高中生物實驗探究式教學中學生創新能力的培養

劉彩迎 郭俊麗

摘 要：創新能力作為核心素養的重要構成，也是社會發展中對人才的必須要求，高中生物作為一門實驗性的學科，為學生創新能力的培養提供了良好的機會。利用高中生物實驗探究式教學，強調學生在實踐中主動探究、自主學習，學生通過自己提出問題、設計實驗方案、收集和分析數據，最終得出結論，可以有效激發學生的學習興趣、求知欲望等，培養學生的觀察、思考和解決問題的能力，以及科學素養、創新能力等。本文旨在探究高中生物實驗探究式教學方式的開展路徑，為學生提供良好的創新機會，培養學生的創新能力等學科核心素養，促進學生的全面發展。

關鍵詞：高中生物實驗；探究式教學；創新能力培養；有效路徑

高中生物實驗探究式教學作為一種鼓勵學生主動探索和創新的教學方式，對教學創新、育人目標實現都具有積極影響。傳統的高中生物教學，往往更加重視將知識灌輸給學生，強調記憶與應用，而忽視了學生的主動性和創造性，與現代社會發展的需求、知識的更新趨勢等相違背，因此要加強高中生物教學改革，重視培養學生的實踐能力、創新能力、科學素養等綜合素養，更好地滿足社會對人才的高質量要求。在高中生物實驗教學過程中，采用探究式教學方式和教學活動，能夠讓學生在探究中展開創造性思考、自主學習和自主實踐，更能夠推動學生高效完成學習任務。可見，探究高中生物實驗探究式教學中培養學生創新能力的有效路徑具有十分現實的意義[1]。

一、高中生物實驗教學現狀分析

高中生物實驗教學是培養學生科學素養和創新能力的重要環節之一。然而，傳統的高中生物教學往往注重學生對知識的掌握，而忽視了對學生創新能力的培養。尤其是一些高中生物教師依然存在“分數至上”的觀念，在教學中更側重于知識傳授，注重學生對基礎概念和原理的理解與記憶，實驗課往往被用作演示教學，讓學生觀察和記錄實驗現象，但很少有機會讓學生自行設計和實施實驗，這種教學方式在一定程度上限制了學生的創新能力發展。

一方面，傳統生物教學模式重視學生對知識的掌握，不鼓勵學生進行問題提出和解決。教師往往以講解知識為主導，學生則只需聽課和記筆記，這使得學生在問題解決過程中缺乏自主思考和創新。在學習過程中，學生習慣性地依賴教師的指導，缺乏獨立思考和自主解決問題的能力。另一方面，傳統高中生物教學過于注重實驗結果的正確和準確，忽略了學生實驗設計的重要性。實驗課往往限制在標準實驗操作流程之中，學生只需按照給定步驟進行實驗并記錄結果。這樣的實驗操作過程中，學生缺乏自由發揮和創新的空間，無法鍛煉實驗設計和實施的能力。另外，傳統生物教學課程評估方式偏重對學生掌握知識點的考核，而忽視對學生創新思維和實踐能力的評價。學生只需掌握教材中的內容，而不需要在實驗中展示創新能力，這樣的教學評價方法無法激發學生的創新潛能和動力。

除此之外，實驗設備和資源不足也是一個普遍存在的問題，很多高中學校受經費限制和學校條件限制，并未準備充足的實驗設備和材料，尤其是無法滿足學生自主實驗的設備需求，導致學生的實驗操作受到限制，無法進行更多的實踐探究，只能依靠教師的示范或視頻展示了解實驗的步驟，再通過背誦、記憶等方式完成考核評價，影響探究性實驗的開展及學生探究意識、創新意識、實踐能力等的培養；甚至還有些學校并未準備專門的實驗室、實驗設備，導致高中生物實驗教學開展不暢。

二、高中生物實驗探究式教學中培養學生創新能力的重要性

創新能力作為一種與時俱進、解決問題的能力，對學生未來的發展有著不可替代的影響。高中生物實驗探究式教學對于培養學生創新能力具有積極作用和長遠意義[2]。

首先，高中生物實驗探究式教學有助于培養學生的科學思維。通過實驗探究的方式，學生需要自主設計實驗方案、收集、整理和分析實驗數據，這一過程中需要學生進行科學推理和邏輯思考，通過參與實驗探究，學生能夠鍛煉自己的觀察力、實驗分析能力和問題解決能力，從而培養出科學的思維方式。這種科學思維的培養對于學生今后深入學習、就業發展以及解決實際問題都具有重要作用。

