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【摘要】科学探究是生物学学科核心素养之一，探究性实验是培养学生科学探究能力的重要途径，我们应当挖掘和发挥生物探究性实验在实验教学中的主导作用，以此发展学生的个性和特长，培养其创新精神和实践能力，为学生的终身学习打好基础。长期以来的实验教学都从属于理论教学，局限于形式，缺乏实效性。本文主要从三方面对探究性实验教学进行优化：一、优化探究性实验课题的设置，遵循可行性原则、创新性原则、规划性原则和开放性原则;二、优化探究性实验的实施过程，主要针对教学程序、探究性环节、实验管理方面;三、优化探究性实验的评价方案，体现在实验报告的撰写和量化评价细则方面。
【关键词】探究性实验;优化策略;课题设置;实验管理;实验评价
《普通高中生物学课程标准（2017年版2020修订）》明确了“学科核心素养是学科育人价值的核心体现”。其中，科学探究是生物学学科核心素养之一。新课程基本理念强调高度关注学生学习过程中的实践经历，让学生积极主动参与动手和动脑的活动，通过探究性学习等活动加强对生物学概念的理解，提升应用知识能力，培养创新精神。实验教学既是一类探究活动，也是生物教学的基本形式之一。通过实验教学发展学生的个性和特长，培养他们的创新精神和实践能力，为学生的终身学习打好基础。《普通高中生物新课程标准》明显增加了生物实验教学的内容和深度，对高中生物实验提出了新的要求和标准，尤其突显探究性实验的地位。探究性实验教学是体现新课程理念的一个非常重要的教学形式。
探究性实验是指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。探究性实验应该要依托于“建构主义”这一知识和学习的理论。因为“建构主义”提倡在教师的指导下、以学习者为中心的学习，也就是说，既强调学习者的认知主体作用，又不忽视教师的指导作用。教师是意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的传授者与灌输者。学生是信息加工的主体、是意义的主动建构者，而不是外部刺激的被动接受者和被灌输的对象。
从我国的高中生物教学发展情况来看，长期以来实验教学都从属于理论教学，仍然受限于行为主义理论模式，一般呈现为“刺激—反应—强化”的单一模式。而探究性实验的教学形式和过程更是常流于形式，还未上升到更高的一个层次。总体上，我国的实验教学模式与国外多元化的研究性学习模式（如，问题解决模式、项目研究模式、独立研究模式等）相比之下，差距依然显著。这与教学开展普遍存在的问题有关：（1）探究性实验的耗时性与课堂教学实效性的冲突;（2）探究性实验的个性化学习与班级授课制的冲突。所以，实验教学一直以来是我国生物科学教育中最薄弱的环节，是生物教学中亟待解决的问题之一。笔者就探究性实验教学过程中的相关环节提出三方面优化策略。
一、优化探究性实验课题的设置
《普通高中生物课程标准》安排了18个探究性实验和实践活动（必修一、二模块），包括：基础实验、技能训练、模型建构与制作、探究实验、调查、课外实践、课外制作。但相当一部分实验涉及到的材料用具和实验方法等，高中实验室的配备普遍达不到要求，所以需要教师进行筛选、归类、合理设置。
1.探究性课题的设置要遵循可行性原则和创新性原则
依据可行性原则，结合本校实验环境、条件，规划和制定探究性实验的开设清单，不避重就轻的同时摒弃难以开展的课题。遵循省时、高效的原则，合并类似的或有关联的实验课题，如，“使用高倍显微镜观察几种细胞”“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”“探究植物细胞的吸水与失水”可以合并为一次实验课，安排2个连续的课时。长期以来的生物实验课安排都是严格按照1个教学课时的内容来安排，为了提高实验的实效性，教师可以作适当调整。考虑到高一学生对于显微镜的认识和使用还比较陌生，所以建议在相关的基础理论教学内容完成后进行该项实验。
创新性原则主要是针对探究性实验课题的设置，依托教材又不局限于教材。依据探究性理念，
