高中生物實驗探究式教學中學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

摘要：創(chuàng)新能力作為核心素養(yǎng)的重要構成，也是社會發(fā)展中對人才的必須要求，高中生物作為一門實驗性的學科，為學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了良好的機會。利用高中生物實驗探究式教學，強調(diào)學生在實踐中主動探究、自主學習，學生通過自己提出問題、設計實驗方案、收集和分析數(shù)據(jù)，最終得出結論，可以有效激發(fā)學生的學習興趣、求知欲望等，培養(yǎng)學生的觀察、思考和解決問題的能力，以及科學素養(yǎng)、創(chuàng)新能力等。本文旨在探究高中生物實驗探究式教學方式的開展路徑，為學生提供良好的創(chuàng)新機會，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力等學科核心素養(yǎng)，促進學生的全面發(fā)展。關鍵詞：高中生物實驗；探究式教學；創(chuàng)新能力培養(yǎng)；有效路徑高中生物實驗探究式教學作為一種鼓勵學生主動探索和創(chuàng)新的教學方式，對教學創(chuàng)新、育人目標實現(xiàn)都具有積極影響。傳統(tǒng)的高中生物教學，往往更加重視將知識灌輸給學生，強調(diào)記憶與應用，而忽視了學生的主動性和創(chuàng)造性，與現(xiàn)代社會發(fā)展的需求、知識的更新趨勢等相違背，因此要加強高中生物教學改革，重視培養(yǎng)學生的實踐能力、創(chuàng)新能力、科學素養(yǎng)等綜合素養(yǎng)，更好地滿足社會對人才的高質(zhì)量要求。在高中生物實驗教學過程中，采用探究式教學方式和教學活動，能夠讓學生在探究中展開創(chuàng)造性思考、自主學習和自主實踐，更能夠推動學生高效完成學習任務?？梢姡骄扛咧猩飳嶒炋骄渴浇虒W中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的有效路徑具有十分現(xiàn)實的意義[1]。一、高中生物實驗教學現(xiàn)狀分析高中生物實驗教學是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)之一。然而，傳統(tǒng)的高中生物教學往往注重學生對知識的掌握，而忽視了對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。尤其是一些高中生物教師依然存在“分數(shù)至上”的觀念，在教學中更側重于知識傳授，注重學生對基礎概念和原理的理解與記憶，實驗課往往被用作演示教學，讓學生觀察和記錄實驗現(xiàn)象，但很少有機會讓學生自行設計和實施實驗，這種教學方式在一定程度上限制了學生的創(chuàng)新能力發(fā)展。一方面，傳統(tǒng)生物教學模式重視學生對知識的掌握，不鼓勵學生進行問題提出和解決。教師往往以講解知識為主導，學生則只需聽課和記筆記，這使得學生在問題解決過程中缺乏自主思考和創(chuàng)新。在學習過程中，學生習慣性地依賴教師的指導，缺乏獨立思考和自主解決問題的能力。另一方面，傳統(tǒng)高中生物教學過于注重實驗結果的正確和準確，忽略了學生實驗設計的重要性。實驗課往往限制在標準實驗操作流程之中，學生只需按照給定步驟進行實驗并記錄結果。這樣的實驗操作過程中，學生缺乏自由發(fā)揮和創(chuàng)新的空間，無法鍛煉實驗設計和實施的能力。另外，傳統(tǒng)生物教學課程評估方式偏重對學生掌握知識點的考核，而忽視對學生創(chuàng)新思維和實踐能力的評價。學生只需掌握教材中的內(nèi)容，而不需要在實驗中展示創(chuàng)新能力，這樣的教學評價方法無法激發(fā)學生的創(chuàng)新潛能和動力。除此之外，實驗設備和資源不足也是一個普遍存在的問題，很多高中學校受經(jīng)費限制和學校條件限制，并未準備充足的實驗設備和材料，尤其是無法滿足學生自主實驗的設備需求，導致學生的實驗操作受到限制，無法進行更多的實踐探究，只能依靠教師的示范或視頻展示了解實驗的步驟，再通過背誦、記憶等方式完成考核評價，影響探究性實驗的開展及學生探究意識、創(chuàng)新意識、實踐能力等的培養(yǎng)；甚至還有些學校并未準備專門的實驗室、實驗設備，導致高中生物實驗教學開展不暢。