其次，高中生物實驗探究式教學能夠促進學生實踐能力的提升。實驗探究過程中，學生需要親自動手進行操作，操作過程不僅考驗學生的實際操作技能，還要求學生對所學知識進行實際應用和實踐。通過參與實驗探究，學生可以更好地理解和掌握生物學科理論知識，加強學生對于所學知識的記憶和理解。同時，實驗探究也能培養學生的觀察能力、實踐操作技能和實驗分析能力，提高學生的實踐能力和動手能力，為學生將來從事科學研究和實踐工作奠定基礎。

另外，高中生物實驗探究式教學能夠培養學生的團隊合作精神和探索精神。在實際的實驗過程中，學生需要進行合作、交流和共同解決問題。通過與同學一起合作完成實驗，能夠培養學生團隊協作的能力，加強學生與他人合作的溝通能力和協調能力。同時，學生在自主探究中，逐步學會自主學習并形成良好的探索意識，這對于學生學習和發展都具有積極的促進作用。

鑒于高中生物實驗探究式教學對于培養學生創新能力的重要意義，高中生物教師應逐步改變傳統教學思路，深入思考實驗探究式教學的有效方法，推動生物教學更上一個臺階[3]。

三、高中生物實驗探究式教學中培養學生創新能力的有效路徑

（一）教師轉變教學思路，重視學生創新能力培養

雖然高考中對于高中生物實驗教學過程并沒有考核，但是高中生物實驗教學對于學生深入理解生物知識以及提高生物成績都具有不可替代的作用。教師作為高中生物實驗探究式教學活動的主要組織設計者，要重視對學生創新能力培養的重視，積極轉變教學思路，充分開展探究式教學，為學生動手操作實驗、探究實驗提供更多機會和條件，讓學生實驗探究中獲得更多知識和能力。學校要積極組織高中生物教師參與新課標、教育改革等的培訓活動，并為高中生物實驗的操作提供充分的設備、材料，學校要組織教師整理高中生物實驗中所需要的材料、設備等，并在教材所需材料的基礎上，進行一定程度的拓展，提供多種相關材料，讓生物實驗更加豐富、有趣，也讓實驗有更多創新空間。如，在學習“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”相關知識時，由于教材中提供的白蘿卜、葡萄等材料比較具有代表性，實驗效果也比較顯著，所以通常實驗采用這幾種材料。但是，如果單純只用這幾種材料進行實驗，很容易導致學生形成思維定式，這種情況下，教師可以鼓勵學生利用其他植物材料開展實驗，讓學生實驗探究中通過應用不同材料發現生物實驗的奧秘和趣味，也進一步提升學生的比較思維和發散性思維[4]。

同時，高中生物教師還應順應教育改革的要求，轉變自身在實驗教學中的角色定位，認識到生物實驗探究式教學的主要目標是培養學生核心素養，是為學生未來學習和全面發展提供更多支持。教師要扮演學習的引導者的角色，利用問題、實驗情境等引導學生主動參與實驗探究，培養學生的自主學習能力和解決問題的能力，并與學生共同探究、解決問題，共同評估實驗結果，促進學生的創新思維和合作能力的發展；教師還要成為學習者，緊跟科學研究的進展，關注前沿科技的應用，并將這些知識和信息傳遞給學生，激發學生的創新思維；教師還要重視在實驗過程中給予適當的指導和支持，并注重培養學生探究意識、問題意識和實驗思維，讓學生真正通過生物實驗探究過程獲得更大進步。

（二）打造積極學習氛圍，激發學生實驗參與興趣

在高中生物實驗探究式教學中，良好的學習氛圍對于學生深入參與實驗至關重要。只有學生在融洽、包容的環境下進行實驗，才能樂于發現問題、愿意深入探究問題，才能真正實現探究式教學的目標。

為此，教師應該以開放的心態對待學生，給予充分支持和指導，讓學生在實驗中感受到成功和成就感，從而激發他們對探究生物實驗的興趣。首先，教師應該多鼓勵和表揚學生。當學生在實驗中進行探索和創新時，教師應該及時給予肯定和鼓勵，激發他們的自信心和積極性。無論學生的實驗結果是成功還是失敗，教師都應該指出學生的努力和進步之處，讓他們明白實驗本身就是一個探索的過程，而不僅僅是得到一個確定的結果。其次，教師應該保持開放和包容的態度。探究性實驗往往會涉及學生自主選擇研究的問題和自由設計實驗方案，這就要求教師應對學生的想法和創意保持開放的態度，并給予充分支持。教師可以與學生進行討論和交流，激發學生的思維和創新力，幫助學生解決實驗中遇到的問題，共同探索和發現生物學科知識的奧秘。此外，教師還應該鼓勵學生自主學習和合作學習。在實驗過程中，教師可以引導學生進行團隊合作，讓學生相互交流和分享實驗心得，培養他們的合作精神和團隊意識。在此基礎上，教師還應給予學生適當的自主學習空間，讓他們根據自己的興趣和能力進行更深入的探究，激發他們的學習熱情[5]。

