高中生物實驗教學中學生創(chuàng)新能力與動手能力的培養(yǎng)

賈正福

摘 要：本文通過文獻梳理和實證分析，揭示了實驗教學對學生創(chuàng)新思維和動手能力培養(yǎng)的重要作用。研究提出，優(yōu)化實驗教學內(nèi)容、教學策略和評價方式可以有效提高學生的創(chuàng)新能力和動手能力，為改進高中生物學實驗教學，提升學生科學素養(yǎng)和促進學生全面發(fā)展提供了有力的理論支持和實踐指導。

關(guān)鍵詞：高中生物；實驗教學；創(chuàng)新能力；動手能力

生物學是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科，實驗教學是生物學教學的重要組成部分。在高中生物實驗教學中，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和動手能力對于提高學生的科學素養(yǎng)和促進學生的全面發(fā)展具有重要意義。然而，當前高中生物學實驗教學存在一些問題，如重理論輕實踐、教學內(nèi)容單一、教學策略陳舊等，這些問題制約了學生創(chuàng)新能力和動手能力的培養(yǎng)。因此，探討如何優(yōu)化實驗教學，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和動手能力具有重要意義。

一、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和動手能力的重要性

（一）符合新課程標準要求

在新課標中，強調(diào)了培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力的重要性，這與培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和動手能力的目標是一致的。首先，新課標要求培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，這是新時代人才培養(yǎng)的重要目標。通過實驗教學，可以讓學生更好地理解和掌握生物學的理論知識，同時也可以培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。在實驗過程中，學生需要發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，這有助于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。其次，新課標還要求關(guān)注學生的全面發(fā)展，這也是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和動手能力的重要目標之一。通過實驗教學，可以培養(yǎng)學生的動手能力、觀察能力、思維能力等，讓他們在實踐中不斷探索、不斷創(chuàng)新，從而促進他們的全面發(fā)展[1]。最后，新課標還要求關(guān)注課程內(nèi)容的更新和教學方法的改革，這也是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和動手能力的重要途徑之一。通過更新課程內(nèi)容，可以引入新的實驗技術(shù)和方法，讓學生更好地了解學科前沿和發(fā)展趨勢；通過改革教學方法，可以引入探究式學習、項目式學習等新的教學方式，讓學生更好地發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力，從而培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力和動手能力。

（二）適應(yīng)未來社會發(fā)展需求

隨著科技的快速發(fā)展和社會的不斷進步，未來社會對人才的需求也在不斷變化。未來社會需要的人才不僅要具備扎實的知識基礎(chǔ)，還需要具備創(chuàng)新能力和動手能力。具備創(chuàng)新能力和動手能力的學生，能夠在未來的學習和工作中更好地適應(yīng)社會的發(fā)展需求。他們能夠更快地掌握新的知識和技能，更有效地解決實際問題，更具競爭力。同時，具備創(chuàng)新能力和動手能力的學生也能夠更好地與他人合作，更善于溝通和交流，更具備團隊協(xié)作精神。這些能力對于未來的社會發(fā)展都是非常重要的。此外，通過實驗教學可以培養(yǎng)學生的實驗技能、觀察能力和解決問題的能力，讓他們更好地掌握科學方法，更具備科學素養(yǎng)。同時，實驗教學也可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，讓他們在實踐中不斷探索、不斷創(chuàng)新，從而更好地適應(yīng)未來社會的發(fā)展需求[2]。

