高中生物实验探究式教学中学生创新能力的培养

刘彩迎 郭俊丽

摘 要：创新能力作为核心素养的重要构成，也是社会发展中对人才的必须要求，高中生物作为一门实验性的学科，为学生创新能力的培养提供了良好的机会。利用高中生物实验探究式教学，强调学生在实践中主动探究、自主学习，学生通过自己提出问题、设计实验方案、收集和分析数据，最终得出结论，可以有效激发学生的学习兴趣、求知欲望等，培养学生的观察、思考和解决问题的能力，以及科学素养、创新能力等。本文旨在探究高中生物实验探究式教学方式的开展路径，为学生提供良好的创新机会，培养学生的创新能力等学科核心素养，促进学生的全面发展。

关键词：高中生物实验；探究式教学；创新能力培养；有效路径

高中生物实验探究式教学作为一种鼓励学生主动探索和创新的教学方式，对教学创新、育人目标实现都具有积极影响。传统的高中生物教学，往往更加重视将知识灌输给学生，强调记忆与应用，而忽视了学生的主动性和创造性，与现代社会发展的需求、知识的更新趋势等相违背，因此要加强高中生物教学改革，重视培养学生的实践能力、创新能力、科学素养等综合素养，更好地满足社会对人才的高质量要求。在高中生物实验教学过程中，采用探究式教学方式和教学活动，能够让学生在探究中展开创造性思考、自主学习和自主实践，更能够推动学生高效完成学习任务。可见，探究高中生物实验探究式教学中培养学生创新能力的有效路径具有十分现实的意义[1]。

一、高中生物实验教学现状分析

高中生物实验教学是培养学生科学素养和创新能力的重要环节之一。然而，传统的高中生物教学往往注重学生对知识的掌握，而忽视了对学生创新能力的培养。尤其是一些高中生物教师依然存在“分数至上”的观念，在教学中更侧重于知识传授，注重学生对基础概念和原理的理解与记忆，实验课往往被用作演示教学，让学生观察和记录实验现象，但很少有机会让学生自行设计和实施实验，这种教学方式在一定程度上限制了学生的创新能力发展。

一方面，传统生物教学模式重视学生对知识的掌握，不鼓励学生进行问题提出和解决。教师往往以讲解知识为主导，学生则只需听课和记笔记，这使得学生在问题解决过程中缺乏自主思考和创新。在学习过程中，学生习惯性地依赖教师的指导，缺乏独立思考和自主解决问题的能力。另一方面，传统高中生物教学过于注重实验结果的正确和准确，忽略了学生实验设计的重要性。实验课往往限制在标准实验操作流程之中，学生只需按照给定步骤进行实验并记录结果。这样的实验操作过程中，学生缺乏自由发挥和创新的空间，无法锻炼实验设计和实施的能力。另外，传统生物教学课程评估方式偏重对学生掌握知识点的考核，而忽视对学生创新思维和实践能力的评价。学生只需掌握教材中的内容，而不需要在实验中展示创新能力，这样的教学评价方法无法激发学生的创新潜能和动力。

除此之外，实验设备和资源不足也是一个普遍存在的问题，很多高中学校受经费限制和学校条件限制，并未准备充足的实验设备和材料，尤其是无法满足学生自主实验的设备需求，导致学生的实验操作受到限制，无法进行更多的实践探究，只能依靠教师的示范或视频展示了解实验的步骤，再通过背诵、记忆等方式完成考核评价，影响探究性实验的开展及学生探究意识、创新意识、实践能力等的培养；甚至还有些学校并未准备专门的实验室、实验设备，导致高中生物实验教学开展不畅。

二、高中生物实验探究式教学中培养学生创新能力的重要性

创新能力作为一种与时俱进、解决问题的能力，对学生未来的发展有着不可替代的影响。高中生物实验探究式教学对于培养学生创新能力具有积极作用和长远意义[2]。

首先，高中生物实验探究式教学有助于培养学生的科学思维。通过实验探究的方式，学生需要自主设计实验方案、收集、整理和分析实验数据，这一过程中需要学生进行科学推理和逻辑思考，通过参与实验探究，学生能够锻炼自己的观察力、实验分析能力和问题解决能力，从而培养出科学的思维方式。这种科学思维的培养对于学生今后深入学习、就业发展以及解决实际问题都具有重要作用。

其次，高中生物实验探究式教学能够促进学生实践能力的提升。实验探究过程中，学生需要亲自动手进行操作，操作過程不仅考验学生的实际操作技能，还要求学生对所学知识进行实际应用和实践。通过参与实验探究，学生可以更好地理解和掌握生物学科理论知识，加强学生对于所学知识的记忆和理解。同时，实验探究也能培养学生的观察能力、实践操作技能和实验分析能力，提高学生的实践能力和动手能力，为学生将来从事科学研究和实践工作奠定基础。