（三）應用新穎教學形式，優化學生實驗探究效果

在高中生物實驗探究式教學中，為了優化學生實驗探究效果，可以運用一些新穎的教學形式和手段，使教學活動更加吸引人，從而推動學生高質量完成學習任務。

一方面，教師可以利用情境教學，通過創造一個真實或虛構的情境，將學習內容嵌入其中，使學生能夠在情境中進行實際操作和探究。在生物實驗探究中，教師可以設計生物學實驗研究場景，讓學生在模擬的實際情境中進行探索和發現。同時，教師還可以利用信息技術展示與生物實驗相關的內容，引導學生在生動情境中提出問題并自主進行探究。例如，在學習“基因突變及其他變異——基因突變和基因重組”的過程中，教師可以借助多媒體播放關于基因突變的最新信息、生物變異視頻等，通過這些資料引發學生對于這一主題探究的欲望，推動學生更加主動地參與實驗，增強學生的實踐能力和創新思維。

另一方面，教師可以運用微課這種短小精悍的教學形式，通過短視頻等多媒體方式展示知識點，強調重難點的講解和示范。尤其是在生物實驗探究中，教師可以錄制一些短視頻，演示實驗操作步驟，講解實驗原理和技巧，并給學生解答常見問題。學生可以通過觀看這些微課，學習并掌握實驗的基本知識和技能，從而更好地進行實驗探究。微課的使用能夠提高學生對實驗過程的精準理解和把握，幫助學生更好地開展實驗探究任務。

另外，教師可以采用項目化教學這種以項目為主線的教學方法，通過引導學生開展一個實際的項目任務，團隊合作解決問題，培養學生的創新能力和實踐能力。在生物實驗探究中，教師組織學生改變傳統驗證實驗的過程，而是讓學生去探究實驗，鼓勵學生改變實驗條件、設計實驗方案、收集和分析數據，并最終匯報成果。通過這個探究過程，讓學生對于生物實驗有新想法、新思路，也讓學生思維得到創新和發展[6]。

（四）多樣化主題和問題，滿足學生個性化的需求

為提高學生對于生物實驗的興趣并滿足學生個性化需求，高中生物實驗教學中，可以設計多樣化主題和問題，鼓勵學生在探究不同主題和問題中體會到生物知識的精彩，真正調動學生學習生物學科的內驅力。

首先，鼓勵學生自主選擇實驗主題。通過開放性的實驗主題，學生可以根據自己的興趣和研究方向，自主選擇自己感興趣的課題進行探究。這樣一來，學生會更加積極主動地參與實驗，對實驗內容更加感興趣。同時，學生在自主選擇實驗主題的過程中，需要進行研究和探究，培養了學生主動學習和自主探索的能力。例如，在“綠葉中色素的提取和分離”這一實驗主題下，學生在完成教材實驗任務的基礎上，根據這一主題自主探究“葉綠體色素吸光功能驗證”等實驗，在“植物色素”這一主題下進行多方面的實驗探究，讓學生對實驗主題有更深刻、更廣泛的理解和探究，也在這個過程中不斷提升學生創新意識。

其次，借助多種趣味問題讓學生發現生物學科的價值。在高中生物實驗教學中，通過多種趣味問題引導學生將生物與實際生活關聯起來，利用啟發性的問題讓學生深入思考，并在質疑問題、探究問題的過程中逐步形成創新能力。例如，在學習“植物生長素的發現”相關知識時，在實驗教學中教師通過生活化問題引導學生開展探究，如“同學們，你們和自己家人都養過花嗎？都養過什么花呢？這些花的長勢如何呢？”通過與學生生活密切相關的問題引起學生的討論興趣，教師并適時提出“看來不是每位同學都有養花成功的經驗，這位同學養的多肉就以失敗告終了，那你們想知道為什么會出現這樣的情況嗎？植物的成長與什么有關呢？”等，通過類似問題引導學生積極投入探究植物生長素的過程與實驗中，讓學生更加深刻地理解生物學概念與實踐之間的聯系，從而激發學生的創新潛力。

