高中生物實驗教學培養學生科學探究素養的研究

張小春

摘 要：本文探討了高中生物實驗教學在培養學生科學探究素養方面的重要性、存在的問題以及優化措施。高中生物實驗教學不僅有助于提高學生的綜合素質，還培養了他們的創新思維。然而，目前實驗教學面臨著資源不足、傳統教學方法和評價體系不完善等問題。為了解決這些問題，建議學校應該加大實驗教學資源的投入，更新設備和培訓教師。同時，教師需要采用現代教學方法，鼓勵學生自主探究。評價體系應該更加全面，注重學生的科學探究能力。通過這些措施，可以更好地培養學生的科學探究素養，為他們未來的學術和職業發展提供堅實的基礎。

關鍵詞：高中生物實驗教學；科學探究素養；綜合素質；創新思維；教學資源

在這個信息爆炸的時代，僅僅傳授學生知識已經不能滿足他們的需求，需要培養學生具備獨立思考、問題解決、實驗設計和數據分析等多方面的能力。而高中生物實驗教學正是為了滿足這一需求而生。科學探究素養不僅有助于提高學生的綜合素質，也為他們未來的職業和科研生涯奠定堅實基礎。在各種科學領域中，探究性思維和創新能力是成功的關鍵。因此，通過高中生物實驗教學，可以為學生提供一個鍛煉科學探究素養的重要平臺，培養他們成為未來社會所需要的創造性和有遠見的科學家和決策者。在這個背景下，本文將探討如何優化高中生物實驗教學，以更好地培養學生的科學探究素養。

一、培養學生科學探究素養的重要性

（一）提高學生的綜合素質

提高學生的綜合素質是教育的根本目標之一，而科學探究素養的培養在這一過程中起著重要作用。以“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗為例，在這個實驗中，學生需要仔細操作實驗器材、準確測量和控制實驗條件，這些活動要求他們具備熟練的實際操作技能。例如：在上述實驗中，學生需要精確地加入過氧化氫溶液，調整反應的溫度和pH值等，這些操作不僅鍛煉了他們的手眼協調能力，還培養了他們的實驗技能。在進行實驗前，學生需要設計實驗方案，包括選擇合適的變量、控制條件和確定實驗步驟等，這要求他們具備邏輯思維和問題解決能力。而在實驗過程中，學生需要收集和分析實驗數據，判斷實驗結果的合理性，這有助于他們培養分析思考的能力。以實驗為例，學生需要比較不同條件下過氧化氫的分解速率，通過數據分析，他們可以得出結論，并解釋結果背后的化學原理，這對于培養他們的邏輯思維和分析能力具有重要意義。在高中生物實驗中，學生通過實際操作來觀察和探究生物化學現象，這使他們能夠將書本知識與實際經驗相結合，更深入地理解科學概念。以實驗為例，學生可以通過實際觀察和數據分析，理解過氧化氫分解的反應機理和影響因素，這不僅提高了他們的科學素養，還增強了他們對生物化學知識的理解和記憶?？茖W思維包括質疑、探究和解決問題的能力，這些都是在實驗中培養的關鍵技能。而實踐能力則包括實驗操作、數據分析和實驗報告撰寫等，這些技能不僅在科學領域有用，還在日常生活中具有重要意義[1]。

（二）培養學生的創新思維

在高中生物實驗中，學生不僅需要掌握科學知識，還需要運用這些知識來解決各種復雜問題，這促使他們積極參與實際探究，培養了創新思維和解決問題的能力。高中生物實驗教學鼓勵學生獨立思考。學生在實驗中面臨的問題通常不是標準答案可解的，而需要他們提出獨立的假設和解決方案。這種自主思考的過程激發了學生的創新欲望，培養了他們的創造性思維。他們學會了尋找問題的根本原因，提出新的觀點和解決方案，這對于培養創新思維至關重要。高中生物實驗教學強調了實驗設計和數據分析的重要性。學生需要設計實驗來驗證自己的假設，并分析實驗數據以得出結論。這個過程要求他們運用科學方法，進行邏輯思考，尋找問題的解決途徑。通過不斷的實驗和數據分析，學生逐漸培養了解決問題和創新的能力，這對于未來的學術研究和職業發展都具有積極的影響。高中生物實驗教學也鼓勵學生在團隊合作中發揮創新思維。在實驗中，學生通常需要與同學合作，共同解決問題。這要求他們相互交流和分享觀點，共同尋找創新的解決方案。通過與他人合作，學生學會了接受不同的意見和思維方式，拓展了自己的思維邊界，促進了創新思維的培養。

