新課程改革背景下高中生物實驗教學研究

隨著教育改革的持續深化，新課程改革的理念正全面滲透到各學科教學中。教育部發布的《普通高中課程方案（2020年修訂）》以及《普通高中生物學課程標準（2020年修訂）》明確提出要培養學生的核心素養，強調實驗教學在學生科學思維和探究能力發展中的重要作用。這為高中生物實驗教學指明了新方向，也帶來了新的機遇與挑戰。生物學是一門以實驗為基礎的科學，實驗教學是其重要組成部分。學生在實驗中不僅能將抽象的理論知識具象化，加深對知識的理解和掌握，還能培養科學思維、探究能力、創新精神以及團隊協作能力等核心素養。然而，在當前高中生物實驗教學實踐中，仍然存在教學理念滯后、實驗條件受限、學生自主性不足等諸多問題，嚴重制約了實驗教學的質量和效果，難以滿足新課程改革的要求。基于此，深入研究新課程改革背景下高中生物實驗教學，分析現狀、剖析問題并提出優化策略，具有重要的現實意義和實踐價值，這也正是本文研究的目的所在。

1新課程改革對高中生物實驗教學的要求

新課程標準明確指出，實驗教學是培養學生生物學科核心素養的重要途徑，包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。這些核心素養要求實驗教學從以下幾個方面進行轉變。

1.1教學目標的轉變

從單純的知識傳授轉向能力培養，強調實驗教學在學生科學思維和探究能力發展中的作用。

1.2教學內容的優化

新教材增加了實驗探究的比重，涵蓋課前小實驗、課堂實驗和課后實驗，并注重從定性實驗向定性與定量結合

實驗的轉變。

1.3教學方法的創新

鼓勵教師采用邊講邊實驗、自主探究式實驗教學模式，注重學生的主動參與和實驗設計能力。

1.4教學評價的多元化

新課程標準要求將實驗過程中的探究能力、合作能力和創新能力納入評價體系，超越對實驗結果的單一關注。

2高中生物實驗教學的現狀與問題分析

2.1教學理念滯后

在當前高中生物實驗教學中，部分教師仍局限于傳統的“驗證性實驗”模式。這種模式的特點是以實驗結果為導向，強調學生按照既定步驟操作以達到預期結論，忽略了實驗教學的真正價值，即在實驗過程中培養學生的科學思維和探究能力。新課程改革倡導以學生為中心的教學理念，然而，在實際操作中，教師往往習慣于將實驗教學視為理論知識的附屬環節而非獨立的思維訓練場。實驗教學變成了機械重復的操作過程，而非激發學生提出問題、分析問題和解決問題的機會。這樣的教學理念顯然與新課程改革的目標背道而馳，既無法幫助學生形成科學探究的意識，也限制了其批判性思維的發展。更深層次地看，這種滯后理念的存在，反映了部分教師對新課程改革內核理解的不足，以及對實驗教學在學生成長中重要作用的認識偏差。

2.2學生自主性不足

盡管實驗教學本應是學生主動參與、積極思考的過程，但在實際課堂中，學生往往被動地按照教師設計的實驗步驟完成操作。這種“程序化”的實驗方式，將學生的角色被簡化為“執行者”而非“探索者”。學生缺乏自主設計實驗的機會，這直接削弱了他們在實驗過程中獨立思考和創新嘗試的能力。更為關鍵的是，這種模式還剝奪了學生對實驗本身的興趣和熱情，使實驗教學失去了原本應有的吸引力，學生的實驗探究能力無法在這樣的環境中得到有效培養，而這正是新課程改革所強調的核心素養之一。從根源上看，導致這一現象的原因不僅僅是教師的教學理念問題，還與教學設計中對學生主體地位的忽視密切相關。

2.3實驗條件受限

實驗條件的不足是制約高中生物實驗教學發展的重要瓶頸。部分學校的實驗室設備陳舊，儀器數量不足甚至缺失，這極大地限制了實驗教學的可能性。實驗材料的準備不到位或不充分，也使得許多實驗難以達到預期效果，最終影響了實驗教學的質量，并挫傷了學生對實驗的興趣和信心。此外，一些學校缺乏科學的實驗室管理制度，實驗器材的使用和維護缺乏規范性，松散的管理方式進一步加劇了實驗條件的短缺問題。這些問題在一定程度上反映出教育資源分配的不均衡，也暴露了部分學校在實驗教學上的投入不足。

