优化实验，让生物课堂培养学生探究能力

摘 要：随着新课程改革的深入，生物教学不再局限于知识的传授，而更加注重学生探究能力的培养。实验教学作为生物教学中不可或缺的一部分，在培养学生探究能力方面发挥着至关重要的作用。本文旨在探讨如何通过优化生物实验教学，提升学生的探究能力，并提出具体的策略与案例，以期为生物教学实践提供参考。

关键词：生物课堂；实验教学；探究能力；优化策略

生物学是一门以实验为基础的自然科学，实验教学不仅是生物教学的重要组成部分，更是培养学生科学探究能力、创新思维能力和实践操作能力的重要途径。然而，在当前的生物教学中，实验教学往往存在一些问题，如实验内容单一、实验方法陈旧、学生参与度不高等，这些问题严重制约了学生探究能力的发展。因此，优化生物实验教学、提升学生的探究能力，成为当前生物教学改革的重要任务。

一、生物实验教学在培养学生探究能力中的重要性

（一）提升学生实践操作能力

在生物实验的广阔舞台上，学生被赋予成为小小科学家的角色，而这一过程的核心便是他们实践操作能力的提升。这一能力不仅是科学探索的基石，更是培养学生动手能力、观察力和数据敏感性的关键环节。首先，实验仪器的使用是实践操作能力的直接体现。从基础的显微镜调焦、试管振荡，到复杂的PCR仪操作、电泳仪分析，每一种仪器的掌握都需要学生细心学习、反复练习。在这个过程中，学生不仅要了解仪器的构造和工作原理，更要学会如何安全、准确地操作它们，以获取可靠的实验结果。这种技能的积累，不仅让学生在实验中更加得心应手，也为他们将来在科研或工作领域中的实践应用打下了坚实的基础。其次，实验步骤的掌握是确保实验顺利进行的关键。生物实验往往涉及多个步骤，每一个步骤的失误都可能导致实验结果的偏差。因此，学生需要严格按照实验指导书或教师的要求，认真执行每一个步骤，包括试剂的配制、样品的处理、反应条件的控制等[1]。在反复练习的过程中，学生会逐渐形成对实验步骤的深刻记忆和熟练掌握，从而提高实验的成功率和准确性。同时，实验现象的观察也是实践操作能力的重要组成部分。生物实验中往往会出现各种丰富多彩的现象，如颜色的变化、沉淀的生成、气体的释放等，这些现象不仅是对实验结果的直观反映，也是学生理解生物学原理的重要途径。因此，学生需要具备敏锐的观察力，能够及时发现并准确描述实验现象，为后续的数据分析和结论得出提供有力支持。最后，实验数据的记录是科学实验的必要环节。学生需要学会使用科学的记录方法，如表格、图表等，将实验过程中收集到的数据进行整理和分析。在记录数据时，学生需要保持客观、准确的态度，避免主观臆断和误差的引入。通过反复练习和教师的指导，学生将逐渐掌握数据记录的技巧和方法，提高数据处理和分析的能力。

（二）培养学生团队合作精神

在生物实验教学的多彩画卷中，分组实验无疑是其中一抹亮丽的色彩。这一教学模式不仅丰富了实验课堂的互动形式，更在潜移默化中培养了学生的团队合作精神和沟通能力，为他们未来在复杂多变的社会环境中立足奠定了坚实的基础。首先，分组实验为学生提供了一个团队协作的舞台。在小组内，每个成员都扮演着不可或缺的角色，无论是负责实验设计的“智囊团”，还是操作仪器的“执行者”，抑或是记录数据的“细心人”，都需要紧密配合，共同努力。这种团队协作的模式，让学生深刻体会到“众人拾柴火焰高”的道理，学会如何在团队中发挥自己的长处，同时也尊重并欣赏他人的贡献。在共同解决问题的过程中，学生会逐渐形成相互信任、相互支持的团队氛围，这种氛围对于培养他们的团队合作精神至关重

要[2]。其次，分组实验为学生提供了提高沟通能力的锻炼机会。在小组内，成员之间需要频繁地进行交流，包括实验思路的探讨、实验步骤的确认、实验现象的分享以及实验数据的分析等，这些交流不仅有助于确保实验的顺利进行，更让学生在实践中学会如何有效地表达自己的观点，如何倾听他人的意见，并在此基础上达成共识。通过不断沟通实践，学生的沟通能力将得到显著提升，他们能够更加自信、流畅地与他人进行交流和合作。