（三）促進學生全面發(fā)展

培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和動手能力的重要性，也體現(xiàn)在其促進學生全面發(fā)展的方面，這符合國家相關(guān)教育政策文件的要求。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》明確提出，要“著力提高學生服務(wù)國家服務(wù)人民的社會責任感、勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問題的實踐能力”。這表明國家高度重視學生實踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，將其作為教育改革和發(fā)展的重要目標之一。實驗教學是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和動手能力的重要途徑之一。通過實驗教學，學生可以親身參與實驗操作，感受知識的形成過程，加深對理論知識的理解和掌握。同時，實驗教學還可以培養(yǎng)學生的觀察能力、思維能力、動手能力等，讓他們在實踐中不斷探索、不斷創(chuàng)新，從而促進他們的全面發(fā)展。此外，國家還出臺了一系列政策文件，鼓勵學校開展科技創(chuàng)新活動和實踐活動，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和動手能力。例如：《關(guān)于進一步加強高等學校基礎(chǔ)科學研究工作的意見》中提出，要“加強實驗教學，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神”，這表明國家高度重視實驗教學在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和動手能力方面的重要作用[3]。

二、高中生物學實驗教學現(xiàn)狀分析

（一）能力培養(yǎng)目標不明確

在實驗教學過程中，許多教師可能過于關(guān)注學生對生物學知識的掌握，而忽略了實驗過程中對學生的能力培養(yǎng)。比如：教師在設(shè)計實驗課程時，往往沒有明確的教學目標，導致實驗內(nèi)容與能力培養(yǎng)目標脫節(jié)。部分教師傾向采用傳統(tǒng)的實驗教學手法，缺乏創(chuàng)新和多樣性，無法有效提高學生的綜合能力，并且過分強調(diào)實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)的獲取，而忽略了實驗過程中學生觀察、分析、解決問題等能力的培養(yǎng)。由于實驗教學方法的單一和實驗內(nèi)容的刻板，導致學生缺乏對實驗的興趣和參與度，無法有效提升學生的實驗能力。因此，需要重新審視實驗教學的教學目標，創(chuàng)新實驗教學方法，提高實驗教學的多樣性，同時關(guān)注學生在實驗過程中的能力提升。

（二）實驗教學內(nèi)容和形式單一

高中生物學實驗教學中，實驗內(nèi)容和形式單一的問題表現(xiàn)得比較明顯。有時候，實驗內(nèi)容就像是一本“菜單”，上面列出了一個個“菜名”，而學生只是按照這些“菜名”進行操作，缺乏對實驗背后的科學原理和實際應(yīng)用的深入理解。同時，實驗形式也相對單調(diào)，往往是以教師為中心，學生只是被動地接受知識和操作指導，缺乏主動性和創(chuàng)造性。這種情況就像是在餐廳里吃飯，如果只是一直點菜單上的菜，而不知道這些菜是怎么做出來的，以及為什么要這么做，那么這頓飯的味道可能就會大打折扣。同樣，如果學生只是按照實驗步驟去做，而不知道為什么要這么做，以及這個實驗與現(xiàn)實生活的聯(lián)系，那么實驗教學的效果也會大打折扣[4]。為了解決這個問題，需要創(chuàng)新實驗教學內(nèi)容和形式，讓學生更加深入地了解實驗背后的科學原理，增強實驗的新穎性和趣味性，提高學生的主動性和創(chuàng)造性。

（三）缺乏與實際生活的聯(lián)系

在許多實驗課程中，學生只是按照教材上的步驟進行操作，而實驗內(nèi)容往往與實際生活沒有直接聯(lián)系。這種教學方式導致學生對實驗的意義和實際應(yīng)用缺乏理解，無法將所學知識應(yīng)用到生活中。例如：一些實驗可能涉及動植物的培育和觀察，但這些實驗往往只關(guān)注生物本身的特點和生長過程，而缺乏與環(huán)境、生態(tài)等實際問題的聯(lián)系。這樣的實驗課程無法幫助學生理解生物學知識在實際生活中的重要性，也無法激發(fā)他們對自然環(huán)境的關(guān)注和熱愛。另一方面，實驗教學缺乏與實際生活的聯(lián)系也導致學生對實驗的興趣降低。由于實驗內(nèi)容與他們的生活經(jīng)歷和背景知識沒有緊密聯(lián)系，學生往往感到實驗枯燥無味，缺乏學習的動力和熱情。

