穿插到教学实验中，从而更好地引导学生利用学科知识去求解。

（五）合理运用信息教学设备

随着信息技术的不断发展，教师可以充分利用先进的教学设备，开展更加生动、形象、直观的实验演示，讲解理论知识内容。教师需要提升设计实验教学课程的能力，加强应用信息化教学设备的能力。在实验教学的设计过程中，教师要充分地应用信息化技术，让其与教学内容充分融合，从而提升高中生物实验教学的效率和质量。

以“生物组织结构中的糖类、蛋白质、脂肪鉴定”实验的教学为例，为了更好地展现化学试剂可以使生物组织结构中原有的有机化合物的颜色发生变化这一现象，教师可以利用多媒体设备，将不同的化学试剂和有机化合物的结合发生的颜色转变的动画展示给学生，直观的实验展示可以加强学生的记忆。除此之外，教师还可充分利用多媒体设备，设计形式丰富的多媒体课件。教师可以将制作多媒体课件的任务划分成不同的模块任务，交给不同的学习小组分别完成。各小组成员之间互帮互助，共同参与，不仅可以激发学生的创新意识，还可提升学生的责任感和团结精神，有利于培养综合性的人才。

（六）建立完善的实验教学评价体系

高中生物教师应当完善实验教学的评价体系。设计科学合理的评价制度，采用多元化、可量化的评价机制，而不仅仅是将好坏的标准限制在课本中、分数上，帮助学生全面发展[4]。同时，教师可以让学生积极参与到所建立的评价机制中，通过师生的商讨、修订、进一步完善，使评价机制既能起到检测学习内容的落实情况，又能服务于学生的个性化发展，从而提高学生的参与度，使其保持积极进取、乐观向上的良好心态，促进学生的全面发展。

例如：在学生完成生物实验以后，教师可以要求学生把自己的实验过程和实验中遇到的问题和实验结果写成一份详细的报告，在规定的时间内交给教师，教师在第一时间对学生的报告进行复查，并提出相关的建议，给予评价。随后，持续监测学生是否按照教师给予的评价进行了相关修订，从而让学生积极参与到评价中来，形成及时“评”及时反馈、发现问题解决问题的良好评价方式。教师还可以把评价结果汇入到学生的日常表现及平时成绩中，从而使每一个学生都能得到系统而全面的发展。

结束语

总而言之，充分利用生物学实验教学，系统培养学生的实验探究能力及学科思维，进而提高学生的创新意识及创新能力，是新课程改革目标中高中生物教师必须深入研究的一个重要课题。深入分析高中生物实验教学过程中存在的教学理念落后、教学模式缺乏创新性和教学方法单一等问题，加强学生创新思维、创新能力的培养策略研究，能改变实验教学在学科教学中的地位，能有效促使教师转变实验教学理念，从而突显学生的主体地位，激发学生的学习兴趣和积极主动性。加强对信息化教学设备的合理运用，能有效降低教学难度，促进学生深入理解较为抽象的生物原理和概念；应用多样化的教学方法和评价机制，可以丰富学生的知识容量，可以持续而全面地评价学生的成长，利于提升学生的创新思维和创新能力。

参考文献

[1]张海龙.高中生物实验教学与学生创新能力的培养[C]//教育部基础教育课程改革研究中心.2021年课堂教学教育改革专题研讨会论文集，2021：2.

[2]吴可语.高中生物实验教学中学生创新能力培养策略探究[J].科学咨询（教育科研），2021（5）：232-233.

[3]孟晓燕.高中生物教学中学生创新能力的培养探究[J].中国校外教育，2019（19）：56，64.

[4]王洪振，刘淑华，程军.高中生物实验教学与学生创新能力培养的研究[J].中学教学参考，2015（2）：115-116.