科学创新与综合实践视角下的生物学教科研用地实践研究

引言

高中生物学核心素养包含科学探究、科学思维与社会责任，传统课堂教学大多采用理论讲解和验证性实验，无法满足学生自主探究与创新实践的需要。生物学教科研用地是连接课堂理论与现实生物世界的桥梁，既能给学生赋予真实的探究场所，又能促使教师开展基于实践的教科研活动，是实现科学创新与综合实践融合的关键平台。

一、高中生物学教科研用地的功能定位

（一）基础实验教学的延伸载体

传统生物实验室受空间、设备所限，只能做简单的验证性实验，比如“观察植物细胞的质壁分离”，教科研用地则可以拓展实验维度。比如，划分“微型农田”区，让学生做“不同种植密度对作物光合作用效率的影响”实验，既可重复课本里光合速率的测定方法，又能根据实地情况（光照时间、土壤湿度等）调节变量，从“验证”走向“探究”，培养控制变量的科学思维。

（二）科学创新能力的孵化平台

教科研用地给学生自主开展科研小课题以支撑。用地里生态观测区的人工池塘、灌木林这些地方，可以围绕“校园水体富营养化与藻类种群变化的关系”“本地传粉昆虫多样性调查”这类主题来设计研究计划，定时去采样，做好数据记录，再进行统计分析，试着给出解决办法（比如投放食藻虫来改善水体状况，种蜜源植物来守护传粉昆虫）。在这个过程中，学生要自己找资料，解决实验遇到的问题（样本被污染了，数据有偏差），慢慢养成科学探究的创新想法。

（三）综合实践能力的培养场域

生物学与地理、化学，环境科学等学科关联密切。教科研用地可以作为跨学科实践的纽带，像做“校园土壤重金属污染调查与修复”项目的时候，学生要依靠地理知识去分析土壤采样点怎么选，用化学办法检测重金属含量，然后借助生物学手段（比如种超富集植物蜈蚣草）做修复试验，最后写出跨学科实践报告。这样做的好处是把多个学科的知识融合起来，而且能培养学生的团队合作，解决问题的综合实践能力。

二、高中生物学教科研用地的实践策略

（一）按学科需求划分功能区域

联系高中生物教材内容，比如细胞代谢、生态系统、遗传变异，把教科研用地划分成五大核心区：第一类是“基础实验拓展区”，里面有温室大棚、小型气象站，用来做“环境因素对植物生长的影响”这样的实验；第二类是“生态观测与修复区”，造个微型森林、人工湿地，这样就可以支撑生态系统结构和功能方面的探究；第三类是“遗传育种实践区”，分出试验田，做作物杂交育种、诱变育种（拿紫外线照种子）这样的事；第四类是“微生物培养区”，有个无菌操作室，可以做微生物分离、发酵实验（做酸奶、果酒）；第五类是“跨学科实践区”，留块空地搭实验装置，好满足多学科融合项目的需要。

（二）构建“科研 ^∘+ 实践”的教学模式

以项目式学习为中心，设计出提出问题——方案设计——实地探究——成果呈现这样一个教学过程。例如在“生态系统的稳定性”单元的教学时，老师引导学生根据教科研用地的人工湿地提出“污水排放量对湿地净化能力的影响”问题，小组设计不同的实验方案（不同污水浓度梯度，检测COD 值、生物多样性），在用地中建立实验系统，定期采集数据，进行对比，最后学生以科研报告的形式或模型呈现形式展示出来，老师在展示过程中有针对性的评价学生的创新想法和实践的过程。

（三）联动师生与社会资源

一方面，“教师科研团队+学生探究小组”共同协作，教师围绕教科研用地做教学研究如“基于用地的高中生物探究式教学模式构建”，同时给学生做小课题指导，学生小组协作进行用地管理，如种植作物、设备管理，形成“教学相长”；另一方面，联动本地上研高校、农业科研院所、环保机构，邀请专家来校指导，做遗传育种技术、生态监测技术等实验指导，组织学生去科研所基地参观交流，把教科研用地与专业机构衔接起来，提升实践专业度和创新度。

三、高中生物学教科研用地实践的保障措施

（一）完善师资与设备保障

学校要提升生物教师的实践能力，通过“外出考察（去重点中学教科研用地）、专家讲座、校企合作培训”等形式来加强教师的科研指导能力，而且加大设备投入，按照功能区域的需求购置必要的仪器（光合测定仪，水质检测仪，无菌操作台等），创建设备定期保养制度，保障实验安全和数据准确。

（二）建立安全与管理制度

制定《教科研用地使用规范》，规定学生操作流程（实验前安全培训、实验中教师全程指导、实验后废弃物处理）；划分安全责任区，配备急救箱、消防设备，对危险实验（化学试剂使用、微生物培养）设专门防护；建立用地使用登记制度，合理安排班级、小组使用时间，避免冲突。

（三）优化评价与激励机制

把教科研用地的实践成果加入到学生综合素质评价当中，从“实验设计，操作能力，创新思维，团队协作”这四个角度来制定评价准则，对于优秀的学生课题，像市级以上青少年科技创新大赛的获奖项目，给予表彰，促使学生不断参与到探究之中，把教师指导用地实践的成果。比如教学论文，课题立项等，归入到绩效考核范畴，从而调动教师的参与热情。

结语

高中生物学教科研用地的实践研究是符合教育改革大势，落实生物学核心素养培养的必要之举。它以拓展实验空间、孵化科研创新、促进跨学科实践的方式，有效弥补了传统课堂的局限，给学生赋予了从理论到实践、从验证到创新的成长路径。往后看，功能区域会持续优化，教学模式会深入更新，保障机制会慢慢完善，生物学教科研用地就会变成推动科学教育革新、培育复合型人才的关键地带，给生物学教育的高质量发展增添源源不断的动力。

参考文献：

［1］张华.高中生物学实验教学的创新与实践［M］.北京：教育科学出版社，2018.

［2］李明.科学探究能力的培养策略研究［J］.生物学教学，2019，44（05）：23-25.

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