（五）促進學生實踐操作，提升學生科學思維模式

生物實驗探究式教學中，學生實踐操作是關鍵一步，也是培養學生創新能力的重要環節。只有學生親自去動手操作實驗，在操作過程中驗證生物概念和生物原理，才能逐步形成科學思維模式，并得到更大進步和提升。為此，教師應重視學生動手操作實驗的機會，鼓勵學生在實踐操作中學習實驗方法和實驗技巧，逐步提高實驗能力和生物學科素養。同時，教師還應結合高中學生的興趣愛好和認知規律設計更多符合學生學習需求的實驗教學內容，讓學生盡可能多參與生物實驗，并鼓勵引導利用多種生物實驗去驗證相關知識，促使學生在驗證過程中牢固掌握生物知識。例如，在學習“穩態與環境——細胞生活的環境”相關內容時候，由于本課程主要是引導學生了解環境的組成和理化性質，教師在開展教學過程中可以鼓勵學生利用不同實驗來分析生態中細胞所生活的環境狀況，讓學生在實驗探究中逐步掌握本課重難點知識，也讓學生在多種實驗探究中逐步發散自己思維，提高自身生物知識素養。另外，高中生物實驗不應僅僅局限于課堂中、實驗中，還應有更開闊的空間，教師還可以引導學生根據教材內容將生物實驗應用到實際生活中或在生活實踐中開展相關實驗，比如，教師可以組織學生參觀通過文獻調研、實驗設計和數據分析等科研活動，了解生物的生態環境和相互作用，讓學生借助生活化資源探究新的實驗形式和方法，從中學習到更多知識和技能。

（六）打造科學評價體系，注重學生多方面的成長

高中實驗探究式教學中，科學評價是影響教學效果和質量的關鍵因素。在這一教學模式下，要求教師改變傳統僅注重實驗結果的評價模式，而應重視過程性評價，注重學生多方面能力的評價，借助科學評價體系引導學生核心素養逐步提高，從而發揮實驗教學的育人價值。

一方面，科學評價體系中應重視學生設計思想，考查學生能否準確地理解問題并提出合理的解決方案，并通過評價他們的設計思路、方法和創新性，發展學生的問題意識和解決問題的能力。這不僅是對學生學習生物知識的測試，更是對學生綜合運用知識的能力的評價。

另一方面，實驗操作能力和安全意識也是過程性評價的重要內容。這要求學生在實驗中應能夠準確地操作實驗器材，掌握實驗過程的要點，并對實驗中的安全事項有足夠的認識和重視。教師通過評價學生的操作規范性、技術熟練度和事故預防能力來觀察他們在實驗中的整體表現并引導學生加以改進。

可見，通過注重過程性評價及全面性評價，能夠更全面地了解學生的學習狀況，并及時提供有針對性的指導。同時，這也可以激發學生的學習動力和創造力，培養他們的綜合素質和能力，對推動學生全面發展起到至關重要的作用。

（七）引導創造性思維，提供多種創新展示機會

在高中生物實驗探究式教學中，教師適當、科學的引導對學生的創造性思維起著至關重要的作用。首先，在學生實驗過程中，教師應當盡量避免給出過于具體的指導，應該鼓勵學生主動尋找相關資料、進行實驗探究，這樣能夠鼓勵學生獨立思考和探索解決方案，并培養他們的問題解決能力。其次，教師應鼓勵學生提出質疑并積極探索。學生在實驗過程中，教師可以在實驗前提出探究性的問題，鼓勵學生對于實驗過程、實驗形式等方面提出質疑，比如在“植物生長素的發現”教學時，教師可以鼓勵學生自主設計影響植物生長的探究性實驗方案，并為學生提供更多創新展示的機會，讓學生在不斷試錯、不斷探索中掌握實驗規律和原理，切實提高學生的創新意識。例如，教師可以引導學生思考現有知識的局限性，以及對某一現象或問題的不同解釋，從而促使學生提出新的問題并尋找解決方案。此外，教師還應提供多樣化的學習資源和教學環境。例如，引入新的技術和工具，拓寬學生的實驗范圍和創作思維，為學生進行創新實驗提供更多幫助和支持。同時，教師還可以鼓勵學生分享和交流他們的實驗成果和創新想法，以激發更多的創造性思維和合作探索，進一步提高學生的主動探索能力。

結束語

綜上所述，高中生物實驗探究式教學對學生創新能力的培養具有顯著的促進作用。通過實驗探究，學生不僅能夠加深對生物學知識的理解，更重要的是培養了學生的創新思維和實踐能力。實驗探究式教學能夠充分調動學生對于參與生物實驗的積極性，讓學生在自主探索中掌握知識，提升問題解決的能力，培養創新意識與創新能力。因此，高中生物教師應增加對實驗探究式教學的支持與重視，打造一種積極向上的教學氛圍，通過多種路徑鼓勵學生主動參與實驗探究，勇于創新，培養學生創新精神和實踐能力，為學生未來的學習和發展奠定堅實的基礎。

參考文獻

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