二、高中生物實驗探究式教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的重要性創(chuàng)新能力作為一種與時俱進、解決問題的能力，對學生未來的發(fā)展有著不可替代的影響。高中生物實驗探究式教學對于培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力具有積極作用和長遠意義[2]。首先，高中生物實驗探究式教學有助于培養(yǎng)學生的科學思維。通過實驗探究的方式，學生需要自主設計實驗方案、收集、整理和分析實驗數(shù)據(jù)，這一過程中需要學生進行科學推理和邏輯思考，通過參與實驗探究，學生能夠鍛煉自己的觀察力、實驗分析能力和問題解決能力，從而培養(yǎng)出科學的思維方式。這種科學思維的培養(yǎng)對于學生今后深入學習、就業(yè)發(fā)展以及解決實際問題都具有重要作用。其次，高中生物實驗探究式教學能夠促進學生實踐能力的提升。實驗探究過程中，學生需要親自動手進行操作，操作過程不僅考驗學生的實際操作技能，還要求學生對所學知識進行實際應用和實踐。通過參與實驗探究，學生可以更好地理解和掌握生物學科理論知識，加強學生對于所學知識的記憶和理解。同時，實驗探究也能培養(yǎng)學生的觀察能力、實踐操作技能和實驗分析能力，提高學生的實踐能力和動手能力，為學生將來從事科學研究和實踐工作奠定基礎。另外，高中生物實驗探究式教學能夠培養(yǎng)學生的團隊合作精神和探索精神。在實際的實驗過程中，學生需要進行合作、交流和共同解決問題。通過與同學一起合作完成實驗，能夠培養(yǎng)學生團隊協(xié)作的能力，加強學生與他人合作的溝通能力和協(xié)調(diào)能力。同時，學生在自主探究中，逐步學會自主學習并形成良好的探索意識，這對于學生學習和發(fā)展都具有積極的促進作用。鑒于高中生物實驗探究式教學對于培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的重要意義，高中生物教師應逐步改變傳統(tǒng)教學思路，深入思考實驗探究式教學的有效方法，推動生物教學更上一個臺階[3]。三、高中生物實驗探究式教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的有效路徑（一）教師轉變教學思路，重視學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)雖然高考中對于高中生物實驗教學過程并沒有考核，但是高中生物實驗教學對于學生深入理解生物知識以及提高生物成績都具有不可替代的作用。教師作為高中生物實驗探究式教學活動的主要組織設計者，要重視對學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重視，積極轉變教學思路，充分開展探究式教學，為學生動手操作實驗、探究實驗提供更多機會和條件，讓學生實驗探究中獲得更多知識和能力。學校要積極組織高中生物教師參與新課標、教育改革等的培訓活動，并為高中生物實驗的操作提供充分的設備、材料，學校要組織教師整理高中生物實驗中所需要的材料、設備等，并在教材所需材料的基礎上，進行一定程度的拓展，提供多種相關材料，讓生物實驗更加豐富、有趣，也讓實驗有更多創(chuàng)新空間。如，在學習“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”相關知識時，由于教材中提供的白蘿卜、葡萄等材料比較具有代表性，實驗效果也比較顯著，所以通常實驗采用這幾種材料。但是，如果單純只用這幾種材料進行實驗，很容易導致學生形成思維定式，這種情況下，教師可以鼓勵學生利用其他植物材料開展實驗，讓學生實驗探究中通過應用不同材料發(fā)現(xiàn)生物實驗的奧秘和趣味，也進一步提升學生的比較思維和發(fā)散性思維[4]。同時，高中生物教師還應順應教育改革的要求，轉變自身在實驗教學中的角色定位，認識到生物實驗探究式教學的主要目標是培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)，是為學生未來學習和全面發(fā)展提供更多支持。教師要扮演學習的引導者的角色，利用問題、實驗情境等引導學生主動參與實驗探究，培養(yǎng)學生的自主學習能力和解決問題的能力，并與學生共同探究、解決問題，共同評估實驗結果，促進學生的創(chuàng)新思維和合作能力的發(fā)展；教師還要成為學習者，緊跟科學研究的進展，關注前沿科技的應用，并將這些知識和信息傳遞給學生，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維；教師還要重視在實驗過程中給予適當?shù)闹笇Ш椭С?