2.4教學進度與實驗內容的矛盾

高中生物課程內容的廣度和深度與實驗教學時間的有限性之間的矛盾，是當前實驗教學中普遍存在的問題。生物學科實驗項目繁多，許多實驗具有較高的操作復雜性和理論難度。然而，受課程安排的限制，實驗教學往往被壓縮，甚至在某些情況下被完全忽略，導致教師不得不在教學進度與實驗教學之間做出權衡，而實驗教學常常成為被犧牲的一方。實驗教學一旦缺失，將會使學生對理論知識的理解深度大打折扣，并剝奪他們通過實踐提升能力的機會，最終使得教師也對實驗教學產生輕視，進一步加劇實驗教學形式化的傾向。

2.5實驗教學環境缺乏探究性

實驗教學環境的單一化和形式化，使學生在實驗課堂中難以感受到真正的探究樂趣。部分教師在實驗教學中，也未能為學生營造多樣化的實驗情境，實驗教學往往流于形式，成為單純的操作任務。實驗教學本應是一個充滿探索和發現的過程，但當實驗環境缺乏開放性和多樣性時，學生的好奇心和求知欲就很難被激發。此外，過于單一化的實驗環境也無法為學生提供足夠的挑戰和思維空間，使得實驗教學的育人價值大打折扣。

3高中生物實驗教學的優化策略

針對上述問題，本文提出以下優化策略，以提升高中生物實驗教學的有效性。

3.1更新教學理念，提升教師實驗素養

更新教學理念與提升教師實驗素養是優化高中生物實驗教學的基礎所在，這一過程需要從觀念轉變入手，逐步深化至能力提升與實踐改進。首先，教師應從傳統的知識傳遞者角色中走出來，重新定位為學生學習的引導者與支持者，這種轉變要求教師摒棄以“結果導向”為核心的教學觀念，更多地關注學生在實驗過程中的思維發展與探究能力培養。只有當教師認識到實驗教學的真正價值在于激發學生的科學興趣、鍛煉其獨立思考和解決問題的能力時，教學理念的更新才會真正落到實處。此外，提升教師的實驗素養不僅需要理論層面的理解，還需要實踐操作層面的能力增強。學校和教育部門應定期組織針對生物實驗教學的專項培訓，幫助教師掌握現代實驗技術和設備的使用方法，同時強化實驗教學設計的創新能力，使其能夠根據不同教學內容和學生特點設計更具針對性和啟發性的實驗活動。與此同時，教師還須在教學實踐中不斷反思與改進，通過觀察學生的實驗表現和反饋，調整自身的教學方法，逐步積累經驗，形成適合自身風格且契合新課程改革要求的實驗教學模式。除了外部支持，教師個人也應主動參與專業學習，關注生物學科的前沿動態和實驗教學的新趨勢，不斷拓寬視野，為學生創造更加豐富多樣的實驗體驗。只有將理念更新與能力提升相結合，教師才能在實驗教學中發揮更大的引導和促進作用，推動學生核心素養的全面發展。

3.2創新實驗教學模式，增強學生參與感

創新實驗教學模式以增強學生的參與感，需要從教學結構的調整和實驗形式的豐富兩個層面入手，真正讓學生在實驗中成為主動的學習者。首先“邊講邊實驗”模式能夠有效地將知識講解與實驗操作相結合，避免理論與實踐的割裂。這種模式要求教師在知識講授過程中，及時引入相關的實驗操作環節，讓學生在動手的同時理解理論背后的科學原理。例如，在講解某個實驗過程時，可以引導學生觀察實驗現象或進行簡單的實驗操作，將抽象的知識具象化，使學生加深對知識的理解，并保持對實驗過程的專注和興趣。其次，實驗教學的創新還需要引入更多開放性和探究性的實驗活動，為學生提供更大的自由度和選擇權。在這些實驗中，教師可以提出開放性的問題情境，引導學生根據問題特點自主設計實驗方案，并在操作中不斷調整思路和方法，不斷激發學生的好奇心和求知欲，培養其創新意識和科學思維能力。為了讓這一模式真正落地，教師需要在實驗前講解實驗設計的基本原則和注意事項，在實驗后組織學生進行反思與討論，鞏固學習成果。在這種模式下，實驗課堂將不再是單純的知識驗證場，而是一個充滿探索與創造的學習空間，學生的學習熱情和參與感也會得到顯著提升。

