創新實驗教學：高中生物學科育人的關鍵路徑

[中圖分類號] G633.91 [文獻標識碼］A [文章編號] 1674-6058（2025）23-0092-03

自2015年第一屆全國中小學實驗教學說課活動舉辦以來，各省市教育行政部門及中小學校教師積極響應，通過組織或參與實驗教學說課活動，逐步構建起“國家級一省級一市級”的多級評選機制，積累了大量優秀的實驗教學設計案例。實驗教學說課活動不僅是參賽教師展示教學風采的平臺，更是科學教育工作者交流實驗教學理念、碰撞創新思維的重要載體。通過觀摩高中生物學實驗說課展示，可系統了解展示教師的實驗教學實施情況，并據此洞察高中生物學實驗教學的現狀。筆者觀摩了2024年廣西中小學實驗說課活動高中生物組的42節說課錄像，選取典型案例進行分析，結合日常教學經驗梳理當前實驗教學實踐的優勢，反思現存的不足，提出通過創新實驗方案、優化實驗課堂、完善實驗課程及改進教學評價等策略，旨在提升生物學實驗教學質量，落實其在高中生物學教學中的育人功能。

一、實驗說課案例的特點

（一）教學理念創新，助推人才培養

世界發展對國家人才需求提出新挑戰，而國家人才需求的轉變進一步驅動基礎教育階段人才培養模式與課程實施路徑的革新。在本次實驗說課展示中，多數教師在實驗教學設計中能恰當運用當前國際科學教育界備受關注的教學理念，如STEAM教學、5E教學、項目式教學、循證教學等。在這些理念指引下，教師引導學生在實驗課堂中圍繞真實問題解決，開展科學論證與科學探究等活動，深度理解生物學核心概念，發展分析、綜合、評價和創造等高階思維，推動高效課堂的構建，以適配時代發展對人才培養的需求。

例如，有教師運用項目式學習開展“微生物培養技術”實驗教學。教師首先通過真實情境問題“溶菌酶牙膏是否具有抑菌效果\"激發學生探究興趣，明確學習任務；接著將上述項目核心問題分解為若干子問題：“如何證明溶菌酶牙膏的抑菌效果更顯著？抑菌效果如何量化呈現？溶菌酶牙膏中的有效抑菌成分是什么？”繼而將問題轉化為具體的任務活動，形成實驗方案；最后，通過科學的過程性評價方案，引導學生實施探究實驗并展評成果。學生在熟悉的項目情境中實現“做中學”，不僅培養了探究能力與批判性思維，還逐步形成高度的社會責任感。

（二）實驗器材創新，助力綠色實驗

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》在“教學建議”中明確提出，實驗設計應該多樣化，可以設計低成本、低消耗、低（無）污染的教學實驗[]。人教版高中生物學教材\"探究·實踐\"欄目中推薦的實驗器械與材料，經編寫者廣泛調研和實踐驗證，具有一定的普遍適用性，可為師生實施實驗教學提供參考，但并非唯一最優選擇。由于全國各中學所在地的氣候、地形等自然環境及生產生活條件存在差異，各地可能存在更適宜的實驗器械和材料有待發掘。部分說課展示教師立足實際，大膽創新，從實驗選材、試劑、裝置等方面進行優化，在低成本條件下開展實驗探究，使實驗更趨綠色環保。

例如，有教師引導學生觀察校園綠化植物紅花木，結合其葉片顏色與其他植物的顯著差異，鼓勵學生探究其葉片中的色素種類；部分教師在“綠葉中色素的提取和分離\"實驗中，采用當地農業常用的植物生長調節劑乙酸乙酯替代易揮發且有害的丙酮作為層析液，有效減少實驗對環境的污染；還有教師啟發學生利用廢棄的透明奶茶杯等材料自制滲透實驗裝置開展相關實驗。此類實踐不僅引導學生踐行綠色低碳的學習與生活方式，培養環保意識，更實現了教學效果與環境效益的協同提升。

（三）實驗技術創新，輔助實驗教學

20世紀末以來，通信技術與計算機技術的迅猛發展推動社會各行業實現質的飛躍，也對教育領域產生深遠影響。教育技術的創新應用隨之進入中學實驗課堂，改善了傳統實驗課堂效率偏低、可視化不足等狀況。然而，相較于物理、化學等學科，通信技術與計算機技術在生物學教學中的應用尚未充分展開。實驗教學說課活動為信息化技術在生物學實驗教學中的應用提供了良好的探索與展示平臺，展示了信息化技術與生物學實驗教學的巧妙融合，為二者的整合創新提供了諸多可借鑒的范例。

