論高中生物實驗教學中學生創新能力的培養策略

杜雨欣

摘 要：生物學是以實驗探究為核心的基礎學科，而現階段中學生物實驗教學仍處于學科教學的附屬地位。設計適宜的實驗探究，能有效激發學生的求知欲，培養學生的創新能力，從而提高學生的學習水平。基于此，本文對在高中生物實驗教學中培養學生的創新能力提出幾點策略，以供參考。

關鍵詞：高中生物；實驗教學；創新能力；培養策略

生物學是自然科學中的基礎學科之一，開展實驗教學是提升學生核心素養的重要方法和途徑。注重對高中學生創新思維的培養以及能力的提升，可以為社會培養更多生物專業人才。想要培養學生的創新思維，需要教師轉變教學理念，在生物實驗教學時深入結合學生的實際情況，將學科理論知識與實際生活有效地融合，運用多樣的教學方法推動高中生物實驗教學工作的開展。

一、培養學生創新能力的意義

（一）培養創新思維，提升創新能力

學生的創新思維引領學生創新能力的提升。高中階段的生物實驗教學可以借助實驗操作將相關的理論知識、概念展示出來，對于培養學生的創新能力有著重要的作用。

以人教版《研究酵母菌細胞呼吸方式》為例，通過探究有氧、無氧環境中酵母菌呼吸作用的產物，引導學生思考：如何控制變量（包括自變量的設定，因變量的有效檢測、消除無關變量）；如何對比分析實驗結果，從而得出正確的結論；如何進行誤差分析，從而改進實驗；以此來培養學生進行科學探究的思維邏輯。在配制培養液時，教師不直接給出葡萄糖溶液含量的具體數據，而是引導學生配置不同反應濃度，觀察其對實驗結果的影響，培養學生的探究精神，以提升學生的創新能力。

（二）培養嚴謹的科學探究精神

生物學實驗教學可以通過直觀、形象的方式幫助學生對抽象的理論知識和學科核心概念進行對比分析和理解應用，從而落實學科核心素養。教師要在設計科學合理的實驗方案、規范嚴謹的實驗操作以及真實客觀地分析實驗結果的過程中，培養學生嚴謹的科學探究精神[1]。

以人教版《綠葉中色素的提取與分離》為例，在實驗的過程中，教師可將色素帶的數量、分布順序以及相應顏色等知識作為載體，引導學生提出問題：“提取液換成蒸餾水，觀察到的層析結果是？”“實驗過程中，忘記加入二氧化硅會有什么影響，若是未加入碳酸鈣呢？”“畫濾液細線時，為什么要保證細、直、齊”“用紙層析法層析時，層析液沒過濾液細線會造成什么結果？”等問題，引導學生遵循實驗探究的認知進程，促進學生獨立思考，促進學生自主設計實驗并開展實驗論證，最終讓學生關注實驗試劑的合理選用、實驗操作的嚴謹細致、實驗結果的客觀評價以及對實驗誤差的成因分析等問題，逐步讓學生認識到這些問題在實驗探究中的重要意義，促使學生養成嚴謹的科學探究精神。

（三）促進社會的進步

生物學是重要的基礎性自然科學，通過實驗教學，幫助學生提升分組對照、對比分析、歸納概括以及演繹推理等實驗探究能力，從而為實現實驗創新奠定基礎。在實驗教學過程中，實驗探究過程的一步步推進，能有效培養學生的創新思維，提升學生分析問題和解決問題的能力，進而讓學生具備良好的創新思維能力，可以為社會培養創新型人才，進而推動相關行業和領域的發展。

以人教版《探究影響酶活性的條件》為例，教材實驗分別探究了PH、溫度對酶活性的影響。在“探究溫度對酶活性”的實驗中，在原有三組實驗條件“37℃、100℃沸水浴、0℃冰浴”反應上，增加兩組實驗 “分別將0℃冰浴、100℃沸水浴后的兩組反應裝置，同時放回37℃條件下繼續反應10分鐘后，觀察對比兩者的實驗現象”，通過直觀的實驗結果，直接論證“高溫破壞了酶的結構，降低了酶的活性，且酶的活性不能隨溫度的降低而恢復；而低溫抑制酶的活性，不破壞酶的結構，且酶的活性隨溫度的回升而恢復”。通過教師設計的補充實驗，可以有效激發學生的好奇心，讓學生進入實驗探究的真實情境中，思考質疑解決問題，同時，向學生展示常見工業用酶的低溫方法以及隨之提高的相關工業生產效率，這正是“探究溫度對酶活性的影響”實驗結果的應用，推動了工業產生的發展。通過設計適宜的實驗探究，引導學生質疑分析，逐步論證生物學實驗探究對推動社會發展的重要性。

