摘要：在信息化背景下，科学探究能力已成为高中生物学教学中衡量学生核心素养发展水平的重要维度。基于此，文章以高中生物学中的“DNA的复制”一课为例，聚焦信息技术环境中学情诊断、情境创设、动态呈现与模型构建在培养学生探究能力方面的作用，探寻高中生物学课堂从“知识传授”走向“思维生成”的现实路径，旨在提升学生对复杂生命过程的理解深度，促使学生形成基于证据的科学思维方式，促进高中生物学教学质量的整体提升。

　　关键词：高中生物学；科学探究；“DNA的复制”；核心素养

　　科学探究能力是高中生物学学科核心素养的重要组成部分，是指学生在真实问题情境中提出问题、设计实验、分析数据并得出科学结论的综合能力。《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》指出，高中生物学教学重点应由知识传授转向科学:思维与探究能力的培养。在实际课堂教学中，高中生物学探究学习往往停留在“验证教材结论”的层:面，学生缺乏自主提出问题与设计实验的意识，探究过程也因时间、设备与技术条件受限而趋于形式化，这会导致他们的探究能力发展受限。信息技术使抽象的生命过程得以可视化呈现，也为弥补实验:条件不足提供了可能。在信息化背景下，学生可以通过模拟实验探索变里之间的因果关系，还可以借:助数据库检索科学资料，并通过网络平台开展协作与交流，使科学探究活动更加开放、动态、可追踪，这为培养学生的科学探究能力提供了条件。
       一、高中生物学科学探究能力的培养价值

　　(一)促进学生能力转化

　　科学探究能力是高中生物学学科核心素养的重要维度。科学探究过程要求学生在科学问题情境中综合运用结构与功能、进化与稳态等生物学大概念来解释现象，从而实现对知识的内化与迁移。探究式学习强调让学生自主提出问题、设计实验并基于证据进行推理，从而使学习过程转向主动建构，促使学生从“会记”知识走向“会用”知识。

　　(二)提升学生思维品质

　　科学探究的本质是以证据为基础来思考和解决问题，其过程包括假设建构、变里控制、数据分析与逻辑推理，这一系列活动能够训练学生的科学思维方式。通过探究学习，学生能逐渐学会以可验证的方式解释生命现象，学会用数据支持观点，避免经验性判断与主观臆断。在分析实验数据误差、结论合理性时，学生也会形成质疑精神与反思意识。这种基于事实与理性的科学思维对培养具有科学精神和创新意识的新型人才具有重要作用。

　　(三)增强学生实践创新能力与社会责任意识生物学科学探究内容常与现实问题紧密联系，如粮食安全、疾病防控、生态环境保护等，这使得探究活动不仅是课堂学习的过程，还是学生接触社:会与理解生命价值的途径。在探究任务中，学生能通过问题发现、方案设计与实验改进形成创造性思维，同时能在合作交流、分工协作中体验共同解决问题的责任感与合作精神。科学探究还引导学生关注生命伦理、生态平衡等社会议题，使其在理解科学技术的同时，形成尊重生命、保护环境的价值观念”。

       二、信息化背景下在高中生物学教学中培养学生科学探究能力的有效策略

　　(一)精准诊断，指向真实学情差异

　　科学探究能力培养的前提是了解学生的真实认知状态。如果教师不了解学生已经掌握什么、存在哪些误区、推理能力处于何种水平，那么后续的探究设计就容易停留在表面，难以触达学生的真实思维。通过学习平台、在线测评系统、课堂互动记录等方式，教师能够获取学生在知识理解、实验思路、逻辑推理等方面的数据，形成清晰的学情图像。在信息化背景下，教师可以对探究活动进行重新设计，如调整问题起点、优化问题梯度、进行分层分组教学，使探究活动真正立足学生的最近发展区，并实现教、学、评之间的精准衔接。