例如，有教師運用文生視頻AI技術將生物學實驗知識編制成實驗知識歌曲，既激發學生學習興趣，又便于其掌握實驗操作步驟要領；縣域中學教師借助NOBOOK虛擬實驗室開展實驗教學，有效解決了因學校實驗硬件不足導致的“聽講實驗”替代“動手實驗”問題，縮小了城鄉學校教學條件差距；針對“種群密度調查\"實驗中人工計數的難題，有教師運用手機APP“精點相機\"快速統計樣方內的個體數量，使該問題得到有效解決。這些教育信息化技術賦能實驗教學的新思路與新實踐，不僅極大豐富了實驗內容與形式，還使生物學實驗教學更具生動性、直觀性與趣味性。

二、實驗說課案例的不足及優化建議

（一）關注生產生活，由學以致用向以用致學轉變

說課展示教師具備“學以致用”的意識，能在導課時引入學生熟悉且感興趣的生產生活問題，并在實驗教學活動的最后環節引導學生運用所學實驗原理與科學方法思考問題，如結合光合作用原理分析光照對廣西隆安火龍果產量的影響、運用微生物培養與篩選方法探究中藥抑菌效果、從興奮傳導視角解析酒駕易引發交通事故的原因等。但多數教師在實驗教學的核心環節中極少提及相關的生產生活問題，導致實驗教學與生活實際在課堂多數時段處于脫節狀態，因缺乏生活邏輯與實踐應用價值，使得學生學習動力不足、參與度顯著下降。

“只有當兒童基于生活經驗形成的日常概念與學校教學期待學生形成的科學概念建立起相互聯系時，才有可能產生有意義的學習。\"[2]教師可將實驗原理與科學方法的習得與學生已有生活經驗有機融合，以項目化的形式開展實驗教學活動。將學生關注的生產生活問題分解為若干子問題，并將這些子問題對應轉化為指向真實問題解決的進階任務活動。在教師引導與學習支架支持下，學生帶著疑問逐步剖析并解決生產生活問題，同步學習實驗原理與科學方法，體驗真實探究過程，實現實驗教學活動從“學以致用”向“以用致學”的轉變。

（二）落實探究理念，由教師創新向學生創新轉變

部分教師在實驗說課中，用大量時間展示對教材經典實驗在材料、裝置及方法上的改進與創新，如通過五通注射器裝置探究酵母菌細胞呼吸、借助液滴移動刻度定量檢測反應速率等，充分體現了教師對實驗本體的研究，即關注到“教什么”的問題。但此類改進與創新實驗方案，究竟應由教師完成后交由學生復刻操作，還是由學生在實驗探究過程中，根據實際需求在教師引導下自主改進、優化形成？這涉及“怎么教”的核心問題。若實際教學中，教師僅將改進后的實驗方法生硬傳授給學生，則改進實驗方法的教學價值將大幅弱化，教學效果收效甚微。

說課展示中，常有教師提及5E教學、PBL教學及循證教學等模式，這些模式蘊含科學探究與問題解決的核心思想，表明探究式教學理念已獲得教師的普遍認同。但如何將探究式教學理念轉化為具體的課堂教學行為，仍面臨諸多挑戰。教師實施教學需以學生為中心，注重知識的形成過程，關注學生的全面發展。可通過引導學生對教材經典實驗材料與方法進行實踐嘗試與反思，開展文獻研究、實踐探究、數據分析后的反思及過程性評價等活動，促使學生自主完成必要的實驗改進與創新，實現實驗教學活動從“教師創新”向“學生創新”的轉變。

（三）還原真實探究，以科學史實驗“真做\"替代“聽講”

亞里士多德曾言：“告訴我，我會忘記；做給我看，我會記住；讓我參與，我就會完全理解。”[3]本次實驗說課的自選課題多源自教材中的學生實驗，僅有極少數說課展示涉及科學史實驗。例如，有教師展示了人教版高中生物學教材中的科學史實驗一一電刺激坐骨神經收縮實驗。在常規課堂教學中，多數教師僅通過動畫輔助講解或讓學生自主閱讀教材完成學習，幾乎不組織學生動手操作該實驗。受實驗考查形式單一、實驗硬件設施不完善等因素影響，高中生物學科學史實驗教學存在重理論輕實踐、重識記輕探究的現象。

