科學探究能力培養視域下高中生物實驗教學路徑

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2025）21-0118 -03

高中生物作為一門以實驗為基礎的自然科學，其知識體系的構建離不開實驗的支撐.然而，傳統的生物實驗教學往往側重于驗證性實驗，即學生按照既定的實驗步驟和教材要求進行操作，觀察并記錄實驗結果，以驗證所學知識的正確性，這種教學模式在一定程度上限制了對學生科學探究能力的培養，導致學生缺乏主動探索、發現問題的意識和能力.因此，在科學探究能力培養的視域下，重新審視和創新高中生物實驗教學路徑尤為重要.

1科學探究能力在高中生物學習中的重要性

1.1 促進深度學習

科學探究能力的培養有助于促進學生在高中生物學習中的深度理解.當學生參與科學探究活動中時，他們不再僅僅是被動接受知識的容器，而是成為積極主動的知識探索者，這種轉變促使學生從多角度思考生物學概念，不僅限于記憶教科書上的定義或結論，而是通過觀察、提問、假設、實驗驗證等一系列過程來構建個人化的知識體系.科學探究能力的培養還能夠有效激發學生的好奇心與求知欲.在探究過程中，當面對復雜且不確定的問題情境時，學生能夠運用邏輯推理、數據分析等技能來解決問題，這不僅鍛煉學生的思維能力，還幫助他們在面對未知挑戰時能夠保持開放的心態，勇于質疑既定觀念，敢于提出不同見解1].

1.2 培養創新思維

科學探究能力的培養能夠激發學生的創造性思維，鼓勵他們在面對生物學問題時跳出傳統框架，尋找新穎獨特的解決方案.在探究過程中，學生需要自主設計實驗方案，這不僅僅是對已有知識的應用，更是一個創造性的過程.科學探究能力的培養還有助于培養學生基于數據做出判斷的能力.在探究實踐中，學生通過收集、處理和分析大量的實驗數據，從中提煉出有價值的結論.這不僅考驗學生的邏輯推理能力，更重要的是，還能鼓勵學生從紛繁復雜的實驗結果中發現潛在的規律，進而提出創新性的見解2].

1.3 提升綜合素養

科學探究能力的培養有助于全面提升學生的科學素養.在高中生物學習過程中，通過科學探究活動，學生不僅能掌握生物學的基本原理與實驗技能，還能深刻理解科學研究的方法論，包括觀察、分類、測量、數據分析等，這些都是科學研究不可或缺的基礎.科學探究活動還能夠促進學生的情感態度與價值觀的形成和發展.在探究過程中，學生要面對各種未知與挑戰，這有助于塑造他們堅韌不拔的性格特質，培養其在面對困難時積極樂觀的態度.同時，科學探究往往涉及對自然界的探索與認知，這使得學生更加珍視生態環境，認識到人類與自然和諧共生的重要性.

2科學探究能力培養視域下的高中生物實驗教學路徑

2.1 設計探究實驗，啟迪科學思維

設計探究實驗不僅符合新課程標準對學生科學探究能力培養的要求，更是激發學生科學興趣、培養其邏輯思維與問題解決能力的有效途徑.為此，教師應通過創設開放性問題情境，引導學生主動參與實驗設計與操作，以激發學生的好奇心和求知欲.同時，教師還應鼓勵學生在實驗過程中主動發現問題、分析問題，并創造性地解決問題，從而全面提升其科學探究素養[3].

在教學人教版高中生物“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”這一實驗時，首先，教師可以介紹糖類、脂肪和蛋白質作為生命活動必需物質的基本特性及其在生物體內的作用機理，然后提出一系列開放式問題：為什么我們需要這些營養物質？它們在食物中是如何分布的？這些問題旨在激發學生的好奇心，促使他們思考生物體內這些成分的存在形式及其重要性.接下來，教師可以介紹幾種常用的化學試劑及其使用方法，如斐林試劑用于檢測還原糖、蘇丹Ⅱ染液用于檢測脂肪、雙縮脲試劑用于檢測蛋白質等，同時強調實驗操作的安全注意事項

隨后，教師應指導學生分組進行實驗，要求每組學生負責檢測不同的材料，在實驗開始前，教師引導各組學生對各自負責的材料進行觀察，并根據所學知識提出假設，如我們認為梨勻槳中含有豐富的還原糖，因為梨含有較高的甜度.然后，讓學生根據教師提供的方法，分別使用斐林試劑對梨勻漿和葡萄勻漿進行加熱處理，觀察是否有磚紅色沉淀生成；使用蘇丹Ⅲ染液檢測花生種子中的脂肪，觀察是否有橘黃色顆粒出現：使用雙縮脲試劑檢測豆漿、鮮肝提取液以及雞蛋清稀釋液中的蛋白質，觀察溶液是否變紫.實驗結束后，教師組織全班同學進行討論，要求各組匯報實驗結果.同時，教師鼓勵學生根據實驗數據驗證最初的假設，并引導他們思考實驗過程中可能遇到的問題及其原因，如圖1所示.