另外，高中生物实验探究式教学能够培养学生的团队合作精神和探索精神。在实际的实验过程中，学生需要进行合作、交流和共同解决问题。通过与同学一起合作完成实验，能够培养学生团队协作的能力，加强学生与他人合作的沟通能力和协调能力。同时，学生在自主探究中，逐步学会自主学习并形成良好的探索意识，这对于学生学习和发展都具有积极的促进作用。

鉴于高中生物实验探究式教学对于培养学生创新能力的重要意义，高中生物教师应逐步改变传统教学思路，深入思考实验探究式教学的有效方法，推动生物教学更上一个台阶[3]。

三、高中生物实验探究式教学中培养学生创新能力的有效路径

（一）教师转变教学思路，重视学生创新能力培养

虽然高考中对于高中生物实验教学过程并没有考核，但是高中生物实验教学对于学生深入理解生物知识以及提高生物成绩都具有不可替代的作用。教师作为高中生物实验探究式教学活动的主要组织设计者，要重视对学生创新能力培养的重视，积极转变教学思路，充分开展探究式教学，为学生动手操作实验、探究实验提供更多机会和条件，让学生实验探究中获得更多知识和能力。学校要积极组织高中生物教师参与新课标、教育改革等的培训活动，并为高中生物实验的操作提供充分的设备、材料，学校要组织教师整理高中生物实验中所需要的材料、设备等，并在教材所需材料的基础上，进行一定程度的拓展，提供多种相关材料，让生物实验更加丰富、有趣，也让实验有更多创新空间。如，在学习“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”相关知识时，由于教材中提供的白萝卜、葡萄等材料比较具有代表性，实验效果也比较显著，所以通常实验采用这几种材料。但是，如果单纯只用这几种材料进行实验，很容易导致学生形成思维定式，这种情况下，教师可以鼓励学生利用其他植物材料开展实验，让学生实验探究中通过应用不同材料发现生物实验的奥秘和趣味，也进一步提升学生的比较思维和发散性思维[4]。

同時，高中生物教师还应顺应教育改革的要求，转变自身在实验教学中的角色定位，认识到生物实验探究式教学的主要目标是培养学生核心素养，是为学生未来学习和全面发展提供更多支持。教师要扮演学习的引导者的角色，利用问题、实验情境等引导学生主动参与实验探究，培养学生的自主学习能力和解决问题的能力，并与学生共同探究、解决问题，共同评估实验结果，促进学生的创新思维和合作能力的发展；教师还要成为学习者，紧跟科学研究的进展，关注前沿科技的应用，并将这些知识和信息传递给学生，激发学生的创新思维；教师还要重视在实验过程中给予适当的指导和支持，并注重培养学生探究意识、问题意识和实验思维，让学生真正通过生物实验探究过程获得更大进步。

（二）打造积极学习氛围，激发学生实验参与兴趣

在高中生物实验探究式教学中，良好的学习氛围对于学生深入参与实验至关重要。只有学生在融洽、包容的环境下进行实验，才能乐于发现问题、愿意深入探究问题，才能真正实现探究式教学的目标。

为此，教师应该以开放的心态对待学生，给予充分支持和指导，让学生在实验中感受到成功和成就感，从而激发他们对探究生物实验的兴趣。首先，教师应该多鼓励和表扬学生。当学生在实验中进行探索和创新时，教师应该及时给予肯定和鼓励，激发他们的自信心和积极性。无论学生的实验结果是成功还是失败，教师都应该指出学生的努力和进步之处，让他们明白实验本身就是一个探索的过程，而不仅仅是得到一个确定的结果。其次，教师应该保持开放和包容的态度。探究性实验往往会涉及学生自主选择研究的问题和自由设计实验方案，这就要求教师应对学生的想法和创意保持开放的态度，并给予充分支持。教师可以与学生进行讨论和交流，激发学生的思维和创新力，帮助学生解决实验中遇到的问题，共同探索和发现生物学科知识的奥秘。此外，教师还应该鼓励学生自主学习和合作学习。在实验过程中，教师可以引导学生进行团队合作，让学生相互交流和分享实验心得，培养他们的合作精神和团队意识。在此基础上，教师还应给予学生适当的自主学习空间，让他们根据自己的兴趣和能力进行更深入的探究，激发他们的学习热情[5]。