挖掘和拓展探究性实验课题，可从以下几方面实施：（1）将教材的基础技能类实验设置为探究性实验。如，将“检测生物组织中的糖类”改设为“探究还原糖检测的最适材料”，将“绿叶中色素的提取和分离”改设为“探究绿叶中色素的提取和分离的有效方法”等，让学生由被动接受转变为主动研究。（2）将教材的某些探究性实验设置为简易可行的探究性实验。如，“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的装置较为复杂、检测方法带有危险性，并且该实验不是定量实验而是定性实验，所以设置课题为“探究酵母菌细胞呼吸方式的简易装置”。（3）将课堂教学过程中学生的有价值的观点设置為探究性实验课题。如，“检测生物组织中的糖类”的实验中，教师与学生一致认为西瓜汁不是合适的材料，学生提问：“西瓜汁的颜色有办法去除吗？去除后是否就能判断是否具有还原糖？”因此，可以设置课题为“如何有效检测西瓜汁中的还原糖”让学生尝试探究，为学生提供探究的空间和平台。
探究温度对酶活性的影响时，可联系麦芽糖酶可将淀粉水解为麦芽糖这一知识，利用煮熟的糯米、研磨后的发芽小麦（其中含有麦芽糖酶），让学生尝试探究不同温度条件下（常温、100℃、冰箱中）麦芽糖酶活性的影响。
2.探究性课题的设置要遵循规划性原则和开放性原则
学生对教材的理论知识积累和对探究性实验的认识和接受是一个循序渐进的过程，所以，探究性课题的设置要遵循规划性原则。一方面要依据教材的理论学习来规划和设置课题，由浅入深，由基础技能性实验过渡到验证性实验再逐步过渡到探究性实验;另一方面要纵观所有可行性实验课题，全局规划，在每一届学生入学前就已经规划和制定好探究性实验的开设清单，并确立好各项探究性实验的实施方案，方案涉及开设的学期时间、地点、课时、分组办法等。
长期以来，实验的进行都局限于课堂教学的40分钟、局限于实验室，直接影响多项探究性实验课题的实施，如，“尝试制作真核细胞的三维结构模型”这一类课题。开放性原则就是针对探究性实验课题设置的时间、地点进行优化。时间上的设置可分为四类：课堂教学时间、课余时间（如，学生的活动时间）、周末时间、寒暑假期时间。地点上的设置也可分为四类：实验室、学校的可利用区域、学生家里、户外区域。此外，还应该充分考虑学生相对自由的时间段从而合理开放实验室。 二、优化探究性实验的实施过程
在实验的实施过程中强调探究性，是对所研究问题的学习，同时也是对探究过程的学习。对探究性实验的实施过程的优化策略主要体现在以下方面：
1.优化探究性实验教学的程序
常规的探究性实验教学程序为：提出问题→作出假设→设计实验→实验操作→得出结论→交流反思。探究性实验教学的核心是实验设计，它体现了生物实验的思想方法，目标是培养学生提出问题、设计实验、创新实验的能力以及培养学生探究、合作的精神等。笔者结合探究性理念，在此基础上增加“拓展延伸”，并且进一步细化和优化探究性实验教学程序（见图1）。该程序着力发挥学生的自主性，让其参与每一项程序的分析、细化、实施，而不是按教师常规的详细设定来操作实验。
2.优化探究性实验过程中体现探究性思维的环节
探究性实验的直接目标是对所研究问题的学习和对探究过程的学习，而多数实验教学关注的是实验过程和实验结果，忽略了学生在其中的探究性思维的呈现和训练。所以，教学的基本程序中应该重视设计实验、交流方案、表达交流、拓展延伸这些环节。一方面，教师要求在实验报告中体现小组的思想交流过程和内容，如，实验方案中的疑难问题、材料方法的选择和改良、实验失败的原因分析、实验衍生出的新问题等;另一方面，教师要培养学生的探究理念和习惯，多建议学生搜集书籍资料、充分利用网站资源来解决实验方案设计问题、操作问题、疑难理论问题等;再一方面，教师要激发和鼓励学生的创新思维，如，提出的新颖观点给予肯定，制作的生物模型等实验成果给予展示。
3.优化探究性实验管理的方式