三、高中生物學實驗教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力與動手能力的實施途徑

（一）優(yōu)化實驗教學內(nèi)容，設(shè)計富有創(chuàng)新性的實驗項目

優(yōu)化實驗教學內(nèi)容是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力與動手能力的關(guān)鍵，教師需要深入挖掘教材，結(jié)合學生的實際情況，設(shè)計富有創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性的實驗項目，讓學生在實驗中鍛煉創(chuàng)新思維和動手能力。例如：在《細胞的基本結(jié)構(gòu)》這一章的實驗教學中，教師可以設(shè)計一個“自制細胞模型”的實驗項目。這個實驗項目可以幫助學生深入理解細胞的結(jié)構(gòu)和組成，同時通過動手制作細胞模型，培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新思維。在實驗開始前，教師可以先引導學生了解細胞的基本結(jié)構(gòu)和組成，讓學生了解細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核等基本組成部分。然后，教師可以介紹實驗所需的材料和步驟，實驗材料包括瓊脂、糖、色素等，讓學生了解如何使用這些材料來制作細胞模型。在實驗過程中，學生需要將這些材料混合在一起，攪拌均勻后倒入模具中，待瓊脂凝固后取出，一個自制的細胞模型就完成了。在這個實驗過程中，學生需要思考如何制作出更加形象的細胞模型，如何表現(xiàn)出細胞結(jié)構(gòu)的真實性，如何讓細胞模型更加具有創(chuàng)意和美感，這樣的實驗項目可以激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和動手能力，同時提高學生對生物學的學習興趣。實驗結(jié)束后，教師可以組織學生進行展示和評價。學生可以展示自己的細胞模型，并介紹自己的制作過程和想法。通過這樣的實驗項目，學生不僅可以深入理解細胞的結(jié)構(gòu)和組成，還可以鍛煉自己的創(chuàng)新思維和動手能力，提高對生物學的學習興趣。同時，這樣的實驗項目也可以促進學生的自主探究和合作學習，讓學生成為實驗的主體，充分發(fā)揮他們的主觀能動性。

（二）注重啟發(fā)式教學，引導學生自主思考和探索

啟發(fā)式教學是一種先進的教學理念，它強調(diào)學生在教學中的主體地位，注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。在實驗教學中，啟發(fā)式教學可以引導學生自主思考和探索，激發(fā)學生的學習興趣和動力，提高實驗教學的效果和質(zhì)量。例如：在“孟德爾的豌豆雜交實驗”這一經(jīng)典遺傳學實驗中，教師可以通過問題情境的創(chuàng)設(shè)引導學生進入實驗主題。教師可以問學生：“你們知道為什么不同品種的豌豆會有不同的顏色和形狀嗎？”這個問題可以激發(fā)學生的好奇心和興趣，讓他們想要探究豌豆遺傳的奧秘。接著，教師可以引導學生自主探究實驗原理和方法。教師可以讓學生閱讀實驗報告，了解孟德爾是如何通過豌豆雜交實驗發(fā)現(xiàn)遺傳定律的。同時，教師可以引導學生思考孟德爾在實驗中使用的統(tǒng)計學方法和實驗設(shè)計的巧妙之處，讓學生理解實驗原理和方法。在實驗過程中，教師可以引導學生進行自主探究和合作學習。教師可以讓學生分組進行實驗，每組學生可以自己動手進行雜交實驗，記錄實驗數(shù)據(jù)并進行統(tǒng)計分析。在這個過程中，教師可以引導學生自主探究實驗結(jié)果的意義和結(jié)論，例如：“為什么不同組合的豌豆后代會出現(xiàn)不同的顏色和形狀？”等問題。最后，教師可以組織學生進行討論和總結(jié)，讓學生分享自己的實驗結(jié)果和結(jié)論，并引導學生對實驗結(jié)果進行歸納和總結(jié)。通過這樣的教學方式，教師可以幫助學生更好地理解孟德爾的豌豆雜交實驗的原理和方法，同時也可以培養(yǎng)學生的自主探究和合作學習能力。