，并注重培養(yǎng)學生探究意識、問題意識和實驗思維，讓學生真正通過生物實驗探究過程獲得更大進步。（二）打造積極學習氛圍，激發(fā)學生實驗參與興趣在高中生物實驗探究式教學中，良好的學習氛圍對于學生深入?yún)⑴c實驗至關重要。只有學生在融洽、包容的環(huán)境下進行實驗，才能樂于發(fā)現(xiàn)問題、愿意深入探究問題，才能真正實現(xiàn)探究式教學的目標。為此，教師應該以開放的心態(tài)對待學生，給予充分支持和指導，讓學生在實驗中感受到成功和成就感，從而激發(fā)他們對探究生物實驗的興趣。首先，教師應該多鼓勵和表揚學生。當學生在實驗中進行探索和創(chuàng)新時，教師應該及時給予肯定和鼓勵，激發(fā)他們的自信心和積極性。無論學生的實驗結果是成功還是失敗，教師都應該指出學生的努力和進步之處，讓他們明白實驗本身就是一個探索的過程，而不僅僅是得到一個確定的結果。其次，教師應該保持開放和包容的態(tài)度。探究性實驗往往會涉及學生自主選擇研究的問題和自由設計實驗方案，這就要求教師應對學生的想法和創(chuàng)意保持開放的態(tài)度，并給予充分支持。教師可以與學生進行討論和交流，激發(fā)學生的思維和創(chuàng)新力，幫助學生解決實驗中遇到的問題，共同探索和發(fā)現(xiàn)生物學科知識的奧秘。此外，教師還應該鼓勵學生自主學習和合作學習。在實驗過程中，教師可以引導學生進行團隊合作，讓學生相互交流和分享實驗心得，培養(yǎng)他們的合作精神和團隊意識。在此基礎上，教師還應給予學生適當?shù)淖灾鲗W習空間，讓他們根據(jù)自己的興趣和能力進行更深入的探究，激發(fā)他們的學習熱情[5]。（三）應用新穎教學形式，優(yōu)化學生實驗探究效果在高中生物實驗探究式教學中，為了優(yōu)化學生實驗探究效果，可以運用一些新穎的教學形式和手段，使教學活動更加吸引人，從而推動學生高質(zhì)量完成學習任務。一方面，教師可以利用情境教學，通過創(chuàng)造一個真實或虛構的情境，將學習內(nèi)容嵌入其中，使學生能夠在情境中進行實際操作和探究。在生物實驗探究中，教師可以設計生物學實驗研究場景，讓學生在模擬的實際情境中進行探索和發(fā)現(xiàn)。同時，教師還可以利用信息技術展示與生物實驗相關的內(nèi)容，引導學生在生動情境中提出問題并自主進行探究。例如，在學習“基因突變及其他變異——基因突變和基因重組”的過程中，教師可以借助多媒體播放關于基因突變的最新信息、生物變異視頻等，通過這些資料引發(fā)學生對于這一主題探究的欲望，推動學生更加主動地參與實驗，增強學生的實踐能力和創(chuàng)新思維。另一方面，教師可以運用微課這種短小精悍的教學形式，通過短視頻等多媒體方式展示知識點，強調(diào)重難點的講解和示范。尤其是在生物實驗探究中，教師可以錄制一些短視頻，演示實驗操作步驟，講解實驗原理和技巧，并給學生解答常見問題。學生可以通過觀看這些微課，學習并掌握實驗的基本知識和技能，從而更好地進行實驗探究。微課的使用能夠提高學生對實驗過程的精準理解和把握，幫助學生更好地開展實驗探究任務。另外，教師可以采用項目化教學這種以項目為主線的教學方法，通過引導學生開展一個實際的項目任務，團隊合作解決問題，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和實踐能力。在生物實驗探究中，教師組織學生改變傳統(tǒng)驗證實驗的過程，而是讓學生去探究實驗，鼓勵學生改變實驗條件、設計實驗方案、收集和分析數(shù)據(jù)，并最終匯報成果。通過這個探究過程，讓學生對于生物實驗有新想法、新思路，也讓學生思維得到創(chuàng)新和發(fā)展[6]。（四）多樣化主題和問題，滿足學生個性化的需求為提高學生對于生物實驗的興趣并滿足學生個性化需求，高中生物實驗教學中，可以設計多樣化主題和問題，鼓勵學生在探究不同主題和問題中體會到生物知識的精彩，真正調(diào)動學生學習生物學科的內(nèi)驅(qū)力。首先，鼓勵學生自主選擇實驗主題。通過開放性的實驗主題，學生可以根據(jù)自己的興趣和研究方向，自主選擇自己感興趣的課題進行探究。這樣一來，學生會更加積極主動地參與實驗，對實驗內(nèi)容更加感興趣。同時，學生在自主選擇實驗主題的過程中，需要進行研究和探究，培養(yǎng)了學生主動學習和自主探索的能力。