实验创新，思维进阶

引言

在新课改不断深入的背景下，高中生物学面临着新的机遇和挑战。作为一线的生物学教师，在教学和科研工作中，更要注意把理论知识和实际应用相结合。高中生物实验教学既是学生掌握生物学基本原理的重要手段，又是培养学生科学研究兴趣，培养思维能力，提高动手能力和知识迁移能力的重要载体。为此，生物学教师要对实验课程的设计和实施给予足够的重视，通过实验教学引导学生探究生物的内在规律，并在实践过程中逐步培养其核心素养。

一、高中生物实验教学现状

1.实验教学模式固化

从培养学生科学探究能力的角度来看，目前的实验教学模式存在着明显的局限性，表现为形式僵化，缺乏灵活性。有些学校硬件条件较差，还没有建立标准化的实验室，这就造成了大部分学生在实验课上很难得到充分的实践锻炼。同时，单一的教学组织形式使学生对生物学理论知识的掌握仅限于机械地模仿，而不能通过实验形成深刻的认识。如果这些问题在很长一段时间内不能得到系统地解决，就会严重制约实验教学的教育效果，培养学生的科学探究能力也就成了无源之水。

2.教学互动机制缺失

在现阶段的高中生物学实验课堂中，学生与学生之间、老师与学生之间的有效互动十分匮乏。在教学过程中，教师往往采取“理论讲解—演示流程—引导操作”的传统模式，引导学生按部就班地完成实验。这种单向输出的教学形式虽然有利于学生对实验现象进行观察和记忆，但缺少了深层思维的碰撞，课堂气氛趋于沉闷。教师很难对学生的学习难点和学习需要进行及时的反馈，这就造成了教学内容长时间被固定在一个固定的框架中，不能进行知识的扩展和扩展，学生的批判性思维和探究能力的培养也因此停滞不前。

3.教学资源更新滞后

长期以来，高中生物实验教学存在对教材过度依赖的倾向，教师在设计教学内容时仅局限于教材实验的整合呈现，未能及时将学科前沿动态、生活实际案例等新元素融入课堂。这种资源固化的现状，既限制了学生接触生物学最新发展的机会，也难以满足不同学习层次学生的个性化需求。特别是对于那些通过自主学习已掌握基础内容的学生，单一的教材资源无法提供足够的思维挑战，不利于其探究能力的进阶提升。因此，亟须以实验教学为载体，通过多元教学手段引入丰富的课程资源，构建动态开放的教学内容体系[1]。

二、高中生物探究式实验教学策略

1.衔接生活实际创设实验情境

兴趣是探究行为的原始驱动力，只有激活学生内在的探究动力，使其产生主动探索的欲望，才能让学生从被动接受知识的状态中转变出来，以积极主动的态度参与生物知识的思考与探究，进而在探究过程中培养和发展科学思维能力。为达成这一目标，高中生物教师在优化实验教学时，可紧密结合实验内容与高中生的认知特点，构建贴近生活的问题情境，引导学生在特定情境中主动投身生物实验探究[2]。

例如《观察植物细胞的质壁分离和复原现象》实验教学结合学生生活中常见的糖渍西红柿渗汁，醋拌黄瓜析出水分，浇水使蔬菜保持新鲜等现象，以提高学生的科学素养。基于此，教师设计了一系列的问题：植物细胞需要什么样的环境条件才能吸收水分或失水？什么因素影响细胞的水分吸收和损失？植物细胞壁在水分进入和输出过程中有何障碍？在实际操作过程中，如何保证已经发生质壁分离的细胞能够恢复？质壁分离和恢复的动力学过程是如何被清晰地观察到的？如何确定植物细胞液的浓度区间？其次，教师要充分扮演好“引导者”的角色，引导学生在预先设计好的问题情境中进行深入地探究和思考，从而促进学生的科学素养在实验探究中逐步提高。

2.鼓励学生进行探究式实验设计

在新课改下，“自主化”的实验教学已逐步进入课堂，并已逐步形成了一种新的发展趋势。相对于“被动式”的实验教学，“自主化”的教学方式更能激发中学生对生物学实验的浓厚兴趣，让他们在进行实验探索的同时，通过观察、思考和分析，对生物学知识有更深入的了解。同时，对其进行观察、思考和分析，同时也是一个思考的过程，它能有效地扩展学生们的思想，逐步培养他们的科学思维[3]。

例如在教授《物质进出细胞的运输方式》这一章节时，以“如何获得完整的动物细胞膜”为核心问题开展探究式学习，让学生在经历“自己制定实验操作步骤”这样一个科学过程之后再回答相关问题，并在教师引导下逐步完善自己的方案：先制作临时装片，将新鲜红细胞稀释液和适当生理盐水混合后滴加于载玻片上，盖好盖玻片进行初次显微观察，记录下红细胞原本的状态；然后盖玻片的一侧滴加蒸馏水，盖玻片的另一侧放置吸水纸并适当引流，使红细胞处在不断吸水的状态，期间利用显微镜观察红细胞的变化情况，一旦发现绝大部分红细胞呈现破裂状态时，则结束加入蒸馏水，并获得完整的细胞膜。随后，在方案逐步完善的过程中，依次增加了对红细胞稀释液中加入一定量生理盐水的目的解释（是为了保持红细胞正常的初始渗透压，避免红细胞因为实验中渗水而发生提前破裂），通过显微镜操作的顺序（先用低倍镜看哪里有破裂情况出现，再用高倍镜对局部现象看清楚）讲解，以及对于滴加蒸馏水速度和吸水速度与效果关系讨论（不能太快或太慢，也不能太强和太弱），还有不可忽略的使用显微镜的“先从低倍镜向下找一找看哪里有这个点，再移下来换成高倍镜对其进行观察”规则。因为之前做过类似的显微镜的操作，而新课标准要求体现出评价要围绕学习内容的选择、评价结果的表达来进行，所有在本环节的教学活动中展现了学生对以前所学知识的综合应用以及评价的方式——得出相应的结果以及说明自己这样做的理由。

