高中生物实验教学培养学生科学探究素养的研究

张小春

摘 要：本文探讨了高中生物实验教学在培养学生科学探究素养方面的重要性、存在的问题以及优化措施。高中生物实验教学不仅有助于提高学生的综合素质，还培养了他们的创新思维。然而，目前实验教学面临着资源不足、传统教学方法和评价体系不完善等问题。为了解决这些问题，建议学校应该加大实验教学资源的投入，更新设备和培训教师。同时，教师需要采用现代教学方法，鼓励学生自主探究。评价体系应该更加全面，注重学生的科学探究能力。通过这些措施，可以更好地培养学生的科学探究素养，为他们未来的学术和职业发展提供坚实的基础。

关键词：高中生物实验教学；科学探究素养；综合素质；创新思维；教学资源

在这个信息爆炸的时代，仅仅传授学生知识已经不能满足他们的需求，需要培养学生具备独立思考、问题解决、实验设计和数据分析等多方面的能力。而高中生物实验教学正是为了满足这一需求而生。科学探究素养不仅有助于提高学生的综合素质，也为他们未来的职业和科研生涯奠定坚实基础。在各种科学领域中，探究性思维和创新能力是成功的关键。因此，通过高中生物实验教学，可以为学生提供一个锻炼科学探究素养的重要平台，培养他们成为未来社会所需要的创造性和有远见的科学家和决策者。在这个背景下，本文将探讨如何优化高中生物实验教学，以更好地培养学生的科学探究素养。

一、培养学生科学探究素养的重要性

（一）提高学生的综合素质

提高学生的综合素质是教育的根本目标之一，而科学探究素养的培养在这一过程中起着重要作用。以“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验为例，在这个实验中，学生需要仔细操作实验器材、准确测量和控制实验条件，这些活动要求他们具备熟练的实际操作技能。例如：在上述实验中，学生需要精确地加入过氧化氢溶液，调整反应的温度和pH值等，这些操作不仅锻炼了他们的手眼协调能力，还培养了他们的实验技能。在进行实验前，学生需要设计实验方案，包括选择合适的变量、控制条件和确定实验步骤等，这要求他们具备逻辑思维和问题解决能力。而在实验过程中，学生需要收集和分析实验数据，判断实验结果的合理性，这有助于他们培养分析思考的能力。以实验为例，学生需要比较不同条件下过氧化氢的分解速率，通过数据分析，他们可以得出结论，并解释结果背后的化学原理，这对于培养他们的逻辑思维和分析能力具有重要意义。在高中生物实验中，学生通过实际操作来观察和探究生物化学现象，这使他们能够将书本知识与实际经验相结合，更深入地理解科学概念。以实验为例，学生可以通过实际观察和数据分析，理解过氧化氢分解的反应机理和影响因素，这不仅提高了他们的科学素养，还增强了他们对生物化学知识的理解和记忆。科学思维包括质疑、探究和解决问题的能力，这些都是在实验中培养的关键技能。而实践能力则包括实验操作、数据分析和实验报告撰写等，这些技能不仅在科学领域有用，还在日常生活中具有重要意义[1]。

（二）培养学生的创新思维

在高中生物实验中，学生不仅需要掌握科学知识，还需要运用这些知识来解决各种复杂问题，这促使他们积极参与实际探究，培养了创新思维和解决问题的能力。高中生物实验教学鼓励学生独立思考。学生在实验中面临的问题通常不是标准答案可解的，而需要他们提出独立的假设和解决方案。这种自主思考的过程激发了学生的创新欲望，培养了他们的创造性思维。他们学会了寻找问题的根本原因，提出新的观点和解决方案，这对于培养创新思维至关重要。高中生物实验教学强调了实验设计和数据分析的重要性。学生需要设计实验来验证自己的假设，并分析实验数据以得出结论。这个过程要求他们运用科学方法，进行逻辑思考，寻找问题的解决途径。通过不断的实验和数据分析，学生逐渐培养了解决问题和创新的能力，这对于未来的学术研究和职业发展都具有积极的影响。高中生物实验教学也鼓励学生在团队合作中发挥创新思维。在实验中，学生通常需要与同学合作，共同解决问题。这要求他们相互交流和分享观点，共同寻找创新的解决方案。通过与他人合作，学生学会了接受不同的意见和思维方式，拓展了自己的思维边界，促进了创新思维的培养。