二、培養學生科學探究素養存在的問題

（一）實驗教學資源不足

實驗教學資源不足的原因之一是預算有限。許多學校面臨著有限的教育經費，這導致了實驗室設備和材料的投入受到限制。購買和維護實驗設備需要大量資金，而一些學?？赡軣o法承擔這些費用，因此無法提供充足的實驗資源。實驗設備更新不及時也是問題的原因之一?？茖W技術不斷發展，新的實驗設備和技術不斷涌現。然而，一些學校由于預算限制或管理不善，難以及時更新實驗設備，導致學生無法接觸到最新的實驗方法和技術，影響了他們的科學探究素養的培養。由于實驗設備和材料不足，學生無法進行足夠的實驗操作，這限制了他們的實際探究機會，阻礙了科學探究素養的培養。學生無法親身體驗實驗過程，難以培養實際操作和實驗設計的能力。實驗教學資源不足影響了教學質量。老舊的設備和材料可能不夠穩定和可靠，容易出現故障，導致實驗的順利進行受到威脅。這可能會導致學生無法完成實驗任務，影響了他們的學習體驗和學術成績。實驗教學資源不足可能影響學生的興趣和激情。當學生無法進行有趣和富有挑戰性的實驗時，他們可能會感到沮喪和失望，減少了對科學的興趣。這可能會導致一些學生放棄科學學科，錯失了發展科學探究素養的機會。

（二）教學方法過于傳統

傳統的教學方法源于教育體系和教師教育的傳統。一些教師在教育學校接受的培訓中可能主要接觸到傳統的教學方法，導致他們在實際教學中延續了這種傳統。教育體系中的考試評估也傾向于重視知識的傳授，這可能使一些教師更加偏向于傳統教學方法，忽視了科學探究素養的培養。傳統的實驗教學往往注重知識的灌輸，而忽視了學生的自主學習和探究過程。在這種教學方法下，教師通常扮演著知識的傳授者的角色，而學生被動地接受信息。這種單向傳授的方式限制了學生的主動參與和思考，阻礙了他們的創新思維和獨立思考能力的發展。傳統的實驗教學方法還可能導致學生對科學失去興趣。當學生被動地從教師那里獲取知識，而不被鼓勵自己去發現和解決問題時，他們可能感到學習變得枯燥乏味。這可能會導致一些學生對科學失去興趣，錯失了培養科學探究素養的機會。傳統的實驗教學方法可能限制了學生的創新能力。在這種方法下，學生通常按照固定的步驟進行實驗，很少有機會自己設計實驗或提出問題。這限制了他們的創新思維和解決問題的能力的培養[2]。

（三）評價體系不完善

評價體系的不完善在一定程度上受到傳統教育觀念的束縛。長期以來，教育體系主要關注知識的傳授和學生對知識的掌握，因此評價體系更多地側重于考核學生對知識的記憶和運用。這導致了評價體系的偏向，忽視了科學探究素養的培養。評價體系的不完善也與評估方法的限制有關。傳統的評估方法主要依賴于筆試和考試，難以全面反映學生的科學探究能力?？茖W探究素養涵蓋了實驗設計、數據分析、問題解決等多方面的能力，很難通過傳統的考試來全面評估。因此，評價體系更傾向于依賴傳統的知識性考試。評價體系不完善可能導致學生追求表面的知識掌握而忽視了深入思考和科學探究的重要性。學生可能傾向于死記硬背知識，而不去真正理解和應用這些知識，因為他們知道這是評價體系所關注的。這可能會阻礙學生的科學探究素養的培養。評價體系的不完善可能降低了教師的教育熱情。教師受到評估結果的影響，他們可能更關注學生的考試成績，而忽視了科學探究教育的質量。這可能導致一些教師采用傳統的教學方法，因為這種方法更容易提高學生的考試成績。評價體系的不完善可能妨礙了學生的綜合素質和未來的發展?？茖W探究素養是學生未來職業發展和社會參與的關鍵能力，而評價體系的局限性可能使一些學生無法全面發展這些能力，影響了他們的未來發展。

三、培養學生科學探究素養的優化措施

（一）加大實驗教學資源的投入

加大實驗教學資源的投入在于滿足學生實驗需求、提高實驗質量、促進科學探究素養的培養。投入實驗教學資源有助于滿足學生的實驗需求。高中生物實驗教學需要一定數量和種類的實驗設備和材料，以支持學生完成不同的實驗任務。然而，一些學校由于預算限制或管理不善，常常面臨實驗資源短缺的問題。如果學校能夠加大投入，購置更多的實驗設備和材料，就能夠更好地滿足學生的實驗需求，提供更多實踐機會。增加實驗資源的投入有助于提高實驗質量。更新和維護實驗設備是保證實驗質量的關鍵因素之一。老舊的設備可能不夠穩定和可靠，容易出現故障，影響實驗的順利進行。通過投入資金更新設備，可以確保實驗的可行性和準確性，提高學生的實驗體驗。投入實驗教學資源也有助于培養實驗教師的能力。教師在實驗教學中扮演著重要的角色，他們需要具備豐富的實驗經驗和教學技能。學?？梢蕴峁I的培訓，幫助教師了解最新的實驗方法和技術，提高他們的實驗教學水平。這將有助于提高實驗教學的質量，使學生更好地受益于實驗教育[3]。

