基于深度学习提升高中生物学实验科学探究素养的研究

生物学重点强调发展学生的学科素养 , 即生命观念、科学思维、科学探究以及社会责任四方面。上述四方面的学科素养对学生的发展非常重要 , 但在实际教学中 , 存在着重知识传授 , 忽视学科素养培养与提升，对学科素养培养与提升浮于表面等问题，学生在其中往往被动执行实验步骤，缺少主动思考和探究的过程。这种教学方式导致学生对实验的理解仅停留在表面，难以形成系统的科学探究思维，与深度学习所倡导的主动建构知识、培养高阶思维的理念相去甚远，也无法满足核心素养培养的要求。在深度学习理念背景下探索如何落实高中生物实验教学，提高学生的科学探究素养具有非常重要的现实意义和教育意义。

一、深度学习对高中生物学实验教学的意义

（一）提高学生的实验操作能力

深度学习注重学生对知识的深入认识并主动建构，高中生物实验教学里，这一观念能够让学生把实验操作能力从简单模仿提升到综合应用和创新的层面 [1]。高中生物实验对实验原理的认识和运用的要求很高，深度学习理念可以促使学生跳出“按照步骤做实验”的浅层次，主动探究实验原理的本质，包括实验现象和生理过程的内在联系，变量控制的科学依据等。当学生真正把握了实验原理，操作就有了目标和评判标准。对原理的透彻理解能让学生在实验中把握关键操作的本质，明确每一步操作与实验结果之间的关联，从而在操作中精准控制各项条件，确保实验过程的科学性与规范性。这种围绕原理展开的操作训练，既可提升实验的精确度，又能锻炼学生的批判性思维和解决问题的能力，让实验操作能力上升到新的高度。

（二）增强学生的科学探究能力

深度学习注重培养学生高阶思维与自主学习能力，这与科学探究能力的培养需求非常契合。在深度学习的引领下，学生通过自主探究和合作学习，可以全面把握科学探究的基本方法。他们会自发地围绕实验现象或者问题，利用已有知识和经验，提出值得探究的问题，作出合理的假设。在制订实验方案的时候，学生要顾及实验变量的掌控，实验步骤的逻辑性，实验结果的可观测性等要素，这个过程锻炼了他们的规划与设计能力 [2]。更重要的是，在深入学习的过程中，学生可以从纷繁复杂的实验现象中准确找到核心问题，形成完整的探究闭环，科学思维的逻辑性与严谨性在此过程中得到极大提升，学生的科学探究能力得到整体、系统的提升，形成稳定的科学探究素养。

二、基于深度学习的高中生物学实验教学的策略

（一）构建问题链引导深度思考

自主探究是深度学习的重要环节，问题链是引导学生进行深度思考、自主探究的有效载体。教师要精心设计有层次、有逻辑的问题链，引领学生脱离教师的指导，自主开展“提出假设—设计实验—验证猜想—得出结论”的探究闭环 [3]。这些问题链应该从实验基本原理开始，逐渐深入到实验设计的难点、实验现象的本质、实验结果的拓展等。

例如，在人教版 2019 版教材中的“探究影响光合作用强度的因素”实验里，教师可以这样提出一系列连贯的问题链：“光合作用的过程中包含哪些物质和能量的转化？不同的环境因素是如何影响这些过程的？除此之外观察叶片上浮数量之外还能从哪些指标看出光合作用强度？当实验结果与预期出现不符的时候，其可能存在的原因是什么？”通过这样的问题链, 学生需要调动分析、综合、评价等高阶思维能力 , 对实验变量进行控制 , 对实验步骤进行梳理 , 对实验结果进行预估。在这个过程中 , 教师不再是“传授者”, 而是“引导者”。不再直接告诉学生答案 , 而是通过问题链引导学生一步步深入思考 , 不断完善自己的探究思路 , 发展学生的自主思考能力与创新精神 , 让深度学习贯穿于探究的每一个环节。

（二）组织深度合作学习

合作学习给深度学习赋予了良好的社会互动平台，深度合作学习又会促使学生知识深度构建。不同学生所储备的知识以及思维方式各有差别，在深度合作学习当中，这些差别成了集体探究的宝贵资源。学生彼此交流的时候，不仅要清楚地表明自己的看法，还要仔细听别人的想法，通过思想的碰撞，找到自己认识上的短处，修正错误的地方，完善知识框架。

例如，在人教版 2019 版教材“观察根尖分生区细胞的有丝分裂”实验中，把学生分成 4 人小组，明确分工：一人负责解离与漂洗、一人负责染色与制片、一人负责显微镜操作、一人负责记录与绘图。在实验过程中，负责制片的学生发现细胞重叠时，小组成员没有直接给出结论，而是共同探究“解离的原理是什么？解离时间不够会对细胞造成什么样的影响？”当负责观察的学生找不到分裂期的细胞时，大家一起从根尖的结构出发，思考“根尖不同区域的细胞有什么特点？”通过这样的深度交流讨论，学生不仅很快就能解决实验过程中遇到的问题，而且能从本质上去理解有丝分裂各个时期的特点以及实验操作背后的原因。在此过程中，学生明白团体合作对科学研究的重要性，并且在解决问题的过程中，学会尊重他人的意见，学会合作探究的方法以及与人交流的技巧，真正地建构知识，内化知识。

结语

基于深度学习的高中生物学实验教学有助于提升学生实验操作能力、科学探究能力及对生物学的学习兴趣，能够有效地发展学生的科学探究素养。在以后的研究中还将进一步地对不同类型的生物学实验中的深度学习教学策略进行深入探索，并可以为高中生物学实验教学提供更有效的借鉴和参考。高中教师要不断更新教学理念，创新教学方法，把深度学习的理念渗透在实验教学的整个过程中，为培养具有创新精神与实践能力的人才奠定基础。

参考文献

[1] 胡美洁 . 深度学习在高中生物学研学课堂的应用研究 [J]. 科技风 ,2024,(09):166-168.

[2] 林建春 . 分光光度法在高中生物学实验中的应用 [J]. 生物学教学 ,2018,43(02):43-44.

[3] 曹春萍 . 高中生生物学科学方法能力的提升途径 [J]. 生物学教学 ,2015,40(01):38-39.