高中生物实验教学中学生创新能力与动手能力的培养

贾正福

摘 要：本文通过文献梳理和实证分析，揭示了实验教学对学生创新思维和动手能力培养的重要作用。研究提出，优化实验教学内容、教学策略和评价方式可以有效提高学生的创新能力和动手能力，为改进高中生物学实验教学，提升学生科学素养和促进学生全面发展提供了有力的理论支持和实践指导。

关键词：高中生物；实验教学；创新能力；动手能力

生物学是一门以实验为基础的学科，实验教学是生物学教学的重要组成部分。在高中生物实验教学中，培养学生的创新能力和动手能力对于提高学生的科学素养和促进学生的全面发展具有重要意义。然而，当前高中生物学实验教学存在一些问题，如重理论轻实践、教学内容单一、教学策略陈旧等，这些问题制约了学生创新能力和动手能力的培养。因此，探讨如何优化实验教学，培养学生的创新能力和动手能力具有重要意义。

一、培养学生创新能力和动手能力的重要性

（一）符合新课程标准要求

在新课标中，强调了培养学生的创新精神和实践能力的重要性，这与培养学生创新能力和动手能力的目标是一致的。首先，新课标要求培养学生的创新精神和实践能力，这是新时代人才培养的重要目标。通过实验教学，可以让学生更好地理解和掌握生物学的理论知识，同时也可以培养学生的科学素养和创新能力。在实验过程中，学生需要发现问题、分析问题、解决问题，这有助于培养他们的创新思维和创新能力。其次，新课标还要求關注学生的全面发展，这也是培养学生创新能力和动手能力的重要目标之一。通过实验教学，可以培养学生的动手能力、观察能力、思维能力等，让他们在实践中不断探索、不断创新，从而促进他们的全面发展[1]。最后，新课标还要求关注课程内容的更新和教学方法的改革，这也是培养学生创新能力和动手能力的重要途径之一。通过更新课程内容，可以引入新的实验技术和方法，让学生更好地了解学科前沿和发展趋势；通过改革教学方法，可以引入探究式学习、项目式学习等新的教学方式，让学生更好地发挥自己的想象力和创造力，从而培养他们的创新能力和动手能力。

（二）适应未来社会发展需求

随着科技的快速发展和社会的不断进步，未来社会对人才的需求也在不断变化。未来社会需要的人才不仅要具备扎实的知识基础，还需要具备创新能力和动手能力。具备创新能力和动手能力的学生，能够在未来的学习和工作中更好地适应社会的发展需求。他们能够更快地掌握新的知识和技能，更有效地解决实际问题，更具竞争力。同时，具备创新能力和动手能力的学生也能够更好地与他人合作，更善于沟通和交流，更具备团队协作精神。这些能力对于未来的社会发展都是非常重要的。此外，通过实验教学可以培养学生的实验技能、观察能力和解决问题的能力，让他们更好地掌握科学方法，更具备科学素养。同时，实验教学也可以培养学生的创新思维和创新能力，让他们在实践中不断探索、不断创新，从而更好地适应未来社会的发展需求[2]。

（三）促进学生全面发展

培养学生创新能力和动手能力的重要性，也体现在其促进学生全面发展的方面，这符合国家相关教育政策文件的要求。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》明确提出，要“着力提高学生服务国家服务人民的社会责任感、勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力”。这表明国家高度重视学生实践能力和创新精神的培养，将其作为教育改革和发展的重要目标之一。实验教学是培养学生创新能力和动手能力的重要途径之一。通过实验教学，学生可以亲身参与实验操作，感受知识的形成过程，加深对理论知识的理解和掌握。同时，实验教学还可以培养学生的观察能力、思维能力、动手能力等，让他们在实践中不断探索、不断创新，从而促进他们的全面发展。此外，国家还出台了一系列政策文件，鼓励学校开展科技创新活动和实践活动，以培养学生的创新能力和动手能力。例如：《关于进一步加强高等学校基础科学研究工作的意见》中提出，要“加强实验教学，培养学生的实践能力和创新精神”，这表明国家高度重视实验教学在培养学生创新能力和动手能力方面的重要作用[3]。

二、高中生物学实验教学现状分析

（一）能力培养目标不明确

在实验教学过程中，许多教师可能过于关注学生对生物学知识的掌握，而忽略了实验过程中对学生的能力培养。比如：教师在设计实验课程时，往往没有明确的教学目标，导致实验内容与能力培养目标脱节。部分教师倾向采用传统的实验教学手法，缺乏创新和多样性，无法有效提高学生的综合能力，并且过分强调实验结果和数据的获取，而忽略了实验过程中学生观察、分析、解决问题等能力的培养。由于实验教学方法的单一和实验内容的刻板，导致学生缺乏对实验的兴趣和参与度，无法有效提升学生的实验能力。因此，需要重新审视实验教学的教学目标，创新实验教学方法，提高实验教学的多样性，同时关注学生在实验过程中的能力提升。

