摘要：本文围绕基于项目式学习（PBL）的普通高中生物探究性实验教学模式实践展开论述，遵循真实驱动性问题、跨学科整合原则，从项目启动、实验探究、成果展示三阶段出发，利用情境导入法，结合过程性评价和终结性评价，对于课时紧、学生能力存在差异等现象提出“课内 + 课外”协作等改进方案。本文以新冠病毒传播模拟等案例，表明此模式能增进学生科学素养，辅助生涯规划，为日后信息化和多学科深度融合方向发展奠定基础。

关键词：项目式学习；高中生物；探究性实验教学；实践研究

引言

伴随着教育改革的推进，传统的教学方式已经不能满足学生核心素养发展的需求，在高中生物教学过程中，探究性实验是培养科学思维、实践和创新能力的有效途径，但其教学模式也亟待变革。项目式学习（PBL）是一种基于真实问题、强调自主探究和合作实践的新学习方法，为高中生物探究性实验的教学带来了新思路，本文从设计原则、核心要素、实施策略等角度出发，对基于 PBL 的高中生物探究性实验教学模式实践研究进行梳理，希望对教学实践提供参考。

一、基于项目式学习的高中生物探究性实验教学模式的设计原则与核心要素

按照项目式学习，高中生物探究性实验有三大原则：真实性原则，选题以生态系统、遗传变异等生物核心概念为主，关联环境污染等热点话题，比如“校园人工湿地净化水质”，让学生在真实环境中运用所学知识；驱动性问题要开放，挑战大，像“本地微生物分解厨余垃圾”这种问题能促使学生自发去寻找解决办法，锻炼各种能力；跨学科整合将化学、数学、工程等学科知识融入生物实验中，帮学生打破学科壁垒，创建起自己的知识网络，提高解决复杂问题的能力。

二、基于项目式学习的高中生物探究性实验教学模式的实施步骤

（一）项目启动与规划

情境导入：情境导入是项目启动的第一步，其目的是激发学生兴趣，让学生能快速投入到探究活动中，观看视频、看新闻、现场考察等。利用纪录片《塑料海洋》导入“微生物降解塑料”，从塑料对海洋生态的危害为学生带来巨大的视觉冲击和心理冲击，从而产生解决问题的动机；开展“生态系统稳定性”项目，带学生到自然保护区，了解自然保护区的生态系统，观察各种生物之间的联系等，引发学生的好奇心。

小组分工：学生分组是项目式学习过程中促进协作交流的重要方式，每小组 3-5 人较为合理，分组时要考虑到学生的兴趣、能力、性格等因素，让每个学生的长处互相补充，每个小组明确成员的角色分工，是保障协作交流有效进行的重点，比如“探究光照强度对植物光合速率的影响”这个项目就可以分成设计实验的人、记录数据的人、展示成果的人等，每个人做好自己的工作，增加责任感和协作性。

制定计划：制定详细的项目计划，学生填写项目任务书是项目开展的前提，实验假设，变量控制和时间节点。以探究光照强度对植物光合作用的影响这个实验为例，实验假设可以利用已有的知识经验进行假设，变量控制中要明确自变量，因变量，无关变量，并进行控制，时间节点要合理安排实验的各个环节，确保实验能够按时完成。

（二）实验探究与迭代

实验设计：学生自己设计实验，针对学生的项目驱动性问题和假设，教师提供相关资料进行引导，以探究光照强度对植物光合速率的影响为例，学生自己选择测量指标、设计实验对照，教师对学生的设计给予肯定，当学生在方案设计上遇到困难时，教师应及时给予指导帮助，促进学生完善设计方案。

数据的收集与分析：数据收集是实验顺利开展并得出可靠结论的关键，学生要真实地记录数据，传感器等数字化工具能提高效率和准确度，收集完再用excel，python等软件去处理分析，画折线图，柱状图等图来显示规律，在这些光合速率实验里，通过分析图表中的曲线变化即可得出结论。