圖1脂肪被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色

2.2 強化實踐操作，深化知識理解

在高中生物實驗教學中，強化實踐操作是不可或缺的環節，它不僅是理論知識向實踐能力轉化的橋梁，更是深化知識理解的關鍵途徑.為此，教師應通過系統的實驗設計，指導學生親手操作，確保其在實驗過程中能夠準確掌握實驗步驟和技術要點.同時，教師還應引導學生細致觀察實驗現象，鼓勵他們記錄并分析實驗結果，從而促進其對生物學原理的深刻理解.

以人教版高中生物“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質的流動”這一實驗為例，首先，教師應向學生詳細介紹實驗的目的與意義，強調觀察葉綠體和細胞質流動的重要性，指出這是理解植物細胞生理活動的基礎.其次，教師應詳細講解實驗材料的選擇與處理方法，包括如何選取適宜觀察的蘚類葉片或黑藻葉片.同時，教師還應演示正確的裝片制作流程，從選取葉片、滴加清水到放置蓋玻片，強調各步驟細節的重要性.隨后，實驗操作過程中，教師要指導學生嚴格按照步驟進行：第一，讓學生使用鑷子小心地取出一片蘚類小葉或黑藻葉片，將其放置在盛有清水的培養皿中；第二，在載玻片中央滴一滴清水，將葉片放入其中，并用鑷子輕輕壓平，確保葉片完全展開后再蓋上蓋玻片；第三，完成裝片后，先使用低倍鏡定位目標區域，再轉換至高倍鏡仔細觀察葉綠體的形態特征及分布情況，以及細胞質的動態變化.最后，為了進一步深化學生的理解，教師還要鼓勵學生在實驗結束后進行討論與總結，讓學生分享自己觀察到的現象，并與其他同學交流觀察心得.在此過程中，教師引導學生思考：葉綠體的形態和分布，與葉綠體的功能有什么關系？植物細胞的細胞質處于不斷流動的狀態，這對于活細胞完成生命活動有什么意義？從而鞏固實驗中獲得的知識

2.3 強化觀察記錄，培養細致思維

強化觀察記錄對于提升學生的科學探究能力和科學素養至關重要.因此，在高中生物教學中，教師應引導學生在實驗過程中詳細記錄每一個步驟的具體操作、使用材料的數量、實驗條件的變化以及觀察到的所有現象，包括那些看似微不足道的細節.同時，教師還需定期檢查學生的實驗筆記，提供反饋，并指導學生如何更精確地描述觀察結果，以此促進學生科學探究素養的全面提升.

在教學人教版高中生物“淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用”這一實驗時，首先，教師可以向學生說明實驗的目的與步驟，強調觀察記錄的重要性，并分發如表1所示的實驗記錄表.同時，教師要求學生在實驗過程中認真記錄每一項內容，并指導學生如何準確描述觀察到的現象.隨后，教師可以要求學生嚴格按照實驗步驟操作，并強調每一步驟的重要性.例如，在準備兩支潔凈的試管時，教師提醒學生注意檢查試管內壁是否有殘留物質；當加入淀粉或蔗糖溶液以及淀粉酶后，教師應讓學生記錄下初始狀態，并在輕輕振蕩試管使其混合均勻后，仔細觀察并記錄溶液的顏色、透明度等特征；在保溫和加入斐林試劑之后，教師應指導學生仔細觀察溶液顏色的變化.這樣的觀察可以促使學生更加細致地注意實驗現象，并且有助于他們理解實驗現象背后的科學原理.實驗結束后，教師可以組織學生進行小組討論，分享各自的觀察記錄，并討論觀察到的現象與預期是否一致.最后，教師可以布置一項實驗報告的任務，要求學生詳細描述實驗步驟、記錄觀察結果，并基于這些數據得出結論.同時，還應要求學生反思實驗過程中可能存在的問題，并提出改進建議.這種全面而深入的總結工作，既是對實驗內容的回顧，也是對學生細致觀察和邏輯推理能力的一次綜合檢驗.

表1記錄淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用

2.4構建評價體系，注重能力內化

在科學探究能力培養視域下，構建高中生物實驗教學的評價體系不僅能夠有效衡量學生在實驗過程中的探究能力、創新思維及實踐技能，還能通過反饋機制促進學生能力的內化與提升.因此，教師應設計多維度評價指標，不僅要考核學生的實驗操作技能，更要評價其科學思維、探究精神和創新能力.同時，教師還應積極反饋，引導學生自我反思，促進能力內化，讓學生在評價中不斷進步，真正實現科學探究能力的全面提升.

3 結束語

綜上所述，科學探究能力的培養是高中生物實驗教學的重要目標.通過設計探究性實驗、強化實踐操作、細化觀察記錄以及構建多元化評價體系等多種路徑，不僅有助于學生掌握生物學基礎知識與實驗技能，還能夠激發其科學思維與創新意識，培養其細致觀察、獨立思考與問題解決的能力.未來，隨著教育理念的持續更新與教學方法的不斷創新，高中生物實驗教學將在培養科學探究能力方面展現出更加廣闊的前景.

參考文獻：

[1]段林奎.基于實驗教學創新提升學生科學探究能力的策略研究[J].考試周刊，2024（02）：1-5.

[2］時玉華.依托高中生物實驗培養科學探究素養[J].教育界，2023（18）：41-43.

[3]吳恒.指向科學探究能力的高中生物虛擬實驗教學研究[D].武漢：華中師范大學，2023.

[責任編輯：孫美齊]