3.创新开展课外实验探究

在中学生物学方面，课本上所包含的一些实验课程，并不一定要依赖于高端仪器的介入，而是要求同学们在课外进行观察和实验，这样才能得到更为精确和严谨的实验结果。因此，在进行生物学实验的时候，老师们应该主动地安排好课外实验，减少对实验仪器的依赖性，让他们真正地参加到每一个实验和观察过程中去，激发他们自己的观察、记录和思考，使他们的逻辑和实际操作能力得到发展，这样才能使他们能够将所学的知识进行灵活地转换，提高他们的生物素质[4]。

例如教授《种群数量变化的数学模型》一节的内容时，可以开展课外实验活动，采用分布比较集中的、个体容易区分的植物类群（如常见的蒲公英、麦冬等）作为观察对象，连续观察一段时间后记录下种群的数量和分布范围情况，然后利用数学的方法来研究一下种群密度的特点。为了避免实验存在的安全隐患，又保证实验具有可操作性，还可以提示大家选择两个种类的植物，首先确认是双子叶的还是单子叶的，因为无论是生长的形状，还是长势都非常相似。其次学生根据比较两种植物种群密度的不同特点而选定合适的植物。由于学校附近可供利用的自然环境因素太过复杂，在课外实验时遇到不确定性的较大问题，不能及时掌握，同时需要的时间也较长，为了很好地开展课外实践活动，可以让同学们开展分组实践活动，每组选定一个方案进行研究，在实践研究前需要共同制订相应的研究计划。小组内按照分工将其中的一部分人员先确定样方（一般选用的是正方形样的方），注意正方形样的方的边长，在什么时候进行观察与测定，记取什么项目。并且制定本小组的记载分工表，共同完成种群数量测定任务、生境特点记载任务以及数据汇总、整理任务。小组内的同学不仅要参与任务，而且还要关心任务的完成情况，并据此来衡量小组其他成员的任务完成情况。向教师提出自己的观察体会与合理的建议，在实践中不断提高自身的认识水平。这种课外实验有利于学生对于“样方法”调查种群密度原理的理解，并且可以通过一些真实情境下的问题解决的过程培养学生实地观察和数据处理的能力。

4.设计延伸性实验作业

在高中生物实验教学系统中，不管是验证性实验还是探索性实验，都不能以课堂操作结束而结束。为了真正地提高学生的科学探究能力，老师需要在实验结束之后，将有扩展价值的真实问题从实验内容中提取出来，并将其转换成课后的延伸探究任务，指导学生在课后进行反思和讨论，从而达到对实验知识的深层次迁移 。

例如，在教学《检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质》的生物实验后，教师可以设计这样的延伸任务：“怎样用已学到的还原糖测定原理来定性测定尿中葡萄糖含量？”糖尿病患者常使用的尿糖试纸，其检测机理和本实验有什么不同之处？结合课堂上学到的斐林试剂检测原理，分析葡萄糖氧化酶催化葡萄糖生成过氧化氢、葡萄糖酸、过氧化氢等物质，并在过氧化物酶作用下显色。如“绿叶色素的提取与分离”实验结束后，教师可以引导学生从叶片生理状况、实验操作流程三个维度提出假说，如：叶片采叶时间不同引起叶绿素含量不同，磨碎时二氧化硅对色素释色效果的影响，滤纸带制备过程中滤液画线次数是否一致等。学生需要自主设计控制实验：选择同株不同部位（成熟叶和幼叶），设置有/无二氧化硅研磨组，控制滤纸画线次数，比较实验结果，验证假说，形成完整的科学探究思维链。需要指出的是，在进行实验延伸作业时，教师必须做好充分的准备，根据实验教学的具体情况，针对不同的学生，制定出多项探索计划，使全体学生都能参与到实验延伸作业的研究中来。

结语

在中学生物学课程的教学过程中，为提高学生的探究精神，教师日益重视实验教学的开展，通过引导学生自主完成实验操作，培养其逻辑思维与创新能力，强化知识应用于实践的素养，进而推动学生全面发展，使其成为适应社会发展的综合型人才。

参考文献

[1]金继文.核心素养视域下高中生物实验教学策略研究[J].试题与研究，2024，（31）：144-146.

[2]崔礼艳.信息技术与高中生物实验教学的融合实践[J].中小学电教（教学），2024，（06）：7-9.

[3]丁晓琳.基于创造性思维培养的高中生物实验教学设计[D].东华理工大学，2024.

[4]周银.项目式学习在高中生物实验教学中的开展路径——以“细胞的基本结构”为例[J].高考，2024，（13）：109-112.

[5]李洪洋.PBL 教学法在高中生物探究式实验中的应用——以“植物细胞的吸水和失水”为例[J].学园，2023，16（32）：54-56.