　　“DNA的复制”是高中生物学连接“DNA的结构”与“遗传信息传递机制”的核心内容。学生不仅要知道DNA由脱氧核苷酸组成、呈双螺旋结构，还要进一步理解DNA如何在细胞中被准确复制，这些内容具有抽象性、过程性和推理性，学生需要在空间结构与时间动态中把握DNA的复制过程。在正式开展课堂探究前，教师可以通过网络平台布置预习测评，题目设计可以包括对DNA结构的基础概念回顾，还可以涉及复制方式判断、链延伸方向和实验原理等内容。平台生成的学情数据显示：超过80%的学生能正确回答碱基互补配对原则等记忆型题目；在“复制为什么是半保留方式”“新链合成为什么只能从5'端到3'端”“前导链和后随链为什么不同”这类理解性问题上，错误率超过50%；部分学生混淆了“全保留复制”与“半保留复制”，这说明他们对模型与证据之间的关系缺乏清晰认识。

　　基于这一诊断结果，教师对课堂进行了调整：先引导学生围绕“DNA的复制究竟以何种方式进行”提出假设，再让学生通过小组讨论和模型构建进行推理，进而引导学生利用实验数据验证自己的推断。在这一过程中，学生能通过质疑、建构和验证逐步形成科学概念。这说明，精准的学情诊断不仅改变了教学起点，还决定了探究任务的深度与生成质量。

　　（二）情境导入，激活学生探究动机

　　在信息化背景下，导入环节应借助与生命现象相关的真实素材引发学生对知识机制的思考，使其产生问题意识与探究需求。优质情境应具备三个特征：来源于真实问题、能够制造认知冲突、能自然指向探究主题。在高中生物学教学中，问题化的情境导入能够激发学生对机制本身的兴趣，使学习过程转向基于疑问与证据的思考活动[2]。

　　例如，在“DNA的复制”课堂导入阶段，教师先利用希沃白板播放与生命延续相关的歌谣视频《萤火虫》，引导学生关注“生命为何能够一代一代持续存在”这一自然现象。随后，教师提出问题“DNA的复制是怎样进行的？复制过程中是否会出现错误？”,将学生从歌曲情境引入生物学本质问题中。这一设计实现了从感性生命现象到理性科学机制的过渡。在观看过程中，部分学生提出“如果复制出错是不是会产生突变”“DNA复制是否每次都完全一样”等问题，教师据此引导学生进入本节核心探究主题——“DNA是否真的能做到准确复制？”。情境导入的意义并非完成“课堂热身”，而是通过“情感体验—问题冲突—科学追问”的路径，使学生意识到DNA复制不仅是教材知识，还是理解生命延续性、遗传稳定性及突变来源的关键机制。

　　（三）动态呈现，助力关键知识建构

　　生命科学中的大量知识具有结构隐蔽、过程连续的特点，学生在学习此类内容时往往只能看到结论，而难以理解概念背后的形成机制。如果教学仅停留在文字、静态图像或口头讲解，知识会变成结果的记忆，而不是过程的理解。动态呈现的意义在于，它能够把知识从“静态状态”转化为“发生过程”，让学生看到结构如何变化、事件如何发生、机制如何逐步形成[3]。

　　在“DNA的复制”教学设计中，教师以希沃白板为主要载体，将学生原本难以理解的复制过程分阶段展示出来。动画从双螺旋结构的完整状态开始，逐帧显示氢键解开、两条链分离、复制叉形成等过程。此时，屏幕上同步标注模板链方向以及酶与链的结合点，使学生迅速意识到复制不是“整体复制一遍”，而是沿分子结构逐步推进的过程。当进入链的延伸阶段，动画自动呈现左右两条复制叉的轨迹，通过颜色区分模板链与新链，清晰呈现一侧能连续合成（前导链），另一侧只能以短片段合成（冈崎片段），再由连接酶形成完整链条。此处，教师可提问：“为什么两条链不能以相同方式被复制？”部分学生结合结构提出“方向限制”“酶作用方式不同”等初步推测，由此生成问题意识。动态呈现并未取代探究行为，反而能让学生在视觉和操作层面同时参与知识体系建构，使抽象内容逐渐转化为可解释的逻辑结构。

　　（四）模型构建，深化生物结构理解

　　在高中生物学学习中，学生若仅依赖语言描述和图像记忆，往往难以形成对结构与功能之间关系的真实理解。模型构建的价值在于让学生通过“搭建—推理—修正”的过程理解结构如何支撑过程、过程如何产生功能。信息化工具的加入可使模型从“静态展示”转向“动态生成与实时修正”，成为学生推理、质疑、建构意义的工具。通过构建模型，学生理解的不只是“结构是什么”，而是“为什么是这样”“如果改变会怎样”[4]。

