初中生物实验教学中有效培养学生科学探究能力的研究

摘" 要：初中生物实验教学在培养学生科学探究能力方面扮演着重要角色。科学探究能力的构成要素包括观察与描述能力、提问与假设能力、实验设计与操作能力，以及数据分析与解释能力。在当前的初中生物教学实践中，仍存在学生实验动手能力不足，教师在探究过程缺乏引导的问题。为有效提升学生的科学探究能力，文章提出具体策略，即教师应该设计以学生为中心的实验活动，鼓励学生自主探究，并促进合作学习与交流，从而培养学生的科学素养和创新能力。

关键词：初中生物；实验教学；科学探究能力

科学探究能力是学生在学习中必不可少的能力，它不仅是理解科学知识的基础，更是学生形成独立思考和解决问题能力的重要基础。在初中生物教学中，实验活动作为一种实践性强的教学方式，为学生提供了探索自然现象、理解生物知识的机会。当前的实验教学实践在培养学生科学探究能力方面仍面临挑战，如何通过创新的教学策略提升学生的科学探究能力，已成为教育工作者亟待研究的课题。

一、科学探究能力概述

（一）科学探究能力的构成要素

一是观察与描述能力。观察与描述是科学探究的起点，学生需具备细致的观察力，能够从自然界中捕捉到各种现象、变化与规律。通过准确而生动的描述，学生不仅要记录下所见的内容，还需要在此基础上形成初步的科学理解。例如，在观察植物生长时，学生应关注植物的颜色、形状以及生长环境，从而为后续的探究打下基础。

二是提问与假设能力。提问与假设是科学探究中的重要环节，面对观察到的现象，学生应主动进行思考，并根据已有的知识和经验进行合理的假设，这一过程不仅能激发学生的好奇心，还能培养其独立思考的能力。例如，当学生观察到某种植物的叶片变黄时，可以提出“为什么叶片会变黄”的疑问，并假设可能是缺乏光照或营养不良导致的，而后进行验证。

三是实验设计与操作能力。实验设计与操作是实现科学探究的关键，学生需要根据提出的问题和假设，设计出合理的实验方案，并具备一定的实验操作技能。科学实验往往需要严谨的步骤与精准的操作，只有这样才能确保实验结果的可信度与有效性。因此，教师应指导学生学习基本的实验技能，包括如何使用仪器、记录数据等，提高其动手能力。

四是数据分析与解释能力。数据分析与解释是学生从实验中得出结论的重要环节，通过对实验结果的整理与分析，学生不仅能理解实验现象的科学意义，还能培养逻辑思维与批判性思维能力。在此过程中，学生需要学习如何使用图表、统计等方法来展示数据，并进行深入的思考与探讨。

（二）培养科学探究能力的重要性

科学探究能力不仅是学生掌握科学知识的基础，更会对其全面发展及未来的学习进步产生深远的影响。通过培养观察、提问、实验和分析的能力，学生能够在学习中形成独立思考和解决问题的能力，这种能力的提升，有助于学生在学业上更自信，从而增强学习兴趣与动机。同时，科学探究能力的培养，也促进了学生的创新意识与团队合作能力，使他们在未来的学习与生活中更具竞争力。科学探究的过程，不仅涉及知识的获取，更强调个人的情感态度与价值观的养成，有助于学生形成科学素养。具备良好科学探究能力的学生，能够更好地适应未来复杂多变的知识环境，主动进行自主学习和知识更新。因此，重视科学探究能力的培养，可谓意义深远，影响着学生的当前学习和未来发展。

二、初中生物实验教学的现状

（一）当前实验教学的基本模式

教师主导的实验教学模式，在初中生物教学中仍占据主要地位。在这一模式下，教师作为知识的传授者，负责整个实验的设计、实施与讲解。教师在实验教学过程中，详细说明实验步骤，展示操作技巧，并在课堂上分析与解释实验结果。这种模式的优点在于教师能够有效地控制教学节奏，确保学生理解实验的基本原理与操作过程。然而，过于强调教师的主导作用，会导致学生的学习兴趣和主动探究精神的不足。由于学生在实验过程中处于被动接受的状态，他们的实验动手能力及创新思维得不到充分锻炼。随着教育理念的逐渐转变，越来越多的学校尝试引入学生可参与的实验活动，强调学生在实验中的主动性与参与感。尽管学生参与的实验活动在教学中逐渐增多，但实际参与度和质量仍然存在差异。部分学生由于缺乏相关的实验技能与经验，在参与活动时感到迷茫，无法充分发挥潜力。