教师要结合所有可行性探究实验课题进行统筹规划，建立相对完善的实验管理制度，让管理系统化、制度化和程序化。例如，多数学校对于生物实验的管理基本只局限于实验安全管理制度上，而没有专业的实验室安全操作培训等。实际上，还有许多实验室的管理项目也没有完善，一切只能依靠在实验操作过程中教师的提醒。实验培训管理应当是适时地、专业地、系统地进行培训。基于系统化、制度化、程序化的管理理念，笔者提出相关的实验管理制度的项目（见图2）。实验室管理这一项主要是实验员教师负责，实验操作培训管理和实验过程管理主要由任课教师负责。并且一定要实行学生自主管理模式，一方面减轻教师负担、提高效率，另一方面激励学生的自主性和创造性，还可达到有效监督与反馈的目的。当然，制度的项目细则需要结合各学校的环境条件进行合理制定。
三、优化探究性实验的评价方案
新课程把培养学生的科学探究能力作为重要教育目标，传统的实验教学更多关注实验过程和实验结果，难以多元化地衡量和评价学生的综合学习能力、个性与情感态度价值观等。评价是不可忽视的环节，评价机制是否科学合理，从一定程度上影响了学生的发展。笔者优化的评价方案体现在实验报告的撰写和多元化的量化评价细则方面（见表1和表2）。其中的内容和细则重视知识的形成过程，重视过程性评价，系统地对学生在实验中观察和思考能力、探究精神和创新能力、对研究性实验的设计能力以及在实验中学生是否具备团队协作精神等方面进行综合考查。这也正是新课程理念所倡导的评价。
四、探究性实验教学的优化策略的意义
毕加索曾说：“创造之前必先破坏。”教學过程中应该突破固有的教学观念的限制和影响，特别是要突破“高考指挥棒总会将想法棒打回原形——分数最重”这一观念。高考与素质教育并不冲突，只要深入教学科研，善于优化教学策略，更多的一线教师引领潮流，势必引起教学上新的变革浪潮，真正使探究性学习模式得以普及。探究性实验是培养学生科学探究能力的重要形式，本文也旨在挖掘和发挥生物探究性实验在实验教学中的主导作用，以此发展学生的个性和特长，培养他们的创新精神和实践能力，为学生的终身学习打好基础。
参考文献：
[1]高文，徐斌艳，吴刚.建构主义教育研究[M].教育科学出版社，2008.
[2]刘恩山，汪忠.生物课程标准解读[M].江苏教育出版社，2004：144-145.
[3]胡庆芳，程可拉.当今美国中小学研究性学习的模式研究[J].教育科学，2003，19（15）.
[4]徐继林，陈学梅，胡位荣.新课标下广州市高中生物学实验教学现状的调查分析[J].生物学通报，2010，45（8）.
[5]周桂馥.新课程标准下探究性实验的教学效果研究[D].天津师范大学，2009.
【关键词】探究性实验;优化策略;课题设置;实验管理;实验评价
《普通高中生物学课程标准（2017年版2020修订）》明确了“学科核心素养是学科育人价值的核心体现”。其中，科学探究是生物学学科核心素养之一。新课程基本理念强调高度关注学生学习过程中的实践经历，让学生积极主动参与动手和动脑的活动，通过探究性学习等活动加强对生物学概念的理解，提升应用知识能力，培养创新精神。实验教学既是一类探究活动，也是生物教学的基本形式之一。通过实验教学发展学生的个性和特长，培养他们的创新精神和实践能力，为学生的终身学习打好基础。《普通高中生物新课程标准》明显增加了生物实验教学的内容和深度，对高中生物实验提出了新的要求和标准，尤其突显探究性实验的地位。探究性实验教学是体现新课程理念的一个非常重要的教学形式。
探究性实验是指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。探究性实验应该要依托于“建构主义”这一知识和学习的理论。因为“建构主义”提倡在教师的指导下、以学习者为中心的学习，也就是说，既强调学习者的认知主体作用，又不忽视教师的指导作用。教师是意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的传授者与灌输者。学生是信息加工的主体、是意义的主动建构者，而不是外部刺激的被动接受者和被灌输的对象。