（三）開展探究式學習，讓學生自主進行實驗探究

探究式學習是一種以學生為中心的教學方式，它強調(diào)讓學生通過自主探究和合作學習來獲取知識和技能。在實驗教學中，開展探究式學習可以幫助學生更好地理解實驗原理和方法，提高實驗教學的質(zhì)量，同時也可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和動手能力。例如：在“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質(zhì)的流動”這一實驗中，教師可以采用探究式學習方式，讓學生自主進行實驗探究。具體的實驗步驟如下：（1）設(shè)置一系列溫度梯度的恒溫水浴（15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃）。準備黑藻、鑷子、蓋玻片、載玻片、顯微鏡等材料和儀器。

（2）將生長狀況且大小相同的黑藻，分別放進各恒溫水浴中培養(yǎng)一段時間。（3）制作不同溫度下黑藻臨時裝片放在顯微鏡下觀察。（4）記錄觀察到的細胞質(zhì)流動的狀態(tài)（學生可以借助手機錄下不同溫度下細胞質(zhì)流動速度情況）。（5）學生根據(jù)觀察和拍到的各溫度下細胞質(zhì)流動的視頻進行實驗結(jié)果的分析，對比不同溫度下細胞質(zhì)流動速度快慢并合成視頻，再通過西沃大屏幕展示。學生通過直觀的視頻觀察發(fā)現(xiàn)不同溫度下細胞質(zhì)流動速度的快慢及其特點[5]。在實驗過程中，教師可以提出一些問題，例如：“為什么要快速制作裝片和注意觀察的時間？”“如何保證各溫度下細胞質(zhì)流動的同步性？”等問題，引導學生思考實驗原理和方法。通過探究式學習，學生可以更好地理解細胞質(zhì)流動的過程和特點，掌握實驗原理和方法。同時，學生可以通過自主探究和合作學習，培養(yǎng)自己的創(chuàng)新思維和解決問題的能力，提高實驗教學的質(zhì)量。

（四）加強實驗教學與生活的聯(lián)系，增強學科趣味性

生物學是一門與生活息息相關(guān)的學科，生物學實驗更是如此。在實驗教學中，加強實驗教學與生活的聯(lián)系，不僅可以幫助學生更好地理解實驗原理和方法，還可以增強學科的趣味性，激發(fā)學生的學習興趣和動力。首先，教師可以引導學生將實驗內(nèi)容與日常生活聯(lián)系起來，通過聯(lián)想日常生活中的經(jīng)驗和觀察身邊的現(xiàn)象來加深對實驗原理和方法的理解。例如：在植物生長實驗中，學生可以聯(lián)想自己家里種植的植物，思考它們生長所需的條件和影響因素，從而更好地理解植物生長的規(guī)律。其次，教師可以引導學生運用所學的生物學知識來解決生活中的問題。例如：學生可以利用所學的微生物學知識來制作酸奶、發(fā)酵面包等食品；利用所學的生理學知識來了解人體健康和保健知識；利用所學的生態(tài)學知識來保護環(huán)境和保護生物多樣性等。最后，教師可以引導學生參與有趣的實驗項目和活動，從而增強學科的趣味性和實用性。例如：學生可以參加生物競賽、野外實習、社會實踐等活動，通過親身體驗和參與來感受生物學的魅力和實用性。

結(jié)束語

綜上所述，高中生物學實驗教學中學生創(chuàng)新能力和動手能力的培養(yǎng)是至關(guān)重要的。通過優(yōu)化實驗教學內(nèi)容、教學策略和評價方式，可以顯著提高學生的創(chuàng)新能力和動手能力，為其未來的學習和工作奠定堅實基礎(chǔ)。未來，我們需要進一步探索如何將實驗教學與其他教學方法相結(jié)合，更好地激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和動手興趣，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)人才做出貢獻。

參考文獻

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