（三）应用新颖教学形式，优化学生实验探究效果

在高中生物实验探究式教学中，为了优化学生实验探究效果，可以运用一些新颖的教学形式和手段，使教学活动更加吸引人，从而推动学生高质量完成学习任务。

一方面，教师可以利用情境教学，通过创造一个真实或虚构的情境，将学习内容嵌入其中，使学生能够在情境中进行实际操作和探究。在生物实验探究中，教师可以设计生物学实验研究场景，让学生在模拟的实际情境中进行探索和发现。同时，教师还可以利用信息技术展示与生物实验相关的内容，引导学生在生动情境中提出问题并自主进行探究。例如，在学习“基因突变及其他变异——基因突变和基因重组”的过程中，教师可以借助多媒体播放关于基因突变的最新信息、生物变异视频等，通过这些资料引发学生对于这一主题探究的欲望，推动学生更加主动地参与实验，增强学生的实践能力和创新思维。

另一方面，教师可以运用微课这种短小精悍的教学形式，通过短视频等多媒体方式展示知识点，强调重难点的讲解和示范。尤其是在生物实验探究中，教师可以录制一些短视频，演示实验操作步骤，讲解实验原理和技巧，并给学生解答常见问题。学生可以通过观看这些微课，学习并掌握实验的基本知识和技能，从而更好地进行实验探究。微课的使用能够提高学生对实验过程的精准理解和把握，帮助学生更好地开展实验探究任务。

另外，教师可以采用项目化教学这种以项目为主线的教学方法，通过引导学生开展一个实际的项目任务，团队合作解决问题，培养学生的创新能力和实践能力。在生物实验探究中，教师组织学生改变传统验证实验的过程，而是让学生去探究实验，鼓励学生改变实验条件、设计实验方案、收集和分析数据，并最终汇报成果。通过这个探究过程，让学生对于生物实验有新想法、新思路，也让学生思维得到创新和发展[6]。

（四）多样化主题和问题，满足学生个性化的需求

为提高学生对于生物实验的兴趣并满足学生个性化需求，高中生物实验教学中，可以设计多样化主题和问题，鼓励学生在探究不同主题和问题中体会到生物知识的精彩，真正调动学生学习生物学科的内驱力。

首先，鼓励学生自主选择实验主题。通过开放性的实验主题，学生可以根据自己的兴趣和研究方向，自主选择自己感兴趣的课题进行探究。这样一来，学生会更加积极主动地参与实验，对实验内容更加感兴趣。同时，学生在自主选择实验主题的过程中，需要进行研究和探究，培养了学生主动学习和自主探索的能力。例如，在“绿叶中色素的提取和分离”这一实验主题下，学生在完成教材实验任务的基础上，根据这一主题自主探究“叶绿体色素吸光功能验证”等实验，在“植物色素”这一主题下进行多方面的实验探究，让学生对实验主题有更深刻、更广泛的理解和探究，也在这个过程中不断提升学生创新意识。

其次，借助多种趣味问题让学生发现生物学科的价值。在高中生物实验教学中，通过多种趣味问题引导学生将生物与实际生活关联起来，利用启发性的问题让学生深入思考，并在质疑问题、探究问题的过程中逐步形成创新能力。例如，在学习“植物生长素的发现”相关知识时，在实验教学中教师通过生活化问题引导学生开展探究，如“同学们，你们和自己家人都养过花吗？都养过什么花呢？这些花的长势如何呢？”通过与学生生活密切相关的问题引起学生的讨论兴趣，教师并适时提出“看来不是每位同学都有养花成功的经验，这位同学养的多肉就以失败告终了，那你们想知道为什么会出现这样的情况吗？植物的成长与什么有关呢？”等，通过类似问题引导学生积极投入探究植物生长素的过程与实验中，让学生更加深刻地理解生物学概念与实践之间的联系，从而激发学生的创新潜力。

（五）促进学生实践操作，提升学生科学思维模式

生物实验探究式教学中，学生实践操作是关键一步，也是培养学生创新能力的重要环节。只有学生亲自去动手操作实验，在操作过程中验证生物概念和生物原理，才能逐步形成科学思维模式，并得到更大进步和提升。为此，教师应重视学生动手操作实验的机会，鼓励学生在实践操作中学习实验方法和实验技巧，逐步提高实验能力和生物学科素养。同时，教师还应结合高中学生的兴趣爱好和认知规律设计更多符合学生学习需求的实验教学内容，让学生尽可能多参与生物实验，并鼓励引导利用多种生物实验去验证相关知识，促使学生在验证过程中牢固掌握生物知识。例如，在学习“稳态与环境——细胞生活的环境”相关内容时候，由于本课程主要是引导学生了解环境的组成和理化性质，教师在开展教学过程中可以鼓励学生利用不同实验来分析生态中细胞所生活的环境状况，让学生在实验探究中逐步掌握本课重难点知识，也让学生在多种实验探究中逐步发散自己思维，提高自身生物知识素养。另外，高中生物实验不应仅仅局限于课堂中、实验中，还应有更开阔的空间，教师还可以引导学生根据教材内容将生物实验应用到实际生活中或在生活实践中开展相关实验，比如，教师可以组织学生参观通过文献调研、实验设计和数据分析等科研活动，了解生物的生态环境和相互作用，让学生借助生活化资源探究新的实验形式和方法，从中学习到更多知识和技能。