二、培养学生科学探究素养存在的问题

（一）实验教学资源不足

实验教学资源不足的原因之一是預算有限。许多学校面临着有限的教育经费，这导致了实验室设备和材料的投入受到限制。购买和维护实验设备需要大量资金，而一些学校可能无法承担这些费用，因此无法提供充足的实验资源。实验设备更新不及时也是问题的原因之一。科学技术不断发展，新的实验设备和技术不断涌现。然而，一些学校由于预算限制或管理不善，难以及时更新实验设备，导致学生无法接触到最新的实验方法和技术，影响了他们的科学探究素养的培养。由于实验设备和材料不足，学生无法进行足够的实验操作，这限制了他们的实际探究机会，阻碍了科学探究素养的培养。学生无法亲身体验实验过程，难以培养实际操作和实验设计的能力。实验教学资源不足影响了教学质量。老旧的设备和材料可能不够稳定和可靠，容易出现故障，导致实验的顺利进行受到威胁。这可能会导致学生无法完成实验任务，影响了他们的学习体验和学术成绩。实验教学资源不足可能影响学生的兴趣和激情。当学生无法进行有趣和富有挑战性的实验时，他们可能会感到沮丧和失望，减少了对科学的兴趣。这可能会导致一些学生放弃科学学科，错失了发展科学探究素养的机会。

（二）教学方法过于传统

传统的教学方法源于教育体系和教师教育的传统。一些教师在教育学校接受的培训中可能主要接触到传统的教学方法，导致他们在实际教学中延续了这种传统。教育体系中的考试评估也倾向于重视知识的传授，这可能使一些教师更加偏向于传统教学方法，忽视了科学探究素养的培养。传统的实验教学往往注重知识的灌输，而忽视了学生的自主学习和探究过程。在这种教学方法下，教师通常扮演着知识的传授者的角色，而学生被动地接受信息。这种单向传授的方式限制了学生的主动参与和思考，阻碍了他们的创新思维和独立思考能力的发展。传统的实验教学方法还可能导致学生对科学失去兴趣。当学生被动地从教师那里获取知识，而不被鼓励自己去发现和解决问题时，他们可能感到学习变得枯燥乏味。这可能会导致一些学生对科学失去兴趣，错失了培养科学探究素养的机会。传统的实验教学方法可能限制了学生的创新能力。在这种方法下，学生通常按照固定的步骤进行实验，很少有机会自己设计实验或提出问题。这限制了他们的创新思维和解决问题的能力的培养[2]。

（三）评价体系不完善

评价体系的不完善在一定程度上受到传统教育观念的束缚。長期以来，教育体系主要关注知识的传授和学生对知识的掌握，因此评价体系更多地侧重于考核学生对知识的记忆和运用。这导致了评价体系的偏向，忽视了科学探究素养的培养。评价体系的不完善也与评估方法的限制有关。传统的评估方法主要依赖于笔试和考试，难以全面反映学生的科学探究能力。科学探究素养涵盖了实验设计、数据分析、问题解决等多方面的能力，很难通过传统的考试来全面评估。因此，评价体系更倾向于依赖传统的知识性考试。评价体系不完善可能导致学生追求表面的知识掌握而忽视了深入思考和科学探究的重要性。学生可能倾向于死记硬背知识，而不去真正理解和应用这些知识，因为他们知道这是评价体系所关注的。这可能会阻碍学生的科学探究素养的培养。评价体系的不完善可能降低了教师的教育热情。教师受到评估结果的影响，他们可能更关注学生的考试成绩，而忽视了科学探究教育的质量。这可能导致一些教师采用传统的教学方法，因为这种方法更容易提高学生的考试成绩。评价体系的不完善可能妨碍了学生的综合素质和未来的发展。科学探究素养是学生未来职业发展和社会参与的关键能力，而评价体系的局限性可能使一些学生无法全面发展这些能力，影响了他们的未来发展。

三、培养学生科学探究素养的优化措施

（一）加大实验教学资源的投入

加大实验教学资源的投入在于满足学生实验需求、提高实验质量、促进科学探究素养的培养。投入实验教学资源有助于满足学生的实验需求。高中生物实验教学需要一定数量和种类的实验设备和材料，以支持学生完成不同的实验任务。然而，一些学校由于预算限制或管理不善，常常面临实验资源短缺的问题。如果学校能够加大投入，购置更多的实验设备和材料，就能够更好地满足学生的实验需求，提供更多实践机会。增加实验资源的投入有助于提高实验质量。更新和维护实验设备是保证实验质量的关键因素之一。老旧的设备可能不够稳定和可靠，容易出现故障，影响实验的顺利进行。通过投入资金更新设备，可以确保实验的可行性和准确性，提高学生的实验体验。投入实验教学资源也有助于培养实验教师的能力。教师在实验教学中扮演着重要的角色，他们需要具备丰富的实验经验和教学技能。学校可以提供专业的培训，帮助教师了解最新的实验方法和技术，提高他们的实验教学水平。这将有助于提高实验教学的质量，使学生更好地受益于实验教育[3]。