　　在“DNA的复制”教学中，教师为每组学生提供碱基模型卡片、氢键连接条、糖磷酸骨架条及固定板，并提出任务：“根据你认为正确的方式构建DNA复制后的结构模型，并标注哪一条链为模板链、哪一条链为新链。”学生在操作过程中出现了多种建构方式：有的小组将完整双链复制了一份，形成两对“新旧双链”，暴露出“全保留复制”理解误区；有的小组将双链拆分后随意拼接配对，忽略了碱基配对规则与方向问题；也有的学生正确构建了“每条模板链对应一条新链”的结构，并尝试解释片段式延伸现象。教师未立即指出正误，而是引导各组展示模型，并提出追问：“这种结构在实验中是否存在证据？如果取样离心，会出现几条带型？”最终，学生通过模型对比与推理，意识到只有“一条模板链与一条新链组成双螺旋”的情况符合后续的实验证据，即“半保留复制”。

　　在此基础上，教师将实体模型过渡为数字模型。借助希沃白板的“碱基拖拽功能”，学生能在线拼接冈崎片段，连接酶自动完成片段融合，系统同步显示方向标识和酶位置。学生在操作过程中逐渐意识到：模型不是单纯模仿结构，而是用于解释现象、验证假设、推导结论的科学工具。在展示阶段，较多学生能清楚表达“模板链方向决定新链合成方向”“复制方式的判断必须有实验证据支持”，说明模型不仅能帮助学生看懂结构，还能促使其说清原理、推演过程。

　　（五）多元评价，促进数据反馈改进

　　科学探究能力的培养离不开评价机制的支撑。信息化背景下的评价应呈现出动态化、过程化与多维度特征，不仅关注学生“是否得出了正确答案”，还应关注学生“如何提出问题、如何分析证据、如何构建模型以及能否解释现象”。基于信息技术平台的评价具有两项优势：其一，数据采集自动化与可视化，使学习行为、互动轨迹、作答准确率、错误模式都能即时呈现；其二，评价结果不仅用于分数评定，还能转化为学习建议、矫正路径与个性化支架。

　　在“DNA的复制”教学中，评价应贯穿探究全过程，而不仅仅停留在课末小测[5]。例如，在模型构建与推理阶段，教师可通过希沃课堂游戏功能发布即时判断题“科学家通过实验证明DNA的复制是半保留复制”“DNA半保留复制实验中，离心后的子二代DNA在试管中的位置都是靠近试管底部的”，系统生成的数据图立即显示对错比例，学生通过直观看到自己与他人的差异，能意识到自己的思维偏差并重新审视模型合理性。在小组展示模型时，教师可引导学生依据科学证据进行互评。评价标准不仅包括结构是否正确，还包括是否说明了复制方向、是否解释了酶的作用、是否结合实验进行验证。课后阶段，教师可通过“网络平台”发布针对性作业，系统会根据每个学生的错误类型推送不同题目。学生完成后，平台会生成学习成长曲线，显示每个学生在结构理解、机制推理、模型表达三项能力上的进步幅度，为后续辅导提供依据。

　　三、结束语

　　信息技术为高中生物学科学探究提供了更具真实性与生成性的教学场域，使知识呈现、思维建构与评价反馈从线性传递转向动态交互。高中生物学科学探究应成为知识学习的基本方式，信息化手段也不应停留于展示层面，而应参与学生学习路径的重构与认知结构的转化，唯有如此，才能真正促进学生核心素养的发展。

参考文献

　　[1]邱方方.核心素养下高中生物课堂信息化教学探究[J].高考,2024(28):92-94.

　　[2]陈彩娟.新课标下以高中生物信息化教学提升学生自主学习能力的研究[J].求知导刊,2024(15):20-22.

　　[3]陈灵玲.希沃白板在高中生物学实验类探究活动教学中的应用研究[D].桂林:广西师范大学,2023.

　　[4]沈灿灿,李宗芸.信息技术与高中生物实验融合研究[J].实验教学与仪器,2022,39(1):47-49.

　　[5]张国健.核心素养下高中生物课堂信息化教学探究[J].学苑教育,2025(3):40-42.