问题解决与改进：实验失败也是常事，教师引导学生正视问题，分析菌种被污染、数据有异常等失败原因，菌种被污染从器材消毒、操作、环境等找出原因修改方案再次实践，总结经验以提升学生的实践能力，培养其科学探究精神。

（三）成果展示与评价

多样化表现：成果呈现形式多样，实验报告记载探究全部过程，科学海报体现成果主要部分，也能体现出实验中的创新之处，模型装置让知识更加具体，科普短视频将知识有趣地传播出去，“家庭堆肥箱”项目操作手册既是表现也是教大家环保知识，兼具学习价值与社会意义。

评价体系。科学的评价体系包括过程性评价和终结性评价，过程性评价包括实验日志、小组合作记录、阶段答辩等探究过程评价，终结性评价包括成果的科学性、创新性、社会效益等成果评价，可以邀请校外专家参与评价，以确保评价结果的公正客观。过程评价与终结评价相结合，可以全面评价学习成果，激发学生的学习动力。

三、实践过程中的现存问题与对策探讨

尽管基于 PBL 的高中生物探究性实验教学模式具有显著优势，但在实际推广中仍面临诸多现实困境，需针对性提出解决对策：

（一）课时紧张与项目周期较长的矛盾

PBL 项目一般需要几周甚至几个月才能完成，而高中生物只有每周2-3 课时，有些项目就无法进行下去。对策就是采用“课内 + 课外”的时间安排，课内主要是进行实验的设计、关键步骤和成果的讨论，课外由学生自行完成数据的收集、资料的查阅和方案的修改；简化一些环节，比如“微型生态系统构建”项目“，长期观测 (1 个月)”可以改为“阶段观测 (2 周 )+ 模拟预测”，在保证探究深度的前提下，减少周期。

（二）学生探究能力差异导致参与度不均衡

不同学生实验操作能力、逻辑思维能力、合作能力有差异，会出现“强的学生主探，弱的学生被探”的情况。对策是“异质分组 + 角色轮换”，分组时每组都有不同层次的学生，“实验设计员”“数据分析师”“成果展示者”等角色也会定期轮换；对于能力较弱的学生给予“阶梯式任务单”，将复杂任务分解为“查阅资料 - 设计单一变量实验 - 记录基础数据”等简单步骤，循序渐进地让他们参与到探究中来。

（三）教师面临指导难度大与专业能力欠缺的挑战

PBL 教学时，教师要回答学生提出的各类个性化问题，涉及跨学科知识疑惑，实验技术难题等，不过有些教师缺乏跨学科知识储备和 PBL 引导经验，于是制定教师专项培训计划，培训涵盖“跨学科知识整合”，“PBL 引导技巧”，“数字化工具应用”等内容，构建“校内教研组 + 校外专家”这样的指导团队，邀请高校生物学科教师，环保机构工程师参与项目指导，为教师予以专业支撑，定时安排教师参加 PBL 教学案例分享会，促使教师互相交流教学经验，处理问题的办法，通过剖析和议论实际案例，改进教师解决实际问题的能力，设立教师成长档案，记载教师在PBL 教学中的学习和操作过程，依照档案内容给予教师个性化的专业发展意见和援助。

（四）实验资源与项目需求的匹配性问题

有些高中尤其是偏远地区学校缺少传感器、微生物培养装置等 PBL 实验资源，影响项目开展，对策采用“虚实结合”的资源补足手段，利用虚拟仿真实验平台“NOBOOK 虚拟实验室”来完成复杂实验操作“病毒传播模拟”，开发低成本实验方案“家用塑料瓶 + 土壤 + 水草”做生态瓶，“厨房剩余蔬菜 + 红糖”养分解微生物，缩减实验资源门槛，创建区域实验资源共享平台，增进校际实验设备、材料的流通与共享，有限资源发挥更大价值，提倡学校同企业、科研机构联手，得到实验设备和资金援助，同当地农业企业合作创建生物实验基地，依靠企业资源推动实践项目。