（二）改革教学方法

改革教学方法是提高高中生物实验教学质量和培养科学探究素养的关键措施之一，探究式教学和项目式教学等新的教学方法为学生提供了更多主动参与和自主学习的机会[4]。以“酵母菌的细胞呼吸方式”探究活动为例，在酵母菌细胞呼吸实验中，教师可以引导学生提出问题，设计实验方案，收集数据，并进行数据分析。学生不仅仅是实验的执行者，还是实验的设计者和思考者。他们需要独立思考如何探究酵母菌的细胞呼吸方式，这培养了他们的科学探究素养。在酵母菌细胞呼吸项目中，学生可以分为小组，每个小组负责研究一个方面，比如测量酵母菌的呼吸速率、分析不同条件下的呼吸效率等。这种项目式教学方法使学生面对复杂的问题，需要综合运用所学知识和技能，培养了他们的团队合作和问题解决能力。在酵母菌细胞呼吸实验中，学生需要亲自操作，进行实验，收集数据，这增加了他们的实际操作经验。这种亲身参与的过程不仅帮助学生更好地理解科学概念，还培养了他们的实验技能和观察力。这些新的教学方法激发了学生的兴趣和好奇心。通过让学生提出问题、探究问题、解决问题，教师可以激发学生的科学热情。在酵母菌细胞呼吸实验中，学生可能会对酵母菌的呼吸方式产生浓厚的兴趣，进而深入了解和探究相关的生物学知识。

（三）完善评价体系

完善评价体系在于将科学探究素养作为评价学生的重要指标，以激励学生积极参与科学探究活动，并更全面地反映他们的科学探究能力。评价体系的完善应该包括多个方面的评价内容。以“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验为例，在这个实验中，学生需要设计实验方案来研究低温对植物细胞染色体数目的影响。评价体系可以考查学生是否能够合理设计实验，包括确定实验变量、控制变量、选择适当的实验方法等。通过评价实验设计的合理性，可以鼓励学生主动思考问题，并制订科学的实验计划。学生需要对实验数据进行收集、整理和分析，以得出结论。评价体系可以考查学生是否能够正确处理数据，运用统计方法进行分析，并从数据中提取有意义的信息。这有助于培养学生的数据分析和科学推理能力。在实验中，学生可能会面临各种问题和挑战，需要寻找解决方案。评价体系可以考查学生是否能够积极应对问题，提出解决方法，并在实验中进行实际操作。这有助于培养学生的解决问题和创新能力。在“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验中，学生需要结合实验结果，提出可能的解释和假设，进一步展开科学探究。评价体系可以考查学生是否能够独立思考，将所学知识应用到实际问题中，并具备科学探究的能力，培养他们的科学探究热情，从而更好地实现科学探究素养的培养目标[5]。

结束语

在高中生物实验教学中，培养学生科学探究素养的努力不仅是当前的任务，也是未来的发展方向。通过加大实验教学资源的投入、改革教学方法和完善评价体系，可以更好地培养学生的综合素质和创新思维，为他们的未来学术和职业成功奠定坚实的基础。未来，随着科学技术的不断进步和社会的不断发展，科学探究素养将变得越来越重要。学生需要具备更多的实际操作和探究能力，以应对复杂多变的挑战。因此，高中生物实验教学将继续发展，更多的先进教学方法和技术将被引入，以提高教育质量。

参考文献

[1]杜临霞.高中生物实验教学中学生科学探究核心素养的培养路径探索[J].求知导刊，2023（8）：14-16.

[2]张曼玲.高中生物实验教学培养学生科学思维能力的实践探究[J].数理化解题研究，2023（3）：140-142.

[3]王清刚.创新高中生物实验教学 落实科学探究素养培养[J].学周刊，2022（34）：37-39.

[4]王国青.高中生物实验教学培养学生科学探究素养的研究[J].学周刊，2022（23）：24-26.

[5]周伟.在高中生物实验教学中培养学生科学素养的探索[J].新课程，2021（36）：218.