二、高中生物實驗教學的現狀

（一）教學理念的滯后

若要讓學生具備良好的實驗創新能力，則需要教師在實驗教學中培養學生自主學習、獨立思考、歸納概況、分析綜合等方面的能力[2]。受傳統教學理念的影響及中學課時安排的限制，生物教師缺乏對學生創新意識的引導，沒有體現學生的主體地位，仍以教師演示講解、學生模仿為主，限制了學生的自主思考及思維的創新。

（二）教學模式缺乏創新性

隨著信息技術的不斷發展以及其應用的范圍越來越廣泛，其已經不斷融入生物教學活動當中。但教師在使用多媒體設備時，僅是將板書換成了多媒體教學課件，缺乏創新性，缺少對動態實驗流程、操作、現象的展示，無法起到激發學生學習興趣、降低教學難度以及拓展生成的作用。

（三）教學方法缺乏多樣性

在生物實驗教學中，缺少學生自主實踐操作、師生互動、合作與交流等多樣化的教學方法。教師僅依據教學內容開展實驗演示教學，難以激發學生的學習興趣及參與度，限制了學生實踐操作能力的發展，不利于學生綜合能力的提升。

三、高中生物實驗教學中培養學生創新能力的有效策略

（一）轉變實驗教學理念

隨著時代的發展和科技的進步，對學生的創新思維能力要求越來越高。培養學生的創新思維，需要教師轉變傳統的教學理念，緊跟時代的發展。在教學過程中，要充分落實以學生為主體的教學理念，設計教學時，一定要體現學生的學習主體地

位[3]。教師以教學設計的開展為媒介，充分發揮教師的指導和引領作用，通過對實驗目的、原理、選材、操作及注意事項等方面的提示與引導，使學生可以通過自主思考、動手操作、分析綜合等方法掌握生物學知識，并能有效反饋自己的思考，逐漸形成科學思維。

以人教版《制作DNA分子雙螺旋結構模型》為例，該實驗以讓學生了解DNA分子的結構特點為主要目標。在實施教學中，教師要讓學生成為實驗操作的主體，讓其閱讀教材相關資料，利用磷脂分子、脫氧核糖及堿基的分子特點及數量關系，嘗試初步構建DNA雙螺旋結構，而教師在此過程中要具有發現問題、引導學生思考生成的能力。如：學生在進行拼接過程中可能會發生原子位置錯接的問題，此時教師可以通過語言提示指正或現場演示等方式進行引導，使學生總結發生錯誤的原因，并掌握分子間正確的鏈接方式，深化理解DNA雙螺旋結構中分子間的數量關系及結構特點，為學習DNA復制、基因表達過程中有關分子數量的相關計算，做好鋪墊。

教師給出的指導意見可促使學生及時糾正認知錯誤，養成嚴謹的科研精神，注重實驗的嚴謹性，可以提升學生的創新思維能力，達到提升教學效率和質量的目標。

（二）創新教學方式

生物學是貼近學生生活的基礎學科。為了幫助學生更好地理解應用生物學知識，促進學生的實驗教學活動，生物教師應該創建新的教學模式，為學生營造良好的學習氛圍，切實發揮學生的主體地位，激活學生對生物學科的學習興趣，促使其能充分發揮自身的學習能動性，從而提升自身的生物知識素養。

以人教版《體液調節與神經調節的關系》為例，在辨析“激素調節”與“體液調劑”的概念時，教師可以通過學生模擬安靜時的呼吸狀態與劇烈運動后的呼吸狀態設置一個貼近生活的“簡單實驗”，再結合教師的補充資料“當吸入的氣體中CO2含量增加到2％時，呼吸加深；增至4％時，呼吸頻率增快，肺通氣量可增加1倍以上；超過7％時，肺通氣量不能相應增加，動脈血CO2陡升，使呼吸中樞等活動受抑制而出現呼吸困難、頭痛甚至昏迷”。通過生活實例與知識背景相結合，對比分析，讓學生能直觀辨析兩種概念及兩者之間的從屬關系。

（三）積極引導，鼓勵學生進行生物實驗

生物實驗是生物教學的一部分，在生物實驗教學中，部分教師習慣按照課本中的內容，給學生講解生物實驗的過程，這種固定的教學方式，已經不能適應新課改后的學生。因此，教師在創建生物實驗教學時，要多站在科學的角度為學生創設實驗教學內容，多讓學生進行生物實驗，鼓勵學生大膽質疑，從而使學生在實驗過程中掌握更多實驗方法，使其能夠切實發揮自身的創新精神和創新能力。

以人教版《細胞生活的環境》為例：教師鼓勵學生通過不同的實驗去探究內環境的成分、理化性質的動態變化特點，在不同的實驗中對比分析實驗結果，從而理解內環境穩態的概念。在學生進行實驗的過程中，教師可以引導學生進行深度探究，大膽設計實驗，應用實驗原理、實驗技巧嘗試解決問題，深化生物學知識素養。

