高中生物实验教学中创新思维培养的活动设计与实践探索

摘要：生物作为高中阶段的一门重要的学科。在高中生物的教学当中，学生创新思维的培养是指对学生思考问题的模式加以改变，使其形成多观察、思考、打破传统另寻路径的逻辑思维模式。本文针对高中生物实验活动教学中学生创新思维培养的结合实践案例进行了探索研究，通过对学生在生物实验过程中创新思维、创新操作能力的培养，让学生既学习到了生物知识，又学会了基本技能，培养了探究新知识的精神。

关键词：高中；生物实验教学；活动设计与实践

随着核心素养教育的的深入推进，创新思维的培养已经成为高中生物教学的重要目标。高中课堂教学中，实验教学作为生物学实践的重要载体，为学生提供了发现问题、解决问题的真实情境，是培养学生创新思维的关键途径。本文主要聚焦于高中生物实验教学，通过设计一系列创新实验活动，助力学生科学素养与创新能力的协同发展。

一、活动设计的原则

（一）以学生为主

在高中生物实验教学当中，培养学生创新思维就应该围绕“学生是主角”这个重点原则。这就要求教师需要改变之前传统的教学理念，不再是填鸭式的教授知识，而是变成引导学生主动学习的角色，将课堂的主导权归还给学生。具体来讲，首先要考虑学生的理解能力和兴趣点。活动的内容要贴合学生的生活，让学生更有兴趣去探索。其次，要给学生充足的时间去探索，让学生自己通过设计和实践才能培养他们的创新思维。这种以学生为主体的活动设计，可以有效激发学生的创新能力，为未来的学习奠定基础。

（二）结合生活实际

这个原则主要是讲，教师在设计实验活动的时候，要结合到学生们平时的生活经验，选一些和学生们生活贴近的生物现象来进行探究。比如，可以做一个“家庭厨房里的酶活力测试”的实验，让学生用土豆、苹果这些常见的食材，去探索酶的作用效果及特点；或者对“校园植物”进行多样性的调查，观察植物生长的特征，分析种间关系，并进一步分析常见植物的生态位。这样的设计，不仅能让学生们对学习更感兴趣，还能帮他们把生物知识和现实生活连起来，锻炼他们观察、分析和解决实际问题的能力。

二、具体活动的实践策略

（一）设计逆向实验——探索酶的主要特性

以高一生物第五章的“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”这一核心内容为例，我们可以创新性地设计一个逆向实验教学的方案。这个实验不仅可以验证酶的一个关键特性——专一性，还能通过反向思考的方法锻炼学生的科学探究能力。

在实验开始之前，我们可以采用对比实验设计：开展小组来进行探究，一组为实验组（淀粉酶+淀粉溶液）与对照组（淀粉酶+蔗糖溶液），然后运用斐林试剂去检测一下有没有还原糖的产生情况。在做实验的过程中，需要注意以下事项：首先，我们应该严格控制反应温度的设计大约在37度；其次，严格确保反应的时间一致；最后，注意设计一个空白对照。通过这样的反向验证，可以更加清楚滴看到酶只能让特定的东西发生反应。

为了深化学生的理解，我们可以对此内容进行延展，可为学生设计一系列探究性的问题：如果我们不用淀粉酶，而用蔗糖酶，那么反应的结果会有什么不同？通过设计探究性的问题，可以让学生主动去思考，帮助学生理解“结构决定功能”的生物学观念，同时培养他们的批判性思考能力。实验结束后，可以让学生进行分组讨论，分析在实验过程中可能出现的异常状况以及原因，比如温度太高导致酶失活的情况，从而全面理解酶的作用条件。

通过这样的实验活动，学生不仅能够更加明白对酶主要特性的理解，还能在设计实验和解决问题的过程当中，锻炼他们的创造性思维和科学探究的能力。

（二）设计实际问题——校园微生物调查

在高中生物实验课堂当中，培养学生创新思维是一项具有挑战性的任务。我们可以设计一个“校园微生物调查”的实践活动，通过设计这样的活动不仅可以激发学生的探究兴趣，更能有效地提升他们的科学思维和创新能力。

在活动开始之前，让学生去采集校园当中的样本。可以从教师、食堂、卫生间、操场等这些具有代表性的地方，教师要正确引导学生去采集，比如，用拭子或者运用空气沉降法，确保实验数据的正确性。在采集的过程当中，让学生自己去优化设计采集方案，锻炼他们的观察力和发现问题的能力。

接下来，设计实验探究活动时要突出创新性。让学生通过含有不同抗生素的培养基（比如青霉素、链霉素）来培养微生物。可以通过设计不同密度的培养物和不同浓度的抗生素作为自变量处理，观察耐药菌的生长状况。这一过程的实现就可以让学生更加直观地了解抗生素耐药性是如何产生的，还能学会如何去控制实验变量的能力。

在数据分析的阶段，教师要引导学生用统计学的方法来处理数据，画出耐药菌分布图，看一看校园当中哪些地方耐药菌是最多的。鼓励学生去分析微生物耐药性差异的主要原因，探讨环境因素和微生物耐药性之间的关系，通过这个过程就可以培养他们的批判性思维和科学推理能力。

通过这样的实验活动设计，不仅让学生学会了实验技能，又提升了其创新思维和解决问题的能力。

（三）跨学科式项目——设计植物光照系统

在高中生物实验教学领域，设计一项活动为“植物光照系统”跨学科的实验项目。这项精心设计的教学活动打破了传统学科壁垒，开创性地将生物学、物理学与工程思维三大领域深度融合，为学生打造了一个多维度的知识应用场景。

在这个项目中，学生们将面临一个富有挑战性的真实任务：运用提供的LED灯组（包含红、蓝、白光三种不同光谱特性）、各类精密传感器以及详细的成本参数，通过系统的科学实验和严谨的工程优化，寻找最优化的光照方案来促进生菜的高效生长。

这个项目设计的精妙之处在于其多层次的培养目标：首先，它要求学生深入理解植物光合作用的基本原理，包括光反应与暗反应的生化机制；其次，需要掌握物理光学知识，了解叶绿素对不同波长光照的吸收情况，最后，还要具备工程计算能力和成本控制意识，在科学性与经济性之间寻找平衡点。

通过设计这样的跨学科实践项目，它不仅培养了学生的系统思维，而且还让他们学会从多个角度分析问题，还获得了跨学科的知识整合能力。

结语

综上所述，本研究主要围绕高中生物实验教学中对学生创新思维能力的培养，通过设计一系列开放性、探究性和实践性的实验活动，同时结合跨学科整合应用，探索了激发学生创新潜能的有效路径。未来，生物实验教学应该进一步打破传统的教学模式，强化学生的主体地位，为培养创新型人才提供更加广阔的空间。

参考文献

[1]王梦婕.高中生物实验教学中创新思维培养的策略研究[C]//广东教育学会.广东教育学会2024年度学术成果集.射阳县高级中学;，2024：609-611.DOI：10.26914/c.cnkihy.2024.071414.

[2]岳婷婷.浅析高中生物实验教学中如何培养学生创新能力[J].高考，2024，（25）：118-120.