（二）实验教学存在的问题

当前的初中生物实验教学尽管在教学模式上有所创新，但仍然面临诸多问题，尤其是学生的实验动手能力不足，以及探究过程缺乏引导等问题制约了其科学探究能力的提升。

许多学生的实验动手能力相对较弱，难以独立完成实验任务，这一问题的根源在于长期以来以教师主导的教学模式使学生处于被动的学习状态，缺乏足够的实践机会。实验本质上是一种实践性极强的学习方式，需要学生在动手操作中进行探索与发现。然而，学生的实验动手能力不足，不仅影响了其对实验内容的理解，也抑制了其对生物学的兴趣。例如，在进行简单的生物观察实验时，许多学生在操作过程中不够细致，未能准确记录观察结果，导致对生物现象的理解模糊。

另外，尽管现代教育提倡学生自主探究，但在实际操作中，许多教师未能给予学生充分的指导与支持。学生在面对实验任务时，往往不知道从何入手，缺乏对问题的深入思考与探索，尤其是在提出问题、制订假设和设计实验等关键环节，学生常常感到困惑，难以自主开展探究。由于缺乏系统性的引导，导致学生在实验过程中容易偏离主题，甚至出现实验结果不具备科学性的问题。因此，教师在实验教学中需加强对探究过程的引导，帮助学生明确实验目的与步骤，通过适当的引导与反馈，激发学生的探究欲，使他们在探索过程中逐渐建立科学思维能力。

三、初中生物实验教学培养学生科学探究能力的策略

（一）设计以学生为中心的实验活动

在初中生物实验教学中，设计以学生为中心的实验活动，是培养学生科学探究能力的有效策略，这种设计不仅关注学生的参与感和主动性，还强调在实践中培养其科学素养。

活动开展原则包括：第一，选择有趣且具挑战性的实验主题。初中生物教师应该从学生的兴趣和生活经验出发，设计与他们日常生活密切相关的实验主题。例如，学生对植物生长的好奇心，可以通过开展“植物如何适应环境”这一主题实验来满足。在实验中，学生可以观察不同环境条件下植物的生长情况，提出相关问题并进行探索，此类主题不仅能激发学生的探索兴趣，还能帮助他们理解生物学的基本概念和原理。同时，教师应确保实验具有一定的挑战性，使学生在解决问题的过程中不断拓展思维。例如，设计实验“探讨光照、温度和水分对植物生长的影响”，要求学生制订实验假设、设计实验步骤，并进行观察和记录。通过这种方式，学生不仅能获得知识，还能提高解决实际问题的能力。

第二，提供丰富的实验资源。教师应该为学生准备多样化的实验材料和工具，支持他们在实验过程中进行自主探究，包括各种生物样本、实验器材、观察记录表等。借助多样化的资源，学生可以灵活选择实验方式，独立或小组合作开展实验。在实验中，教师应鼓励学生自主选择材料，尝试不同的实验方法，从而提升他们的实验设计能力和创新能力。例如，在“水循环”实验中，学生可以利用不同容器和材料，设计出各自独特的水循环模型，通过观察水的蒸发、凝结和降水等过程，深入理解水循环的原理。此外，利用现代信息技术手段，也是丰富实验资源的一种有效方式。教师可以推荐相关的在线实验平台或模拟软件，使学生在虚拟环境中进行实验探究。借助在线平台，学生可以访问大量的生物实验数据，进行数据分析与解释，从而进一步增强科学探究能力。

（二）引导学生进行自主探究

学生是教学活动中的主体，引导学生进行自主探究，是提升其科学探究能力的重要环节。初中生物教师通过积极鼓励学生提出问题与假设，并培养其实验设计与实施能力，能够有效激发学生的学习兴趣和探索精神。通过培养学生的自主探究能力，有助于让他们在学习中变得更加积极主动，形成终身学习的能力。