（二）实验教学内容和形式单一

高中生物学实验教学中，实验内容和形式单一的问题表现得比较明显。有时候，实验内容就像是一本“菜单”，上面列出了一个个“菜名”，而学生只是按照这些“菜名”进行操作，缺乏对实验背后的科学原理和实际应用的深入理解。同时，实验形式也相对单调，往往是以教师为中心，学生只是被动地接受知识和操作指导，缺乏主动性和创造性。这种情况就像是在餐厅里吃饭，如果只是一直点菜单上的菜，而不知道这些菜是怎么做出来的，以及为什么要这么做，那么这顿饭的味道可能就会大打折扣。同样，如果学生只是按照实验步骤去做，而不知道为什么要这么做，以及这个实验与现实生活的联系，那么实验教学的效果也会大打折扣[4]。为了解决这个问题，需要创新实验教学内容和形式，让学生更加深入地了解实验背后的科学原理，增强实验的新颖性和趣味性，提高学生的主动性和创造性。

（三）缺乏与实际生活的联系

在许多实验课程中，学生只是按照教材上的步骤进行操作，而实验内容往往与实际生活没有直接联系。这种教学方式导致学生对实验的意义和实际应用缺乏理解，无法将所学知识应用到生活中。例如：一些实验可能涉及动植物的培育和观察，但这些实验往往只关注生物本身的特点和生长过程，而缺乏与环境、生态等实际问题的联系。这样的实验课程无法帮助学生理解生物学知识在实际生活中的重要性，也无法激发他们对自然环境的关注和热爱。另一方面，实验教学缺乏与实际生活的联系也导致学生对实验的兴趣降低。由于实验内容与他们的生活经历和背景知识没有紧密联系，学生往往感到实验枯燥无味，缺乏学习的动力和热情。

三、高中生物学实验教学中培养学生创新能力与动手能力的实施途径

（一）优化实验教学内容，设计富有创新性的实验项目

优化实验教学内容是培养学生创新能力与动手能力的关键，教师需要深入挖掘教材，结合学生的实际情况，设计富有创新性和挑战性的实验项目，让学生在实验中锻炼创新思维和动手能力。例如：在《细胞的基本结构》这一章的实验教学中，教师可以设计一个“自制细胞模型”的实验项目。这个实验项目可以帮助学生深入理解细胞的结构和组成，同时通过动手制作细胞模型，培养学生的动手能力和创新思维。在实验开始前，教师可以先引导学生了解细胞的基本结构和组成，让学生了解细胞膜、细胞质、细胞核等基本组成部分。然后，教师可以介绍实验所需的材料和步骤，实验材料包括琼脂、糖、色素等，让学生了解如何使用这些材料来制作细胞模型。在实验过程中，学生需要将这些材料混合在一起，搅拌均匀后倒入模具中，待琼脂凝固后取出，一个自制的细胞模型就完成了。在这个实验过程中，学生需要思考如何制作出更加形象的细胞模型，如何表现出细胞结构的真实性，如何让细胞模型更加具有创意和美感，这样的实验项目可以激发学生的创新思维和动手能力，同时提高学生对生物学的学习兴趣。实验结束后，教师可以组织学生进行展示和评价。学生可以展示自己的细胞模型，并介绍自己的制作过程和想法。通过这样的实验项目，学生不仅可以深入理解细胞的结构和组成，还可以锻炼自己的创新思维和动手能力，提高对生物学的学习兴趣。同时，这样的实验项目也可以促进学生的自主探究和合作学习，让学生成为实验的主体，充分发挥他们的主观能动性。