例如，在“綠葉中色素的提取和分離”這一實驗主題下，學生在完成教材實驗任務的基礎上，根據(jù)這一主題自主探究“葉綠體色素吸光功能驗證”等實驗，在“植物色素”這一主題下進行多方面的實驗探究，讓學生對實驗主題有更深刻、更廣泛的理解和探究，也在這個過程中不斷提升學生創(chuàng)新意識。其次，借助多種趣味問題讓學生發(fā)現(xiàn)生物學科的價值。在高中生物實驗教學中，通過多種趣味問題引導學生將生物與實際生活關聯(lián)起來，利用啟發(fā)性的問題讓學生深入思考，并在質(zhì)疑問題、探究問題的過程中逐步形成創(chuàng)新能力。例如，在學習“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”相關知識時，在實驗教學中教師通過生活化問題引導學生開展探究，如“同學們，你們和自己家人都養(yǎng)過花嗎？都養(yǎng)過什么花呢？這些花的長勢如何呢？”通過與學生生活密切相關的問題引起學生的討論興趣，教師并適時提出“看來不是每位同學都有養(yǎng)花成功的經(jīng)驗，這位同學養(yǎng)的多肉就以失敗告終了，那你們想知道為什么會出現(xiàn)這樣的情況嗎？植物的成長與什么有關呢？”等，通過類似問題引導學生積極投入探究植物生長素的過程與實驗中，讓學生更加深刻地理解生物學概念與實踐之間的聯(lián)系，從而激發(fā)學生的創(chuàng)新潛力。（五）促進學生實踐操作，提升學生科學思維模式生物實驗探究式教學中，學生實踐操作是關鍵一步，也是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。只有學生親自去動手操作實驗，在操作過程中驗證生物概念和生物原理，才能逐步形成科學思維模式，并得到更大進步和提升。為此，教師應重視學生動手操作實驗的機會，鼓勵學生在實踐操作中學習實驗方法和實驗技巧，逐步提高實驗能力和生物學科素養(yǎng)。同時，教師還應結合高中學生的興趣愛好和認知規(guī)律設計更多符合學生學習需求的實驗教學內(nèi)容，讓學生盡可能多參與生物實驗，并鼓勵引導利用多種生物實驗去驗證相關知識，促使學生在驗證過程中牢固掌握生物知識。例如，在學習“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境——細胞生活的環(huán)境”相關內(nèi)容時候，由于本課程主要是引導學生了解環(huán)境的組成和理化性質(zhì)，教師在開展教學過程中可以鼓勵學生利用不同實驗來分析生態(tài)中細胞所生活的環(huán)境狀況，讓學生在實驗探究中逐步掌握本課重難點知識，也讓學生在多種實驗探究中逐步發(fā)散自己思維，提高自身生物知識素養(yǎng)。另外，高中生物實驗不應僅僅局限于課堂中、實驗中，還應有更開闊的空間，教師還可以引導學生根據(jù)教材內(nèi)容將生物實驗應用到實際生活中或在生活實踐中開展相關實驗，比如，教師可以組織學生參觀通過文獻調(diào)研、實驗設計和數(shù)據(jù)分析等科研活動，了解生物的生態(tài)環(huán)境和相互作用，讓學生借助生活化資源探究新的實驗形式和方法，從中學習到更多知識和技能。（六）打造科學評價體系，注重學生多方面的成長高中實驗探究式教學中，科學評價是影響教學效果和質(zhì)量的關鍵因素。在這一教學模式下，要求教師改變傳統(tǒng)僅注重實驗結果的評價模式，而應重視過程性評價，注重學生多方面能力的評價，借助科學評價體系引導學生核心素養(yǎng)逐步提高，從而發(fā)揮實驗教學的育人價值。一方面，科學評價體系中應重視學生設計思想，考查學生能否準確地理解問題并提出合理的解決方案，并通過評價他們的設計思路、方法和創(chuàng)新性，發(fā)展學生的問題意識和解決問題的能力。這不僅是對學生學習生物知識的測試，更是對學生綜合運用知識的能力的評價。另一方面，實驗操作能力和安全意識也是過程性評價的重要內(nèi)容。這要求學生在實驗中應能夠準確地操作實驗器材，掌握實驗過程的要點，并對實驗中的安全事項有足夠的認識和重視。教師通過評價學生的操作規(guī)范性、技術熟練度和事故預防能力來觀察他們在實驗中的整體表現(xiàn)并引導學生加以改進?？梢?，通過注重過程性評價及全面性評價，能夠更全面地了解學生的學習狀況，并及時提供有針對性的指導。同時，這也可以激發(fā)學生的學習動力和創(chuàng)造力，培養(yǎng)他們的綜合素質(zhì)和能力，對推動學生全面發(fā)展起到至關重要的作用。（七）引導創(chuàng)造性思維，提供多種創(chuàng)新展示機會在高中生物實驗探究式教學中，教師適當、科學的引導對學生的創(chuàng)造性思維起著至關重要的作用。首先，在學生實驗過程