（四）提出創新問題

愛因斯坦曾說：“興趣是學生最好的教師。”當一個人對一件事物產生興趣，他就會花上大把的時間投身研究，學習亦如此。因此，生物教師在創設實驗教學的過程中，要注意自己的引導方式，多問一些新穎的問題，激活學生的思維意識，使學生通過教師提問的問題產生興趣，從而展開質疑，激發自身的實驗學習興趣，從而逐漸培養學生的創新能力。

以人教版《植物生長素的發現》為例，教師可以利用“植物的向光性”讓同學們預測不同光照條件下植物的生長方向，然后再展示興趣小組的實驗結果，論證學生的預測。學生的興趣瞬間被激發，對本節課的內容充滿好奇。然后再引導學生進入“生長素的發現過程”的相關實驗探究過程中，分析達爾文、詹森、拜爾及溫特實驗的實驗過程及結論，重走科學探究之路。在這樣的教學中，教師以生物常識引導學生進入今天的課程，并以探究性的問題穿插到教學實驗中，從而更好地引導學生利用學科知識去求解。

（五）合理運用信息教學設備

隨著信息技術的不斷發展，教師可以充分利用先進的教學設備，開展更加生動、形象、直觀的實驗演示，講解理論知識內容。教師需要提升設計實驗教學課程的能力，加強應用信息化教學設備的能力。在實驗教學的設計過程中，教師要充分地應用信息化技術，讓其與教學內容充分融合，從而提升高中生物實驗教學的效率和質量。

以“生物組織結構中的糖類、蛋白質、脂肪鑒定”實驗的教學為例，為了更好地展現化學試劑可以使生物組織結構中原有的有機化合物的顏色發生變化這一現象，教師可以利用多媒體設備，將不同的化學試劑和有機化合物的結合發生的顏色轉變的動畫展示給學生，直觀的實驗展示可以加強學生的記憶。除此之外，教師還可充分利用多媒體設備，設計形式豐富的多媒體課件。教師可以將制作多媒體課件的任務劃分成不同的模塊任務，交給不同的學習小組分別完成。各小組成員之間互幫互助，共同參與，不僅可以激發學生的創新意識，還可提升學生的責任感和團結精神，有利于培養綜合性的人才。

（六）建立完善的實驗教學評價體系

高中生物教師應當完善實驗教學的評價體系。設計科學合理的評價制度，采用多元化、可量化的評價機制，而不僅僅是將好壞的標準限制在課本中、分數上，幫助學生全面發展[4]。同時，教師可以讓學生積極參與到所建立的評價機制中，通過師生的商討、修訂、進一步完善，使評價機制既能起到檢測學習內容的落實情況，又能服務于學生的個性化發展，從而提高學生的參與度，使其保持積極進取、樂觀向上的良好心態，促進學生的全面發展。

例如：在學生完成生物實驗以后，教師可以要求學生把自己的實驗過程和實驗中遇到的問題和實驗結果寫成一份詳細的報告，在規定的時間內交給教師，教師在第一時間對學生的報告進行復查，并提出相關的建議，給予評價。隨后，持續監測學生是否按照教師給予的評價進行了相關修訂，從而讓學生積極參與到評價中來，形成及時“評”及時反饋、發現問題解決問題的良好評價方式。教師還可以把評價結果匯入到學生的日常表現及平時成績中，從而使每一個學生都能得到系統而全面的發展。

結束語

總而言之，充分利用生物學實驗教學，系統培養學生的實驗探究能力及學科思維，進而提高學生的創新意識及創新能力，是新課程改革目標中高中生物教師必須深入研究的一個重要課題。深入分析高中生物實驗教學過程中存在的教學理念落后、教學模式缺乏創新性和教學方法單一等問題，加強學生創新思維、創新能力的培養策略研究，能改變實驗教學在學科教學中的地位，能有效促使教師轉變實驗教學理念，從而突顯學生的主體地位，激發學生的學習興趣和積極主動性。加強對信息化教學設備的合理運用，能有效降低教學難度，促進學生深入理解較為抽象的生物原理和概念；應用多樣化的教學方法和評價機制，可以豐富學生的知識容量，可以持續而全面地評價學生的成長，利于提升學生的創新思維和創新能力。

參考文獻

[1]張海龍.高中生物實驗教學與學生創新能力的培養[C]//教育部基礎教育課程改革研究中心.2021年課堂教學教育改革專題研討會論文集，2021：2.

[2]吳可語.高中生物實驗教學中學生創新能力培養策略探究[J].科學咨詢（教育科研），2021（5）：232-233.

[3]孟曉燕.高中生物教學中學生創新能力的培養探究[J].中國校外教育，2019（19）：56，64.

[4]王洪振，劉淑華，程軍.高中生物實驗教學與學生創新能力培養的研究[J].中學教學參考，2015（2）：115-116.