四、基于项目式学习的高中生物探究性实验教学模式的典型案例参考

（一）案例一：新冠病毒传播与防控模拟

驱动问题：如何追踪实验中模拟病毒的传播路线，并为出有效的控制方法？该驱动问题将当前社会热点问题联系在一起，有其现实意义，也具有一定的挑战性，能够引发学生的好奇心。

实验设计：实验中学生用荧光粉代替病毒，在接触的不同部位，如握手、摸门将手等不同的接触区域跟踪不同的区域“病毒”的传播范围，让学生们直观的了解病毒在不同接触场景下的传播范围，尝试不同的口罩材质、洗手方式对“病毒”的阻断性，让学生知道不同的防护措施。

成果：学生自主制作防控宣传手册，自己改善校园防疫举措，将探究实验成果用在生活中，具有重要的社会应用价值，可以提高学生们科学探究和社会责任感。

（二）案例二：构建“微型生态系统

驱动问题：如何才能制造出一个持续稳定运行的封闭生态系统，比如生态瓶？围绕着生态系统这个概念来驱动学生去思考，什么是生态系统？生态系统由哪些部分构成？生态系统的结构是什么？生态系统的功能是什么？如何保持生态系统的平衡？

实验探究：实验探究这部分，学生要控制多项变量，比如光照时长，各类生物（水草、螺、鱼）的占比，水体容积等，通过观测之后记录氧气含量，生物存活时长等，从而了解生态系统内部能量流动情况与物质循环状况。

成果：学生制作出一个优化的生态瓶。将实验探究的经验成果展示出来，能让他人了解生态瓶的制作与养护方法，还可以讨论生态平衡非常脆弱，可以增强学生的环保意识。

五、基于项目式学习的高中生物探究性实验教学模式的延伸价值

项目式学习对提升学生核心素养和启蒙生涯规划具有重要价值。在学生探究实验的过程中，提出问题、设计实验、分析结果等过程训练了学生的科学思维和实验技能，使学生“科学探究”素养得到了极大的提升。以项目式学习为基础进行普通高中生物探究性实验教学，在真实问题的推动下，通过自主探究和合作实践，按照真实性原则等，以项目开启、进行实验探究，最后呈现结果等形式可以促进学生发展科学思维和培养核心素养。有助于学生理解生物学的社会意义，促进基于项目式学习的普通高中生物探究性实验教学模式在普通高中生物学科教学中发挥更好的作用，培育更多的生物人才。

六、研究趋势与展望

随着教育信息化 2.0 行动计划推进，PBL 教学与虚拟仿真，人工智能，大数据融合将成为重点，虚拟仿真实验平台可以超越现实限制，做“深海生态系统探究”，“基因编辑伦理讨论”等复杂项目，ChatGPT 等人工智能工具能够帮助学生规划实验方案，剖析数据，大数据技术可以全程跟踪探究进程，做到个性化引领，精准评价，推动教学方式向智能化，精准化方向发展。

目前 PBL 项目跨学科融合只是“生物 + 一个学科”，未来会向更多学科融合发展，比如以“碳中和目标下的校园生态优化”为核心，融合生物、化学、数学、地理、工程等多学科知识，形成完整的探究体系，不仅可以让学生解决复杂的现实问题，更能体现现实世界的问题是多维的，提升学生的综合素质。

参考文献：

[1] 苏海霞，张曾栋 . 高中生物项目式教学设计——以细胞基本结构为例 [J]. 数理化解题研究，2025，（21）:121-123.

[2] 黄芳敏 . 高中生物单元教学中应用项目式学习模式的探究 [J]. 试题与研究，2025，（18）:141-143.

[3] 陈静 . 高中生物项目式教学实施策略研究 [J]. 高考，2025，（18）:42-44.

[4] 丁鹏. 项目式教学在高中生物教学中的实施路径[J]. 新教育，2025，（17）:61-63.

[5] 王春霞. 项目式学习在高中生物教学中的应用研究[D]. 河南科技学院，2025.

[6] 柯兰明. 项目式学习在高中生物教学中的应用探究[J]. 试题与研究，2025，（15）:7-9.