从我国的高中生物教学发展情况来看，长期以来实验教学都从属于理论教学，仍然受限于行为主义理论模式，一般呈现为“刺激—反应—强化”的单一模式。而探究性实验的教学形式和过程更是常流于形式，还未上升到更高的一个层次。总体上，我国的实验教学模式与国外多元化的研究性学习模式（如，问题解决模式、项目研究模式、独立研究模式等）相比之下，差距依然显著。这与教学开展普遍存在的问题有关：（1）探究性实验的耗时性与课堂教学实效性的冲突;（2）探究性实验的个性化学习与班级授课制的冲突。所以，实验教学一直以来是我国生物科学教育中最薄弱的环节，是生物教学中亟待解决的问题之一。笔者就探究性实验教学过程中的相关环节提出三方面优化策略。
一、优化探究性实验课题的设置
《普通高中生物课程标准》安排了18个探究性实验和实践活动（必修一、二模块），包括：基础实验、技能训练、模型建构与制作、探究实验、调查、课外实践、课外制作。但相当一部分实验涉及到的材料用具和实验方法等，高中实验室的配备普遍达不到要求，所以需要教师进行筛选、归类、合理设置。
1.探究性课题的设置要遵循可行性原则和创新性原则
依据可行性原则，结合本校实验环境、条件，规划和制定探究性实验的开设清单，不避重就轻的同时摒弃难以开展的课题。遵循省时、高效的原则，合并类似的或有关联的实验课题，如，“使用高倍显微镜观察几种细胞”“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”“探究植物细胞的吸水与失水”可以合并为一次实验课，安排2个连续的课时。长期以来的生物实验课安排都是严格按照1个教学课时的内容来安排，为了提高实验的实效性，教师可以作适当调整。考虑到高一学生对于显微镜的认识和使用还比较陌生，所以建议在相关的基础理论教学内容完成后进行该项实验。
创新性原则主要是针对探究性实验课题的设置，依托教材又不局限于教材。依据探究性理念，
挖掘和拓展探究性实验课题，可从以下几方面实施：（1）将教材的基础技能类实验设置为探究性实验。如，将“检测生物组织中的糖类”改设为“探究还原糖检测的最适材料”，将“绿叶中色素的提取和分离”改设为“探究绿叶中色素的提取和分离的有效方法”等，让学生由被动接受转变为主动研究。（2）将教材的某些探究性实验设置为简易可行的探究性实验。如，“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的装置较为复杂、检测方法带有危险性，并且该实验不是定量实验而是定性实验，所以设置课题为“探究酵母菌细胞呼吸方式的简易装置”。（3）将课堂教学过程中学生的有价值的观点设置為探究性实验课题。如，“检测生物组织中的糖类”的实验中，教师与学生一致认为西瓜汁不是合适的材料，学生提问：“西瓜汁的颜色有办法去除吗？去除后是否就能判断是否具有还原糖？”因此，可以设置课题为“如何有效检测西瓜汁中的还原糖”让学生尝试探究，为学生提供探究的空间和平台。
探究温度对酶活性的影响时，可联系麦芽糖酶可将淀粉水解为麦芽糖这一知识，利用煮熟的糯米、研磨后的发芽小麦（其中含有麦芽糖酶），让学生尝试探究不同温度条件下（常温、100℃、冰箱中）麦芽糖酶活性的影响。
2.探究性课题的设置要遵循规划性原则和开放性原则
学生对教材的理论知识积累和对探究性实验的认识和接受是一个循序渐进的过程，所以，探究性课题的设置要遵循规划性原则。一方面要依据教材的理论学习来规划和设置课题，由浅入深，由基础技能性实验过渡到验证性实验再逐步过渡到探究性实验;另一方面要纵观所有可行性实验课题，全局规划，在每一届学生入学前就已经规划和制定好探究性实验的开设清单，并确立好各项探究性实验的实施方案，方案涉及开设的学期时间、地点、课时、分组办法等。
长期以来，实验的进行都局限于课堂教学的40分钟、局限于实验室，直接影响多项探究性实验课题的实施，如，“尝试制作真核细胞的三维结构模型”这一类课题。开放性原则就是针对探究性实验课题设置的时间、地点进行优化。时间上的设置可分为四类：课堂教学时间、课余时间（如，学生的活动时间）、周末时间、寒暑假期时间。地点上的设置也可分为四类：实验室、学校的可利用区域、学生家里、户外区域。此外，还应该充分考虑学生相对自由的时间段从而合理开放实验室。 二、优化探究性实验的实施过程