3.3優化實驗內容與步驟，提高課堂效率

優化實驗內容與步驟以提高課堂效率，需要教師在課前、課中和課后三個環節做出更精細化的安排，讓實驗教學既高效又有深度。課前的充分準備是關鍵，教師應從實驗材料的整理和步驟的優化入手，確保實驗過程流暢無阻。以“葉綠體色素提取與分離”這一實驗為例，教師可以提前提取色素液并妥善保存，避免課堂時間被冗長的準備環節占用，讓學生將更多精力集中于核心實驗步驟和現象觀察。此外，實驗步驟的設計也需要更加合理，既要突出重點又要避免不必要的重復操作，幫助學生在有限時間內完成對實驗原理和技術的深入理解。在課堂教學過程中，可適當引入一些信息化工具。比如，提前錄制好實驗操作視頻并分享給學生，讓他們對實驗流程有一個初步的了解；或是制作結構清晰的電子表格，將實驗數據記錄與分析的任務明確分配，方便學生在操作時有條不紊。課后，利用線上平臺收集學生的實驗報告和反饋，根據學生在實驗中的表現進行針對性地指導和補充說明。上述方式可以讓學生在實驗中獲得更完整的學習體驗，真正實現知識與技能的雙重提升。

3.4加強實驗條件保障，創造探究性環境

加強實驗條件保障以創造探究性環境，需要從實驗室硬件條件的完善、制度管理的優化到教學手段的創新等多方面入手，形成一個有機的支持體系，讓學生能夠真正沉浸在科學探究的氛圍中。實驗室建設是基礎，學校應根據課程需求和學科特點逐步補齊關鍵設備，定期對現有儀器進行維護更新，以免因設備老化或短缺影響實驗教學的正常開展。同時，實驗室管理制度的科學性直接關系到資源的使用效率，建議建立一套靈活但有序的管理機制，既要合理安排實驗室的使用時間，又要明確設備借用、維護和損耗記錄的流程，以最大限度地延長設備的使用壽命。在硬件條件暫時無法完全滿足需求的情況下，可嘗試將虛擬仿真實驗與實際操作相結合的方式引入課堂。虛擬仿真實驗能夠為學生提供一個低風險、高重復性的練習平臺，尤其在操作復雜或資源稀缺的實驗內容中，其作用更為顯著。虛擬仿真實驗既能彌補硬件條件的不足，又能幫助學生在短時間內熟悉實驗步驟和原理；而實際操作則能讓學生直觀感受實驗現象，鍛煉動手能力。兩者相輔相成，能夠有效提升實驗教學的整體效果。此外，實驗室的環境布置也不容忽視。應適當增加一些與學科相關的標識或裝飾，營造出濃厚的科研氛圍，這有助于激發學生的探究興趣。當硬件設施、管理制度和教學手段相互配合時，實驗室才能真正成為一個支持學生科學探究的理想場所，為培養學生的創新精神和實踐能力奠定堅實的基礎。

3.5注重實驗過程評價，培養科學探究能力

在實驗教學中，注重實驗過程評價是培養學生科學探究能力的重要抓手。這不僅需要教師轉變傳統的評價觀念，更需要在實踐中精心設計評價方式，使其貫穿于實驗教學的始終。實驗設計能力是科學探究的核心，教師應關注學生在實驗前期的思路梳理和方案制定，鼓勵他們提出假設、設計變量并規劃操作步驟，而非單純依賴教材中的固定流程。對于問題解決能力的培養，可從實驗中可能出現的意外情況入手。教師不妨引導學生思考如何調整操作或改進實驗方案，而不是簡單地提供標準答案，讓學生在解決問題的過程中逐步形成科學思維。團隊合作能力同樣是實驗教學中不可忽視的部分。實驗過程通常需要小組協作，教師可以觀察學生在分工、溝通和協同中的表現，并在適當時機給予指導，幫助他們認識到團隊合作對科學探究的重要性。在具體的評價實施中，教師可以結合觀察記錄、學生實驗日志以及小組討論成果等多種形式，全面了解學生在實驗過程中的表現，而不局限于實驗結果的對錯。同時，評價的反饋也應具有激勵性和指導性，教師可以借助課堂討論或個別交流的方式，指出學生在實驗過程中的亮點和不足，并提出具體改進建議。這樣的評價方式不僅能夠讓學生更加重視實驗的過程性價值，還能夠激發他們主動參與和深入思考的熱情，從而在潛移默化中提升科學探究能力，為未來的學習和研究奠定良好的基礎。