二、优化生物实验教学的策略

（一）更新实验内容，贴近生活实际

传统的生物实验内容往往比较陈旧，与现实生活脱节。为了激发学生的学习兴趣和探究欲望，教师应及时更新实验内容，选择贴近生活实际、具有时代特色的实验项目[3]。

例如，在生物课堂教学中可以通过引入一系列贴近现实生活的实验项目，如环境污染对生物影响的研究以及食品安全检测等，深化学生对生物学知识的理解和应用，让他们深切感受到生物学这门学科与现实世界的紧密联系，从而激发他们探索未知、关注社会的热情。首先，关于环境污染对生物影响的研究实验，可以选取不同的污染物（如重金属、塑料微粒、农药残留等）作为研究对象，通过模拟或实地采集受污染的环境样本（如土壤、水体、空气等），观察并分析这些污染物对特定生物（如植物、水生生物、昆虫等）生长发育、生理机能乃至遗传特性的影响。这样的实验设计，不仅让学生直观地看到环境污染的严重后果，也促使他们思考如何减少污染、保护生态环境。在实验过程中，学生需要运用所学的生物学知识，设计实验方案、收集数据、分析结果，这一系列流程不仅锻炼了他们的科研能力，也培养了他们的环保意识和责任感。其次，食品安全检测实验是另一个将生物知识应用于现实生活的生动例子。在这个实验中，学生可以学习使用各种生物学方法和技术（如微生物培养、酶联免疫吸附试验、分子生物学检测等），对食品中的有害物质（如细菌、病毒、农药残留、重金属等）进行检测和分析。通过亲手操作，学生不仅能够掌握食品安全检测的基本流程和技术要点，还能够深刻认识到食品安全对于人类健康的重要性。此外，这类实验还鼓励学生关注食品安全问题，学会在日常生活中做出明智的选择，保护自己和家人的健康。

通过这些贴近现实生活的实验项目，生物课堂不再是抽象的理论讲解和枯燥的知识灌输，而是变成了一个充满探索乐趣和实用价值的实践场所。学生在实验中不仅学到了知识，更学会了如何将知识转化为解决实际问题的能力。这种能力的培养，对于他们未来的学习和工作都具有重要的意义。同时，这些实验项目也让学生更加关注社会问题，增强了他们的社会责任感和使命感。

（二）创新实验方法，提高实验效果

传统的生物实验方法往往比较单一，缺乏创新性和趣味性。为了提高学生的实验参与度和探究能力，教师应积极创新实验方法，采用多样化的教学手段和实验技术。

例如，在讲解细胞分裂这一复杂而微妙的生物学过程时，可以应用多媒体技术为学生打开一扇通往微观世界的窗。通过精心设计的动画模拟，学生仿佛置身于细胞的内部，目睹了染色体这一遗传信息的载体如何在细胞分裂的舞台上演绎着复制与分离的精彩剧目。动画中，随着细胞周期的推进，染色体的形态变化被细腻地呈现出来：它们从松散的染色质状态逐渐凝聚成紧致的染色体形态，随后在酶的催化下完成DNA的精确复制。这一过程，如同微观世界的精密舞蹈，既展示了生物体遗传信息的稳定性与连续性，又揭示了其背后复杂而精细的分子机制。紧接着，动画展示了染色体的行为变化，随后细胞一分为二，每个新生成的细胞都获得了与亲代细胞相同的遗传信息。这一过程不仅让学生直观地理解了细胞分裂的基本过程，更深刻地感受到了生命体在生长、发育、繁殖过程中所展现出的惊人精确性和复杂性。此外，对于那些因实验条件限制、操作难度高或存在安全隐患而难以在课堂上实际操作的实验，多媒体技术提供了完美的解决方案。学生可以在虚拟实验室中，通过模拟软件或在线平台，安全、便捷地完成实验学习。他们可以在虚拟环境中自由探索、尝试不同的实验条件，观察并记录实验现象，从而更加深入地理解生物学原理和知识。这种基于多媒体技术的教学模式，不仅丰富了教学手段、提高了教学效果，更重要的是激发了学生对生物学的兴趣和热情，他们不再是被动的知识接受者，而是成为主动的探索者和发现者。在探索生物奥秘的过程中，他们不仅增长了知识、提升了能力，更培养了科学精神和创新思维。

（三）强化实验过程管理，确保实验安全

生物实验过程中存在一定的安全风险，因此教师应加强实验过程管理，确保实验安全。首先，要制定详细的实验操作规程和安全注意事项，并对学生进行安全教育和培训；其次，要定期检查实验设备和药品的完好性和安全性；最后，要设立安全监督员或小组长，负责实验过程中的安全监督和应急处理。

