创新高中生物实验教学 落实科学探究素养培养

王清刚

（甘肃省武威第六中学，甘肃武威 733000）

基于生物学科的特点以及生物核心素养下的要求，积极开展生物实验教学，依托生物实验强化学生的探究素养，已经成为当前高中生物课堂教学的必然趋势。基于传统高中生物实验教学存在的诸多不足，在生物实验教学中突破单一的主题内容，综合融入生物实验学习资源，灵活选择多样化的生物实验教学模式，可促使学生在多样化的生物实验学习中通过观察、思考、交流等过程，最终在实验学习中达成既定的知识目标，并在学习中促进思维的发展，提升学生的探究能力等，最终落实生物科学探究素养下的教学要求。

一、科学探究素养下高中生物实验教学现状

最新的《高中生物课程标准》不仅明确了生物实验教学的重要性，也对其提出了更高的要求：依托生物实验观察、操作、分析、总结和归纳等，促进生物学科素养的有效落实。但在实际教学中，受到多种因素的影响，高中生物实验教学现状不甚理想，依然存在诸多问题：

第一，生物实验教学活动比较少。现阶段，受到升学压力的影响，高中生面临的学习任务比较繁重。与此同时，教师在开展课堂教学时也面临着教学任务繁重、教学课时少的尴尬现象。在这种情况下，高中生物教师在开展课堂教学时，基本上都是围绕高考的要求，按照教材上的内容进行知识灌输、讲解，没有多余的课时开展生物实验教学。还有部分生物教师由于束缚在应试教学理念下，对生物实验教学价值认知存在偏差，甚至错误地认为实验教学会浪费学生的时间。可以说，当前高中生物教师缺乏积极性和主动性，只是按照教材上的实验内容进行简单的讲解，这不仅制约了生物实验教学质量的提高，也阻碍了生物核心素养的具体落实。

第二，实验教学模式单一。基于探究素养下的要求，高中生物教师必须灵活开展实验教学，引导学生在多样化的实验探究中完成既定的教学目标。当前，由于高中生物教师一直束缚在传统的教学理念下，没有充分认识到意识到生物实验的重要性，选择的实验教学方式也非常单一、滞后，基本上都是按照教材上的实验内容进行口头讲解或者进行验证实验。而学生则始终停留在“听实验、观察实验”的状态下，并未真正参与到生物实验学习中。这不仅无法从整体提升生物实验的教学效果，也无法充分激发学生的学习热情，难以满足生物核心素养下的实验教学目标。

第三，生物实验并未与生活互动。在高中生物教学中，实验不仅仅是课程内容的补充、延伸，也是生物与生活的互动和连接。在调查中发现，部分高中生之所以生物探究意识弱，最为主要的原因就是“单纯地为了考试而学习，无法将生物实验与实际生活联系起来”。在这种情况下，单纯的理论性实验内容，致使实验课程内容枯燥无味，难以激发学生的探究兴趣，严重阻碍了学生探究素养的培养。

第四，缺乏生物实验的基础设施。生物实验教学能够有效展开，建立在完善和健全的实验设施上。部分高中学校的领导者、教师没有意识到生物实验教学的重要性，更加关注知识教学。在这种育人理念下，常常将主要的教学设施建设集中在课堂教学中，致使生物实验投资不够，出现了实验设备不完善、陈旧等现象。在这种情况下，生物实验教学难以有效开展，严重制约了生物实验教学的效果［1］。