（二）改革教學方法

改革教學方法是提高高中生物實驗教學質量和培養科學探究素養的關鍵措施之一，探究式教學和項目式教學等新的教學方法為學生提供了更多主動參與和自主學習的機會[4]。以“酵母菌的細胞呼吸方式”探究活動為例，在酵母菌細胞呼吸實驗中，教師可以引導學生提出問題，設計實驗方案，收集數據，并進行數據分析。學生不僅僅是實驗的執行者，還是實驗的設計者和思考者。他們需要獨立思考如何探究酵母菌的細胞呼吸方式，這培養了他們的科學探究素養。在酵母菌細胞呼吸項目中，學生可以分為小組，每個小組負責研究一個方面，比如測量酵母菌的呼吸速率、分析不同條件下的呼吸效率等。這種項目式教學方法使學生面對復雜的問題，需要綜合運用所學知識和技能，培養了他們的團隊合作和問題解決能力。在酵母菌細胞呼吸實驗中，學生需要親自操作，進行實驗，收集數據，這增加了他們的實際操作經驗。這種親身參與的過程不僅幫助學生更好地理解科學概念，還培養了他們的實驗技能和觀察力。這些新的教學方法激發了學生的興趣和好奇心。通過讓學生提出問題、探究問題、解決問題，教師可以激發學生的科學熱情。在酵母菌細胞呼吸實驗中，學生可能會對酵母菌的呼吸方式產生濃厚的興趣，進而深入了解和探究相關的生物學知識。

（三）完善評價體系

完善評價體系在于將科學探究素養作為評價學生的重要指標，以激勵學生積極參與科學探究活動，并更全面地反映他們的科學探究能力。評價體系的完善應該包括多個方面的評價內容。以“低溫誘導植物細胞染色體數目的變化”實驗為例，在這個實驗中，學生需要設計實驗方案來研究低溫對植物細胞染色體數目的影響。評價體系可以考查學生是否能夠合理設計實驗，包括確定實驗變量、控制變量、選擇適當的實驗方法等。通過評價實驗設計的合理性，可以鼓勵學生主動思考問題，并制訂科學的實驗計劃。學生需要對實驗數據進行收集、整理和分析，以得出結論。評價體系可以考查學生是否能夠正確處理數據，運用統計方法進行分析，并從數據中提取有意義的信息。這有助于培養學生的數據分析和科學推理能力。在實驗中，學生可能會面臨各種問題和挑戰，需要尋找解決方案。評價體系可以考查學生是否能夠積極應對問題，提出解決方法，并在實驗中進行實際操作。這有助于培養學生的解決問題和創新能力。在“低溫誘導植物細胞染色體數目的變化”實驗中，學生需要結合實驗結果，提出可能的解釋和假設，進一步展開科學探究。評價體系可以考查學生是否能夠獨立思考，將所學知識應用到實際問題中，并具備科學探究的能力，培養他們的科學探究熱情，從而更好地實現科學探究素養的培養目標[5]。

結束語

在高中生物實驗教學中，培養學生科學探究素養的努力不僅是當前的任務，也是未來的發展方向。通過加大實驗教學資源的投入、改革教學方法和完善評價體系，可以更好地培養學生的綜合素質和創新思維，為他們的未來學術和職業成功奠定堅實的基礎。未來，隨著科學技術的不斷進步和社會的不斷發展，科學探究素養將變得越來越重要。學生需要具備更多的實際操作和探究能力，以應對復雜多變的挑戰。因此，高中生物實驗教學將繼續發展，更多的先進教學方法和技術將被引入，以提高教育質量。

參考文獻

[1]杜臨霞.高中生物實驗教學中學生科學探究核心素養的培養路徑探索[J].求知導刊，2023（8）：14-16.

[2]張曼玲.高中生物實驗教學培養學生科學思維能力的實踐探究[J].數理化解題研究，2023（3）：140-142.

[3]王清剛.創新高中生物實驗教學 落實科學探究素養培養[J].學周刊，2022（34）：37-39.

[4]王國青.高中生物實驗教學培養學生科學探究素養的研究[J].學周刊，2022（23）：24-26.

[5]周偉.在高中生物實驗教學中培養學生科學素養的探索[J].新課程，2021（36）：218.