例如，在进行“微生物培养与观察”这类实验项目时，教师应格外重视实验过程的安全管理。首先，需制定详尽的实验步骤流程，明确每一步的操作规范，特别是关于无菌操作的细节，如正确穿戴实验服、佩戴口罩与手套，以及使用酒精灯进行接种环的灭菌等。同时，附上详细的安全注意事项，提醒学生注意实验中的潜在危险，如生物样本的潜在致病性、化学品（如消毒剂）的误用风险等，并进行针对性的安全教育培训，增强学生的安全意识和自我保护能力。其次，定期检查实验室内所有设备，如显微镜、超净工作台、培养箱及灭菌锅等，确保它们处于良好工作状态，避免设备故障导致的安全事故。对于实验所需的药品和试剂，应建立严格的库存管理制度，定期检查有效期，及时处理过期或损坏的药品，防止误用。此外，还应确保化学试剂标签清晰可辨、存放位置合理，避免混淆或误取。在实验实施过程中，设立安全监督员或小组长制度尤为重要。监督员需经过专门培训，了解实验安全规范及应急处理措施，能够及时发现并纠正实验过程中的不安全行为。同时，他们还需负责实验结束后的安全检查工作，确保实验区域恢复到安全状态，防止遗留的安全隐患。为了进一步提高实验安全性，教师还可以引入模拟演练环节，如定期进行火灾、化学品泄漏等紧急情况的应急演练，让学生熟悉应急处理流程，提高应对突发事件的能力。此外，还应建立实验安全反馈机制，鼓励学生报告实验中遇到的安全问题或隐患，形成师生共同参与的安全管理氛围。

（四）注重实验反思与总结，提升探究能力

实验结束后，教师应引导学生对实验过程进行反思与总结。通过反思实验过程中的成功经验和失败教训，学生能更深入地理解实验原理和方法；通过总结实验结论和提出新的问题，学生能进一步拓展探究思路和方向。此外，教师还可以鼓励学生撰写实验报告或论文，将实验成果进行整理和展示，以提升学生的写作能力和表达能力[4]。

例如，在“微生物培养与观察”实验结束后，教师应积极引导学生对实验过程进行全面的反思与总结。首先，可以组织一次小组讨论会，让学生分享自己在实验中的亲身体验，包括哪些步骤操作得最为顺利、哪些环节遇到了困难或挑战，以及这些困难是如何被克服的。通过这样的交流，学生不仅能够从自己的经历中学习，还能从同伴的经验中汲取养分，从而更深入地理解实验的原理和操作技巧。接下来，教师应引导学nSUnzoE1zTUs42G1KmKIHSdby2mCLtGGrQs/ide9Q5M=生对实验的成功经验和失败教训进行深入剖析。可以提问学生：“你认为本次实验中最成功的地方是什么？为什么能成功？”“在实验中遇到了哪些问题？这些问题产生的原因是什么？你是如何解决的？如果再次进行实验，你会如何避免这些问题？”通过这样的反思，学生能够清晰地认识到自己在实验中的优势和不足，为今后的学习和研究打下坚实的基础。在反思的基础上，教师还应鼓励学生总结实验结论，并尝试提出新的问题。可以引导学生思考：“通过本次实验，你得到了哪些结论？这些结论对你的学习或生活有什么启示？”“在实验中，你是否发现了什么有趣的现象或问题？这些问题值得进一步探究吗？如果可以，你会如何设计实验来验证你的猜想？”通过这样的引导，学生能够进一步拓展自己的探究思路和方向，培养独立思考和解决问题的能力。最后，教师可以要求学生撰写实验报告或论文，将实验成果进行整理和展示。在撰写过程中，教师应提供必要的指导和帮助，如教授学生如何撰写摘要、引言、方法、结果和讨论等部分，以及如何正确引用参考文献等。通过撰写实验报告或论文，学生不仅能够提升自己的写作能力和表达能力，还能将所学知识进行系统化整理和深化理解。同时，这也是一种很好地展示自己学习成果和才华的机会，可以激发学生的学习兴趣和积极性。

结束语

优化生物实验教学是提升学生探究能力的重要途径。通过更新实验内容、创新实验方法、强化实验过程管理和注重实验反思与总结等策略的实施，可以有效地激发学生的学习兴趣和探究欲望，培养他们的科学思维方法、实践操作能力和团队合作精神。未来，随着教育技术的不断发展和教育理念的持续更新，我们有理由相信生物实验教学将在培养学生探究能力方面发挥更加重要的作用。同时，我们也期待更多的教育工作者能够关注生物实验教学的研究与实践，共同推动生物教学改革的深入发展。

参考文献

[1]黄菊梅.初中生物探究性实验教学的优化策略[J].亚太教育，2022（6）：145-147.

[2]田雅丽.优化实验，让生物课堂培养学生探究能力[J].学周刊，2022（5）：61-62.

[3]董午峰.初中生物实验教学优化策略[C]//广东省教师继续教育学会.广东省教师继续教育学会第六届教学研讨会论文集（一）.江西省九江市湖口县第三中学，2023：6.

[4]黄佳倩.优化高中课堂实验教学培养生物学科核心素养[J].理科爱好者（教育教学），2020（4）：167-168.