二、优化高中生物实验教学，培养科学探究素养

（一）基于科学探究素养深化实验教学内容

以往，高中生物教师基本上都是按照教材上的实验内容、实验步骤等按部就班地进行验证实验，致使生物实验教学效果不佳，难以促进学生的科学探究素养。基于此，高中生物教师在优化实验教学时，应指向科学探究素养的要求，结合教材上的生物实验内容，深化实验教学内容，给学生提供一个思考、交流、探究的平台、空间，旨在激发学生的科学探究欲望，促进探究素养的有效落实。例如，在“观察洋葱表皮细胞质壁分离以及质壁分离复原”的生物实验中，为了培养和发展学生的科学探究素养，教师可以带领学生开展一个演示性实验，并结合实验内容、学生的实际情况等对实验内容进行深化，引导学生朝着更深的方向进行探究。具体来说，教师引导学生结合演示性实验的内容思考“是否可以简化实验操作方法以提高实验效率；在具体的实验中，是否可选择其他的试剂代替蔗糖溶液；在实验中是否可选择其他植物的细胞代替洋葱的紫色外表皮细胞”等问题。如此，通过这三个问题，教师可以引导学生更加深入地了解实验教学内容，促使学生结合所学的知识围绕实验现象进行思考，并据此设计实验方案，在新实验探究中解决这些问题。在这一过程中，教师对生物实验内容进行了拓展和延伸，学生则在教师的引导下通过自行设计新实验方案开展实验探究等，在循序渐进中培养了自身的科学探究素养。

（二）基于科学探究素养创设实验情境

在调查中发现，影响课堂教学效果的因素众多。教学环境作为其中最为重要的一环，是激发学生学习兴趣、构建高效课堂的关键。而创设生动形象的教学情境，则是营造课堂教学环境的重要手段，也是培养学生科学探究素养的重要保证。这主要是因为在传统的生物实验教学中，如果教师一味地束缚在“讲实验”模式下，学生就会产生依赖感，难以在思考、探究中促进科学探究素养的落实。基于此，面对科学探究素养下的要求，高中生物教师在培养学生科学探究素养时应结合生物实验教学内容，给学生设计出具有探究性的实验情境，以便于学生在探究情境中达到既定的教学目标。例如，在“基因指导蛋白质合成”的实验教学中，为了发展学生的科学探究素养，教师可以利用多媒体信息技术将DNA 转录、翻译的过程直观、形象地展示出来。之后，教师再结合这个情境给学生设计一些探究性问题，如DNA 转录、翻译过程的模板是什么？该模板最终的去向是什么？DNA 转录、翻译中需要什么材料并得到什么产物？为了保证DNA 转录、翻译过程的顺利完成，需要什么酶参加？DNA 转录、翻译过程中的不同特点是什么？如此，通过创设一些针对性的教学情境，教师能够有效激发学生的思考和探究欲望，促使其在问题情境的引导下促进科学探究素养的落实［2］。

（三）基于科学探究素养开展实验讨论

基于生物科学探究素养的内涵，高中生物教师在优化实验教学时要尊重学生的课堂主体地位，围绕生物实验展开讨论，促使学生在交流和讨论的过程中完成生物实验的深度学习。同时，学生在生物实验讨论中不仅了解到其他学生的想法，也促进了自身思维能力的发展，为科学探究素养奠定了坚实的基础。基于此，高中生物教师在开展实验教学之前，应结合具体的生物实验内容并指向科学探究素养的要求为学生设计出具有思考性、探究性的实验内容；接着，将全班学生划分为几个学习小组，并为学生营造一个轻松、愉悦的实验环境，引导学生在操作实验、观察实验以及交流讨论中完成生物实验的探究学习。例如，在“DNA 是主要的遗传物质”生物实验中，为了培养和发展学生的科学探究素养，教师可以结合具体的实验内容、本课知识点等设计“你们认为DNA 的本质是什么，它们可能具备什么特点”等探究性问题，接着引导学生以小组的形式带着疑问操作、观察和记录实验。之后，教师可以引导学生结合生物实验过程，围绕既定的问题展开交流和讨论，或者围绕生物实验中的争论点、不同意见进行讨论。长此以往，学生在实验交流和讨论的过程中完成了生物实验的高效学习，同时在思考讨论中提高了自身的思维能力，进而促进了科学探究素养的有效落实。