具体而言，第一，鼓励提出问题与假设。问题是科学探究的起点，能够激发学生的好奇心与探索欲。教师可以通过设置开放性的问题情境，引导学生思考。例如，在进行“光合作用”相关实验前，教师可以询问：“如果光照强度不同，植物的生长情况会怎样”这样的引导能够促使学生主动思考，从而提出相关问题。在学生提出问题后，教师应鼓励他们进行假设。假设是对问题的初步解释，是科学探究的重要环节。教师要指导学生学习如何将观察到的现象与已有的知识相结合，形成科学合理的假设。例如，学生在观察到植物的生长速度不同后，可以假设：“光照越强，植物的生长速度越快”。通过这样的练习，学生能够逐步学会如何从具体现象中提炼出科学问题，并提出初步的解决方案，这不仅有助于增强科学思维能力，也为后续的实验设计与实施奠定了基础。

第二，培养实验设计与实施能力。实验设计是科学探究的重要环节，学生需要在此过程中学会制订实验方案、选择合适的材料与方法，并合理规划实验步骤。教师应该为学生提供明确的指导，引导他们从问题入手，逐步思考实验的目的、假设、变量及控制因素。例如，针对“光照强度对植物生长的影响”这一主题，教师要帮助学生明确实验的独立变量（光照强度）、因变量（植物生长高度），以及如何控制其他变量（如水分、土壤等）。在实验实施过程中，教师应鼓励学生积极参与，亲自操作实验器材，记录实验数据，在这一过程中，教师还应该给予适时的反馈与支持，帮助学生解决实验中的困难。例如，若学生在操作中出现失误，教师应及时指导其分析原因，并提出改进方案。通过反复的实验实践，不断提升学生的动手能力和解决问题的能力。

（三）促进合作学习与交流

初中生物实验教学的实施，还要注重促进学生合作学习与交流，可以通过小组合作实验和讨论与反思环节，促使学生相互学习、共同进步，提高团队合作能力和沟通能力。通过互动学习的方式，学生能够在实践中学习知识，在交流中碰撞出智慧的火花。

具体包括：第一，小组合作实验。小组合作实验是培养学生合作意识和实践能力的重要形式。教师应该将学生分成若干小组，使每组成员在实验中承担不同的角色，包括实验设计者、记录者、观察者和分析者。这样的角色分配，能够增强学生的参与感，还能激发责任意识。例如，在进行“细胞观察”的实验时，各小组可以安排不同的任务，一部分学生负责准备显微镜，一部分学生则负责采集和处理样本。通过合作，学生能够相互依赖、共同解决问题，这种合作学习方式不仅有助于提高实验的效率，也培养了他们的团队协作能力。在小组合作实验中，教师应强调成员间的相互交流与合作，鼓励学生在实验过程中进行充分的讨论与交流，共同制订实验方案，分享观察结果。教师可以设计一些开放性的问题，引导学生在小组内讨论，例如“不同种类的细胞有什么异同”，这样的讨论能够促进学生对实验内容的深入理解，培养逻辑思维能力和表达能力。

第二，讨论与反思环节。教师应该为学生提供一个平台，让他们分享实验结果和个人的观察体验。在这一环节中，教师可以引导学生进行全班讨论，鼓励他们分析实验中的发现和问题。在集体讨论中，学生不仅能够听到他人的观点，还能从不同的角度理解实验内容，加深对知识的掌握。教师还应鼓励学生在讨论结束后进行反思，思考在实验过程中遇到的困难、收获的经验，以及对下一次实验的改进意见。通过写反思日志或填写实验报告，学生能够更好地总结自己的学习过程，这种自我反思的过程，能够帮助学生在以后的学习中不断改进探究方法，增强科学探究的自信心和独立性。

四、结语

综上所述，在初中生物实验教学中培养学生的科学探究能力，亟须关注其主动参与和实践体验的重要影响。通过精心设计以学生为中心的实验活动，积极引导自主探究，并促进合作学习与交流，能有效提升学生的动手能力及科学思维，此类教学策略不仅有助于学生扎实掌握科学知识，也能为其未来的学习奠定坚实的基础。教师关注科学探究能力的培养，将为学生的全面发展开辟更为广阔的空间。

参考文献：

［１］ 邱伟华． 如何挖掘初中生物学科学探究中的问题［Ｊ］． 中学生物教学，２０２２（１９）：３４－３５．

［２］ 钱云霞． 初中生物探究性实验教学优化策略研究［Ｊ］． 新课程教学：电子版，２０２２（２３）：４３－４４．

［３］ 王伟． 初中生物实验教学优化策略研究［Ｊ］． 学周刊，２０２２（３４）：５５－５７．

（责任编辑：孙晓林）