基于核心素养培养的高中生物实验教学策略

引言：生物实验是学科特色教学环节，承担着培育学生生命观念、科学思维、探究实践与态度责任，然而现阶段实验教学仍存在内容选择随意、过程设计不合理、方法陈旧等问题制约学生核心素养培养。聚焦高中生物实验教学策略，探讨如何通过优化实验内容选择、科学设计实验过程、创新实验方法促进学生核心素养发展，希望能够为一线教师提供参考借鉴推动高中生物实验教学质量提升，有效促进学生科学素养形成。

一、实验内容选择，素养目标明确

教师需全面分析高中生物学科核心素养结构，包括生命观念、科学思维、探究实践与态度责任四大维度，将其当成实验内容选择依据。基于学科知识体系精心挑选实验项目，既要涵盖必修模块基础实验如光合作用色素分离实验、DNA 提取实验等突出学科关键概念理解，又要精选选修模块拓展实验，如植物组织培养、水质监测等体现学科前沿应用。

实验内容安排需体现层次性与递进性，低年级可侧重观察描述类实验培养基本操作能力，高年级则增加探究验证类实验提升综合素养，实验内容选择应注重现实关联性引入生态环境保护、生物技术应用等社会热点问题，培养学生社会责任意识。比如结合环境污染问题设计水体富营养化调查实验，引导学生思考人类活动对生态环境影响或通过转基因食品安全检测实验，培养学生科学评价生物技术伦理意识。实验内容选择需充分考虑学生认知水平与兴趣特点，设置适当难度梯度，既能激发学习兴趣又能促进能力提升。教师应将核心素养培养贯穿实验内容选择全过程，明确每个实验项目对应素养目标，确保实验教学目标导向性，避免实验流于形式或娱乐化倾向。

二、实验过程设计，素养能力培养

教师应改变传统照方抓药式实验模式，设计开放性预习环节，提供实验背景材料引导学生主动查阅资料，明确实验原理与目标，培养自主学习能力。实验过程中应强调问题导向，从问题提出、假设形成、实验设计、数据收集以及结果分析至结论形成完整过程，培养学生科学思维与探究能力。精心设计实验操作流程，既注重基本操作规范训练又预留创新空间，鼓励学生提出改进方案，实验过程应注重科学思维培养，引导学生运用控制变量法、对照实验法等科学方法，培养逻辑思维能力，设置预测环节训练推理能力，引入多元数据处理方式提升分析综合能力。实验过程设计应注重学生合作意识培养，采用小组协作方式，明确分工与责任促进交流互助，培养团队协作精神。实验过程中教师应转变角色，从知识传授者变为学习引导者，适时提供指导帮助避免过度干预。

以济南版高中生物第 3 节 细胞中的糖类和脂质实验教学为例，教师应当设计探究不同食物中脂肪含量实验活动，课前布置学生查阅脂肪检测原理及方法，了解苏丹Ⅲ染色原理与应用。课堂伊始教师引入食品安全热点问题，如地沟油识别等社会关注话题激发学生实验兴趣。组织学生提出探究问题：如何检测并比较不同食物中脂肪含量？引导学生形成假设：不同食物脂肪含量存在差异，可通过苏丹Ⅲ染色法检测。学生分组设计实验方案，选择探究材料（花生、豆腐、鸡蛋等），确定变量控制（取样量、染色时间等）。实验操作阶段教师巡视指导，强调安全规范，但不过多干预，学生观察记录不同食物染色结果，通过拍照比对颜色深浅估测脂肪含量，数据处理环节引导学生设计表格整理结果，绘制直观图表展示各食物脂肪含量差异，讨论分析阶段学生交流实验结果，分析实验误差可能来源，如样品处理不均匀、染色时间差异等。通过此实验，学生不仅掌握脂质检测方法，更重要培养了提出问题、设计方案、操作实践、分析推理以及团队合作等核心素养，实现知识学习与能力培养有机统一。

三、实验方法创新，素养水平提升

教师应积极引入现代信息技术，构建虚实结合实验体系，利用数字化实验平台开展难以直接观察生命现象实验，如细胞分裂过程模拟、基因表达调控机制演示等，借助传感器等现代实验设备提升实验精确度与效率，如利用二氧化碳传感器精确测量呼吸速率，培养学生现代科技应用能力。推行项目式学习方法，围绕核心问题设计长周期实验项目，培养学生持续探究精神与问题解决能力，借鉴 STEM 教育理念，设计跨学科综合实验，培养学生跨学科思维与综合应用能力。创新评价方法对提升实验教学效果至关重要，建立多元评价体系，既关注实验结果更重视实验过程，既评价知识技能掌握情况，更关注科学思维形成与科学态度养成，采用实验报告、操作考核、成果展示等多种形式结合学生自评、互评与教师评价，全面客观评估学生素养发展水平。

以济南版高中生物光合作用的原理和应用教学为例，教师应当创新设计光合色素分离与光谱分析实验。传统实验仅完成色素分离纸层析，创新设计则引入多维探究。采用信息技术辅助使用手机 APP 光谱分析软件测定叶绿素吸收光谱，结合虚拟仿真实验展示不同波长光对光合效率影响。实施跨学科融合引入物理学光学知识与化学色谱原理，设计探究不同光照强度、不同波长光、不同二氧化碳浓度对光合速率影响综合实验，采用项目式学习模式，组织提高植物光合效率应用方案设计长期项目，学生分组选题，如 LED 光照条件下室内植物最佳生长方案或温室大棚光照优化设计，需完成文献调研、方案设计、模型构建、数据采集、分析评估以及成果汇报全过程。评价环节创新采用三位一体模式：过程性评价，记录学生探究日志、小组讨论表现，成果性评价考察实验报告质量、方案可行性，展示性评价组织方案答辩与科技作品展，邀请农业专家参与评审提供专业反馈。这种教学不但能提高学习兴趣和课堂效率 , 更能帮助学生形成积极的人生态度和正确的价值观, 为学生的未来发展奠定坚实基础。

结论：基于核心素养培养高中生物实验教学需遵循科学规律，从实验内容选择、过程设计与方法创新三方面系统构建教学策略。实验内容选择应明确素养目标指向，紧密围绕生命观念、科学思维、探究实践与态度责任四大素养维度。实验过程设计应强调问题导向注重科学思维训练与探究能力培养，实验方法创新则需引入现代技术手段，推行项目式学习与跨学科实验构建多元评价体系。

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