（四）基于科学探究素养设计实验方案

以往，高中生物教师在开展实验教学时基本上都是按照教材上的内容进行的，无法拓宽学生的知识面，阻碍了科学探究素养的有效落实。面对科学探究素养下的要求，高中生物教师在优化实验教学时必须跳出教材内容的限制，给学生提供生物实验材料、实验仪器等，引导学生结合所学的生物知识科学合理地设计实验方案、制定实验步骤等。如此不仅增添了生物实验教学的“活力”，也促使学生在设计实验方案的过程中强化自身的科学探究素养。例如，在“培养液中酵母菌种群数量的变化”生物实验中，为了发展学生的科学探究素养，教师可以为学生准备相关的实验仪器、实验材料等；接着，将全班学生划分为几个实验小组，引导学生在小组讨论中形成基本的实验设计思路。之后，教师要引导学生按照设计好的思路构建出具体的生物实验框架，并逐渐细化，最终成为一个系统化的生物实验方案［3］。如此一来，学生在自主设计生物实验方案的过程中不仅内化了所学的生物知识，也在思考、设计实验方案的过程中培养和发展了自身的科学探究素养。

（五）基于科学探究素养开展生活实验

生物学科与实际生活息息相关，新课程标准要求生物教师应遵循“学以致用”的原则，立足于生物与实际生活的内在联系，旨在提升学生的知识应用能力。同时，将生物学科与实际生活结合起来也是强化学生探究素养的关键。因此，高中生物教师在优化实验教学时必须在实验中融入生活化元素，使得生物实验更加“接地气”，最终促使学生在生活化的实验探究中完成既定的学习目标，并真正促进科学探究素养的落实。例如，在“人群中的遗传病”生物实验教学中，为了发展学生的科学探究素养，教师可以借助生活实验模式给学生提供两个选题：对本学校学生展开调查，了解红绿色盲的发病情况、学生深度近视发病情况等。此实验内容与学生的实际生活相贴近，不仅激发了学生的探究欲望，也促使学生在探究中培养和发展了自身的科学探究素养。

（六）基于科学探究素养设计开放性实验

面对科学探究素养的要求，高中生物教师不仅仅要重视教材上的实验教学，还应从实际出发，结合教学内容、学生的认知情况等积极开展开放性实验，给学生布置一些小创新、小发明、小调查等探究实验作业类型，引导学生在开放性生物实验操作中发展自身的科学探究素养。例如，在“果酒和果醋的制作”教学之后，由于该实验时间比较长且生物实验课时有限，单纯地依靠课堂很难完成既定的实验教学。面对这一现状，高中生物教师在优化实验教学时，可引导学生在课下自行搜集实验资料，选择自己喜欢的水果，利用课余时间制作果酒。此外，为了发展学生的科学探究素养，教师在优化实验教学时还应结合当地的课程资源，引导学生在课下积极开展社会实践调查、生物科学小实验、生物技术小制作等。如此一来，不仅丰富了生物实验教学手段，也促使学生在多样化、开放性的生物实验探究中培养和发展了自身的科学探究素养。

（七）基于科学探究素养量化实验评价

学科核心素养下，教师在优化课堂教学时要关注学生的全面发展、长远发展。基于此，为了真正发展学生的科学探究素养，教师还应从传统的实验评价模式下解放出来，对其进行优化和改进。一方面，量化实验评价标准。以往高中实验教学评价的标准常常局限在实验结果上。而在科学探究素养下，教师在实施评价时，不仅仅要关注实验结果评价，还应关注实验过程评价，包括能否独立完成实验、是否科学观察实验、是否如实记录实验数据、是否对实验进行概括和归纳、是否与他人进行交流、是否在实验中产生新的观点、是否在实验中提出值得探究的问题等，使得实验教学评价更加全面、客观，能够激发学生的实验探究激情。另一方面，基于科学探究素养的要求，教师在对学生进行评价时不能局限于学生在实验学习中的不足之处，而是仔细观察每一位学生的表现，并结合不同学生的实际情况进行激励性、肯定性的评价，使得班级中所有学生在肯定和鼓励中强化科学探究的自信心［4］。

三、结语

综上所述，随着新课程改革的不断深入，重视生物实验教学并依托生物实验强化学生的科学探究素养已经成为一线生物教师关注和研究的重点。基于此，高中生物教师必须从传统的生物实验教学模式下解放出来，紧紧围绕科学探究素养的内涵，深化生物实验教学内容、创设生物实验情境、开展生物实验讨论、自行设计生物实验方案、开展生活化生物实验、实施开放性生物实验等，并构建与其相契合的实验评价模式，促使学生在有效的生物实验学习中培养和发展自身的科学探究素养。