3.6精選實驗內容，合理平衡教學進度

精選實驗內容并合理平衡教學進度，需要教師在教學設計中做到心中有數、手中有策，既要緊扣教學目標，又要充分考慮學生的實際接受能力和實驗條件的限制。實驗內容的選擇不宜貪多求全，而應注重精練和針對性，優先挑選那些能夠突出學科核心概念、培養關鍵能力的實驗作為教學重點。對于難度較大的實驗，教師可以采用演示實驗或虛擬實驗的方式進行補充，這種做法既可以降低學生因操作復雜性而產生的畏難情緒，又能夠讓他們通過觀察和模擬掌握實驗的核心原理，從而為后續的深入學習打下基礎。而對于那些具有重要教學意義的實驗，則需要給予學生充足的時間和空間進行動手操作，讓他們在親身實踐中感受科學探究的過程，在不斷地試驗和調整中加深對知識的理解。在實際教學中，還須平衡好實驗內容與教學進度。既不能因為實驗耗時而影響課程整體推進，也不能為了趕進度而壓縮實驗環節。教師可以根據課程安排將實驗適當分層或分階段進行，比如，將基礎性實驗安排在知識點講解之前，激發學生的興趣和思考；而將綜合性實驗放在知識點學習之后，以鞏固和拓展學生的理解。與此同時，還可以考慮學生的能力差異，設計不同層次的實驗任務，讓每個學生都能在適合自己的節奏中獲得成長。合理精選實驗內容并平衡教學進度，不僅能提高實驗教學的效率，還能讓學生在科學探究中收獲更多成就感和自信心，從而真正實現教學目標與學生發展的雙贏。

4優化“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”實驗案例

以“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”實驗為例，整個實驗的實施過程可以分為課前準備、課堂操作以及數據分析與討論三個階段，每個階段都需要針對性地優化，確保實驗教學既科學嚴謹又高效有序。

在課前準備階段，教師需要提前錄制關于移液槍和分光光度計操作的視頻教程，并將其分發給學生以便課前學習。移液槍和分光光度計是該實驗的核心工具，操作的準確性直接影響實驗結果。因此，視頻中應詳細講解儀器的使用步驟、注意事項以及可能出現的常見問題，幫助學生提前熟悉設備操作。接下來，需要準備好實驗材料。實驗中使用的蛋清、果汁等材料可能因氣泡或雜質影響檢測的準確性，因此需要在實驗前進行處理。蛋清可通過靜置去除氣泡，果汁則須通過過濾去除懸浮物。在課前做好充分的準備，可以減少課堂上不必要的耗時，也能保證實驗結果的可靠性，為學生的后續操作打下基礎。

課堂實施環節是實驗的核心部分。學生被分為若干小組，每組分別負責糖類檢測、脂肪檢測和蛋白質定量測定的某一部分實驗。在糖類檢測部分，學生需要熟練使用斐林試劑對果汁中的還原糖進行檢測，觀察溶液顏色變化并記錄結果；在脂肪檢測部分，則需要學生利用蘇丹IⅢ染色法對樣品中的脂肪含量進行顯色觀察；而蛋白質定量測定部分，學生須使用雙縮脲試劑配合分光光度計，測定不同濃度蛋白質溶液的吸光度值并繪制標準曲線，在這個過程中，教師的指導重點應放在關鍵步驟的科學依據和操作細節上。在糖類檢測中，引導學生思考為什么斐林試劑能夠與還原糖發生顯色反應；在蛋白質定量測定中，強調分光光度計的波長選擇與蛋白質吸光特性的關系。通過以上引導方式，幫助學生理解實驗背后的科學原理。

實驗結束后，需要組織學生共同對數據進行分析與討論，學生將各自小組的實驗數據匯總，輸入到電子表格中，并利用信息化工具生成柱狀圖或折線圖等圖表。在蛋白質定量測定部分，學生需要結合繪制的標準曲線，計算未知樣品的蛋白質濃度。教師應引導學生對比不同實驗部分的數據，分析可能存在的誤差來源，例如試劑用量的偏差、樣品處理得不充分或儀器操作中的細微誤差。在討論環節，還可以讓學生提出改進建議，比如脂肪檢測中可以嘗試更高效的染色方法，或是在糖類檢測中引入定量分析手段。這樣既能鞏固實驗知識又能培養學生發現問題、解決問題的能力，進一步提升學生的科學探究綜合素養。

5結語

綜上所述，新課程改革為高中生物實驗教學注入了新的活力，同時也帶來了更多的挑戰。實驗教學作為提升學生核心素養的重要環節，要求教師在教學理念、方法和實踐上持續探索與改進，只有不斷優化實驗設計、激發學生的主動性以及改善實驗條件等，才能讓實驗教學更貼近學生的成長需求，更好地助力學生全面發展。

（作者單位：海南中學）