（二）注重启发式教学，引导学生自主思考和探索

启发式教学是一种先进的教学理念，它强调学生在教学中的主体地位，注重培养学生的创新思维和解决问题的能力。在实验教学中，启发式教学可以引导学生自主思考和探索，激发学生的学习兴趣和动力，提高实验教学的效果和质量。例如：在“孟德尔的豌豆杂交实验”这一经典遗传学实验中，教师可以通过问题情境的创设引导学生进入实验主题。教师可以问学生：“你们知道为什么不同品种的豌豆会有不同的颜色和形状吗？”这个问题可以激发学生的好奇心和兴趣，让他们想要探究豌豆遗传的奥秘。接着，教师可以引导学生自主探究实验原理和方法。教师可以让学生阅读实验报告，了解孟德尔是如何通过豌豆杂交实验发现遗传定律的。同时，教师可以引导学生思考孟德尔在实验中使用的统计学方法和实验设计的巧妙之处，让学生理解实验原理和方法。在实验过程中，教师可以引导学生进行自主探究和合作学习。教师可以让学生分组进行实验，每组学生可以自己动手进行杂交实验，记录实验数据并进行统计分析。在这个过程中，教师可以引导学生自主探究实验结果的意义和结论，例如：“为什么不同组合的豌豆后代会出现不同的颜色和形状？”等问题。最后，教师可以组织学生进行讨论和总结，让学生分享自己的实验结果和结论，并引导学生对实验结果进行归纳和总结。通过这样的教学方式，教师可以帮助学生更好地理解孟德尔的豌豆杂交实验的原理和方法，同时也可以培养学生的自主探究和合作学习能力。

（三）开展探究式学习，让学生自主进行实验探究

探究式学习是一种以学生为中心的教学方式，它强调让学生通过自主探究和合作学习来获取知识和技能。在实验教学中，开展探究式学习可以帮助学生更好地理解实验原理和方法，提高实验教学的质量，同时也可以培养学生的创新思维和动手能力。例如：在“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”这一实验中，教师可以采用探究式学习方式，让学生自主进行实验探究。具体的实验步骤如下：（1）设置一系列温度梯度的恒温水浴（15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃）。准备黑藻、镊子、盖玻片、载玻片、显微镜等材料和仪器。

（2）将生长状况且大小相同的黑藻，分别放进各恒温水浴中培养一段时间。（3）制作不同温度下黑藻临时装片放在显微镜下观察。（4）记录观察到的细胞质流动的状态（学生可以借助手机录下不同温度下细胞质流动速度情况）。（5）学生根据观察和拍到的各温度下细胞质流动的视频进行实验结果的分析，对比不同温度下细胞质流动速度快慢并合成视频，再通过西沃大屏幕展示。学生通过直观的视频观察发现不同温度下细胞质流动速度的快慢及其特点[5]。在实验过程中，教师可以提出一些问题，例如：“为什么要快速制作装片和注意观察的时间？”“如何保证各温度下细胞质流动的同步性？”等问题，引导学生思考实验原理和方法。通过探究式学习，学生可以更好地理解细胞质流动的过程和特点，掌握实验原理和方法。同时，学生可以通过自主探究和合作学习，培养自己的创新思维和解决问题的能力，提高实验教学的质量。

（四）加强实验教学与生活的联系，增强学科趣味性

生物学是一门与生活息息相关的学科，生物学实验更是如此。在实验教学中，加强实验教学与生活的联系，不仅可以帮助学生更好地理解实验原理和方法，还可以增强学科的趣味性，激发学生的学习兴趣和动力。首先，教师可以引导学生将实验内容与日常生活联系起来，通过联想日常生活中的经验和观察身边的现象来加深对实验原理和方法的理解。例如：在植物生长实验中，学生可以联想自己家里种植的植物，思考它们生长所需的条件和影响因素，从而更好地理解植物生长的规律。其次，教师可以引导学生运用所学的生物学知识来解决生活中的问题。例如：学生可以利用所学的微生物学知识来制作酸奶、发酵面包等食品；利用所学的生理学知识来了解人体健康和保健知识；利用所学的生态学知识来保护环境和保护生物多样性等。最后，教师可以引导学生参与有趣的实验项目和活动，从而增强学科的趣味性和实用性。例如：学生可以参加生物竞赛、野外实习、社会实践等活动，通过亲身体验和参与来感受生物学的魅力和实用性。

结束语

综上所述，高中生物学实验教学中学生创新能力和动手能力的培养是至关重要的。通过优化实验教学内容、教学策略和评价方式，可以显著提高学生的创新能力和动手能力，为其未来的学习和工作奠定坚实基础。未来，我們需要进一步探索如何将实验教学与其他教学方法相结合，更好地激发学生的创新思维和动手兴趣，为培养具有创新精神和实践能力的高素质人才做出贡献。

参考文献

[1]张曼玲.高中生物实验教学培养学生科学思维能力的实践探究[J].数理化解题研究，2023（3）：140-142.

[2]梁露苗，张敏，陈传红，等.高中生物探究性实验教学的问题及改进策略研究[J].教师，2023（9）：66-68.

[3]董熠婷.浅谈新课改下高中生物实验教学的困难与对策[J].高考，2020（1）：43.

[4]边疆.高中生物实验教学中学生创新能力培养策略探究[J].求知导刊，2022（19）：62-64

[5]连辉.创新高中生物实验教学落实科学探究素养培养[J].世纪之星—高中版，2022（28）： 13-15.