在实验的实施过程中强调探究性，是对所研究问题的学习，同时也是对探究过程的学习。对探究性实验的实施过程的优化策略主要体现在以下方面：
1.优化探究性实验教学的程序
常规的探究性实验教学程序为：提出问题→作出假设→设计实验→实验操作→得出结论→交流反思。探究性实验教学的核心是实验设计，它体现了生物实验的思想方法，目标是培养学生提出问题、设计实验、创新实验的能力以及培养学生探究、合作的精神等。笔者结合探究性理念，在此基础上增加“拓展延伸”，并且进一步细化和优化探究性实验教学程序（见图1）。该程序着力发挥学生的自主性，让其参与每一项程序的分析、细化、实施，而不是按教师常规的详细设定来操作实验。
2.优化探究性实验过程中体现探究性思维的环节
探究性实验的直接目标是对所研究问题的学习和对探究过程的学习，而多数实验教学关注的是实验过程和实验结果，忽略了学生在其中的探究性思维的呈现和训练。所以，教学的基本程序中应该重视设计实验、交流方案、表达交流、拓展延伸这些环节。一方面，教师要求在实验报告中体现小组的思想交流过程和内容，如，实验方案中的疑难问题、材料方法的选择和改良、实验失败的原因分析、实验衍生出的新问题等;另一方面，教师要培养学生的探究理念和习惯，多建议学生搜集书籍资料、充分利用网站资源来解决实验方案设计问题、操作问题、疑难理论问题等;再一方面，教师要激发和鼓励学生的创新思维，如，提出的新颖观点给予肯定，制作的生物模型等实验成果给予展示。
3.优化探究性实验管理的方式
教师要结合所有可行性探究实验课题进行统筹规划，建立相对完善的实验管理制度，让管理系统化、制度化和程序化。例如，多数学校对于生物实验的管理基本只局限于实验安全管理制度上，而没有专业的实验室安全操作培训等。实际上，还有许多实验室的管理项目也没有完善，一切只能依靠在实验操作过程中教师的提醒。实验培训管理应当是适时地、专业地、系统地进行培训。基于系统化、制度化、程序化的管理理念，笔者提出相关的实验管理制度的项目（见图2）。实验室管理这一项主要是实验员教师负责，实验操作培训管理和实验过程管理主要由任课教师负责。并且一定要实行学生自主管理模式，一方面减轻教师负担、提高效率，另一方面激励学生的自主性和创造性，还可达到有效监督与反馈的目的。当然，制度的项目细则需要结合各学校的环境条件进行合理制定。
三、优化探究性实验的评价方案
新课程把培养学生的科学探究能力作为重要教育目标，传统的实验教学更多关注实验过程和实验结果，难以多元化地衡量和评价学生的综合学习能力、个性与情感态度价值观等。评价是不可忽视的环节，评价机制是否科学合理，从一定程度上影响了学生的发展。笔者优化的评价方案体现在实验报告的撰写和多元化的量化评价细则方面（见表1和表2）。其中的内容和细则重视知识的形成过程，重视过程性评价，系统地对学生在实验中观察和思考能力、探究精神和创新能力、对研究性实验的设计能力以及在实验中学生是否具备团队协作精神等方面进行综合考查。这也正是新课程理念所倡导的评价。
四、探究性实验教学的优化策略的意义
毕加索曾说：“创造之前必先破坏。”教學过程中应该突破固有的教学观念的限制和影响，特别是要突破“高考指挥棒总会将想法棒打回原形——分数最重”这一观念。高考与素质教育并不冲突，只要深入教学科研，善于优化教学策略，更多的一线教师引领潮流，势必引起教学上新的变革浪潮，真正使探究性学习模式得以普及。探究性实验是培养学生科学探究能力的重要形式，本文也旨在挖掘和发挥生物探究性实验在实验教学中的主导作用，以此发展学生的个性和特长，培养他们的创新精神和实践能力，为学生的终身学习打好基础。
参考文献：
[1]高文，徐斌艳，吴刚.建构主义教育研究[M].教育科学出版社，2008.
[2]刘恩山，汪忠.生物课程标准解读[M].江苏教育出版社，2004：144-145.
[3]胡庆芳，程可拉.当今美国中小学研究性学习的模式研究[J].教育科学，2003，19（15）.
[4]徐继林，陈学梅，胡位荣.新课标下广州市高中生物学实验教学现状的调查分析[J].生物学通报，2010，45（8）.
[5]周桂馥.新课程标准下探究性实验的教学效果研究[D].天津师范大学，2009.