科學史實驗不僅完整呈現了科學家的具體研究過程，更在培養學生理解科學本質、形成科學思維及探索精神方面發揮著關鍵作用。與教材中的學生實驗不同，科學史實驗是科學家為驗證假說而精心設計的探究性實驗，即便部分結論在當下看來存在偏差，但其真實反映了科學探究的曲折歷程，是開展實驗教學的優質素材。教師應積極創造條件，精心設計問題鏈，引導學生親自動手重溫科學家的探索歷程，在實踐中領悟科學的魅力與價值，真切感知科學與生活、生產及社會發展的密切聯系，實現科學史實驗教學從“聽講”向“真做”的轉變。

三、實驗說課活動啟示

（一）有深度的創新實驗方案，是落實學科育人的良好素材

教師應明確實驗方案改進的目標，發掘具有深度的創新實驗方案，使其服務于探究需求與教學實踐。首先，教師改進實驗方案的初衷，不應僅局限于打破教材固有框架以簡化操作、增強現象顯著性等，更應通過改進過程激發學生的創新意識，避免為追求展示效果、盲目求新而將簡單問題復雜化；其次，教師開展創新實驗方案教學時，需立足學生學情，在其最近發展區內搭建適宜的學習支架（如真實任務情境、有價值的進階問題等），引導學生通過自主查閱資料、調動知識儲備設計創新實驗方案，進而培養其科學精神與問題解決能力。

（二）有溫度的創新實驗課堂，是落實學科育人的主要場域

教師應充分發揮實驗課堂的育人價值，設計有溫度的創新實驗課堂，實現寓理于情、以情求真。首先，教師宜選用具有連貫性的真實情境素材，在導課、引導思考、探究及遷移應用等環節，將專業性問題轉化為生活化情境問題，使學生感受到生物學學習的樂趣及其對家庭生活、社會發展的實用價值，培養其職業理想信念與家國情懷；其次，教師需在實驗課堂中構建和諧的交流互動氛圍，鼓勵學生大膽提問、發表見解，在思想碰撞中嘗試挑戰與解決問題，讓每個學生在實驗課堂中皆有所為、有所悟、有所感、有所獲，找到屬于自己的成長坐標。

（三）有梯度的創新實驗課程，是落實學科育人的系統載體

教師應依據學生的認知發展規律，構建有梯度的創新實驗課程，以發展其科學思維與探究能力。實驗教學落實學科育人是一項長期且系統的工程，開展實驗教學不僅需聚焦創新實驗方案與課堂實踐，還需“因校制宜”開發循序漸進的創新實驗課程。例如，南寧市第三中學圍繞生物學科“真·愛”校本育人目標，生物教研組教師在教材實驗基礎上，有序實施耕讀體驗、拓展實驗、課題研究“三層進階”創新實驗課程：高一上學期通過耕讀體驗激發興趣，高一下學期借助拓展實驗訓練技能，高二以課題研究孕育創新。通過設立不同層次的實驗項目，引導學生從既定實驗方法的操作體驗逐步向實驗設計、拓展應用進階。

（四）有尺度的創新教學評價，是落實學科育人的質量保障

教師應制定實驗教學評價量規，實施有尺度的創新教學評價，并貫穿實驗教學全過程。實驗教學具有實踐性與開放性，對教師的教學掌控能力及學生的自我規劃與監控能力均提出較高要求，而確保實驗教學活動緊扣教學目標有序開展，是影響實驗教學質量的關鍵。教師在開展實驗教學前，需先明確實驗教學欲達成的育人目標，再依據目標設計任務活動及匹配的多元評價量表（涵蓋評價維度、主體、形式、時空等要素）。評價量表應明確學生在每項任務、每個步驟中的具體外顯行為，引導學生運用量表反思并優化自身實驗學習過程與成果，實現“教一學一評”一致性。

[參考文獻

[1］中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準：2017年版2020年修訂M].北京：人民教育出版社，2020.

[2」劉恩山，曹保義.普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）解讀[M].北京：高等教育出版社，2020.

[3]唐艷杰.思政課堂模擬活動何以突出教育性：以《新時代的勞動者》一課為例[J].人民教育，2019（19）：44-46.

（責任編輯 羅艷）