（六）打造科學评价体系，注重学生多方面的成长

高中实验探究式教学中，科学评价是影响教学效果和质量的关键因素。在这一教学模式下，要求教师改变传统仅注重实验结果的评价模式，而应重视过程性评价，注重学生多方面能力的评价，借助科学评价体系引导学生核心素养逐步提高，从而发挥实验教学的育人价值。

一方面，科学评价体系中应重视学生设计思想，考查学生能否准确地理解问题并提出合理的解决方案，并通过评价他们的设计思路、方法和创新性，发展学生的问题意识和解决问题的能力。这不仅是对学生学习生物知识的测试，更是对学生综合运用知识的能力的评价。

另一方面，实验操作能力和安全意识也是过程性评价的重要内容。这要求学生在实验中应能够准确地操作实验器材，掌握实验过程的要点，并对实验中的安全事项有足够的认识和重视。教师通过评价学生的操作规范性、技术熟练度和事故预防能力来观察他们在实验中的整体表现并引导学生加以改进。

可见，通过注重过程性评价及全面性评价，能够更全面地了解学生的学习状况，并及时提供有针对性的指导。同时，这也可以激发学生的学习动力和创造力，培养他们的综合素质和能力，对推动学生全面发展起到至关重要的作用。

（七）引导创造性思维，提供多种创新展示机会

在高中生物实验探究式教学中，教师适当、科学的引导对学生的创造性思维起着至关重要的作用。首先，在学生实验过程中，教师应当尽量避免给出过于具体的指导，应该鼓励学生主动寻找相关资料、进行实验探究，这样能够鼓励学生独立思考和探索解决方案，并培养他们的问题解决能力。其次，教师应鼓励学生提出质疑并积极探索。学生在实验过程中，教师可以在实验前提出探究性的问题，鼓励学生对于实验过程、实验形式等方面提出质疑，比如在“植物生长素的发现”教学时，教师可以鼓励学生自主设计影响植物生长的探究性实验方案，并为学生提供更多创新展示的机会，让学生在不断试错、不断探索中掌握实验规律和原理，切实提高学生的创新意识。例如，教师可以引导学生思考现有知识的局限性，以及对某一现象或问题的不同解释，从而促使学生提出新的问题并寻找解决方案。此外，教师还应提供多样化的学习资源和教学环境。例如，引入新的技术和工具，拓宽学生的实验范围和创作思维，为学生进行创新实验提供更多帮助和支持。同时，教师还可以鼓励学生分享和交流他们的实验成果和创新想法，以激发更多的创造性思维和合作探索，进一步提高学生的主动探索能力。

结束语

综上所述，高中生物实验探究式教学对学生创新能力的培养具有显著的促进作用。通过实验探究，学生不仅能够加深对生物学知识的理解，更重要的是培养了学生的创新思维和实践能力。实验探究式教学能够充分调动学生对于参与生物实验的积极性，让学生在自主探索中掌握知识，提升问题解决的能力，培养创新意识与创新能力。因此，高中生物教师应增加对实验探究式教学的支持与重视，打造一种积极向上的教学氛围，通过多种路径鼓励学生主动参与实验探究，勇于创新，培养学生创新精神和实践能力，为学生未来的学习和发展奠定坚实的基础。

参考文献

[1]曾晓斌.高中生物实验教学与学生创新能力培养的探析[C]//华教创新（北京）文化传媒有限公司，中国环球文化出版社.2023教育理论与管理第二届“高效课堂和有效教学模式研究论坛”论文集（一）.江西会昌实验学校，2023：3.

[2]孙爱红.培养学生的创新思维能力：新课改下高中生物实验探讨[J].数理化解题研究，2022（24）：140-142.

[3]许妍.浅析在高中生物实验教学中培养学生创新思维能力的策略[J].天天爱科学（教学研究），2022（3）：15-16.

[4]沈雷光.在高中生物实验教学中培养学生创新能力的策略研究[J].天天爱科学（教学研究），2022（3）：95-96.

[5]李国芹.高中生物实验教学与学生创新能力培养的研究[C]//华教创新（北京）文化传媒有限公司，中国环球文化出版社.2021教学改革成果交流暨专业发展战略研讨会论文集（四）.江苏省盱眙中学，2021：6.

[6]桂任凤.高中生物实验教学与学生创新能力培养的研究[J].第二课堂（D），2021（8）：61-62.