课题申报书：普通高中生物学实践活动设计、实施与创新研究

教育科学规划2025年度重点课题申报书、课题设计论证求知探理明教育，创新铸魂兴未来。普通高中生物学实践活动设计、实施与创新研究课题设计论证一、研究现状、选题意义、研究价值（一）研究现状国内外对于普通高中生物学实践活动的研究已取得诸多成果。在国外，如美国的生物学教育强调探究式实践，注重学生自主设计实验、开展实地调研，其课程体系融入大量社区生物资源调查、生物多样性监测等实践项目，培养学生解决实际问题能力；芬兰的生物实践活动侧重于跨学科融合，将生物学与地理、化学等学科知识结合，开展森林生态系统多维度探究，让学生构建综合知识体系。然而，国外研究虽理念先进，但因教育体制、资源差异，部分实践模式在国内落地难。国内研究方面，不少学者对实践活动类型进行梳理，涵盖实验探究、野外考察、模型制作等常见形式。但当前研究存在不足：一是理论深度不够，多数聚焦活动形式与流程，对实践活动背后教育教学原理挖掘浅；二是实践指导缺乏系统性，针对不同地区、学校层次的普适性实践操作指南少；三是对新高考、新课标背景下实践活动与学科核心素养深度融合的动态研究滞后。从普通高中生物学实践活动实际开展情况看，形式较为单一，多以教材实验为主，拓展性、创新性实践不足。东部发达地区学校，因资金、师资优势，实践活动相对多样，能利用科技馆、高校实验室资源；中西部地区受限于资源，活动开展频次少、质量低。学生参与度呈现两极分化，对生物有兴趣的学生积极参与，多数学生因高考压力、活动趣味性欠缺等被动参与，甚至敷衍了事，未达到实践活动育人目标。（二）选题意义提升学生生物学科素养：生物学是一门源于自然、解释生命现象的科学，实践活动为学生打开亲近自然、探索生命的窗口。例如在“探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的影响”实践中，学生亲自操作变量控制、数据测量，深刻理解生长素作用机理，将抽象知识具象化，提升实验操作与科学探究技能；野外观察鸟类生态习性，锻炼观察、记录与归纳能力，构建生态保护观念，全方位提升生物学科核心素养。改善高中生物学教学质量：传统生物学教学重理论轻实践，课堂沉闷，学生死记硬背。实践活动融入可打破僵局，如以“制作细胞结构模型”为主题的手工活动，激发学生创造力与学习热情；基于生活问题的探究项目，如“家庭厨房微生物污染调查”，让学生感受生物学实用性，促使教师更新教学理念，丰富教学方法，从“灌输式”迈向“引导式”，提升教学质量。培养学生创新思维和综合能力：未来社会需求复合型创新人才。高中生物学实践活动提供创新土壤，像“设计智能植物养护系统”这类开放性课题，融合生物、物理、信息技术知识，学生自主探索、优化方案，在解决复杂问题中激发创新思维；小组合作完成“校园生态规划”项目，锻炼沟通协作、资源整合能力，为适应社会发展筑牢根基。（三）研究价值理论价值：本研究有助于完善高中生物学教学理论体系。深入剖析实践活动设计原则，从科学性、趣味性、可行性等多维度构建框架；探索实施模式，如项目式、问题驱动式实践教学模式，为教学实践提供理论遵循；填补创新策略理论空白，阐述如何将前沿生物科技、社会热点转化为实践素材，助力理论深化与拓展。实践价值：为一线教师提供实用指导。基于不同教学内容、学校条件的实践活动案例集，涵盖详细步骤、资源准备、注意事项；开发教师培训课程，提升设计与组织能力；搭建校际交流平台，分享经验，促进实践活动在普通高中常态化、高质量开展，切实提高有效性。教育价值：契合教育改革潮流，推动高中生物学教育从应试向素质转型。以实践活动为载体，落实立德树人，培养学生科学精神、社会责任感；挖掘学生潜能，促进个性发展，为高校输送创新后备人才，为社会培育全面发展公民，实现教育育人本质回归。二、研究目标、研究内容、重要观点（一）研究目标设计科学合理的实践活动方案：深入剖析高中生物学教材与课程标准，结合学生认知规律、兴趣爱好以及学校实际教学条件，设计出一系列主题丰富、形式多样、层次分明的实践活动方案。确保每个方案具备趣味性，能激发学生主动参与；具备可操作性，便于教师组织实施；具备分层性，满足不同学业水平学生需求，使每个学生在实践中皆有收获。例如，针对细胞呼吸章节，设计“探究不同运动强度下人体呼吸频率与血液含氧量变化”实践活动，既涵盖基础数据收集分析，又为学有余力学生预留拓展探究空间，如研究特殊环境（高原）对呼吸代谢影响。保障实践活动高效实施：构建一套完整的实践活动实施保障体系，从活动组织流程、时间精细安排、教师精准指导策略到突发情况应对预案等方面全方位优化。提高学生参与度，让学生在实践中亲身体验生物学知识的产生与应用过程，将课堂理论知识有效迁移。如在校园生态系统调查实践中，合理分组、明确分工，教师实时跟进各小组，及时解决学生在物种识别、数据统计遇到的问题，确保活动按计划顺利推进，最终达成提升学生实践技能、培养团队协作精神等目标。创新实践活动形式与评价方式：突破传统生物学实践活动框架，引入前沿生物科技成果、社会热点议题，创新活动形式，如利用虚拟现实（VR）技术模拟细胞微观结构探索、开展基于社区生物多样性保护的项目式学习。同步革新评价体系，摒弃单一结果性评价，采用过程性评价与结果性评价相结合，融入学生自评、互评以及教师评价多元主体，全面、客观衡量学生在实践活动中的成长与进步，激发学生创新潜能与实践动力。（二）研究内容高中生物学实践活动设计研究：聚焦活动设计源头，依据高中生物学教学大纲核心知识点，挖掘具有实践价值的主题，如围绕遗传定律设计“模拟孟德尔豌豆杂交实验并拓展家族遗传性状调查”活动。综合考量不同年级学生心理特征、知识储备、动手能力差异，为高一新生设计趣味性强、操作简易的观察类、手工制作类活动，为高二、高三学生安排探究性、实验设计类深度实践。整合校内外教学资源，将学校实验室设备、校园植物、周边自然环境及科技馆、博物馆、科研机构等社会资源融入活动设计，规划详细活动流程，明确任务目标、操作步骤、预期成果，确保活动设计科学严谨且贴合实际。高中生物学实践活动实施研究：深入实践活动开展现场，探究组织形式优化路径，对比个体自主探究、小组合作、班级集体活动等模式适用场景，如小组合作适合复杂项目式实践，个体自主探究利于培养独立思考能力。精细规划活动时间，协调与课堂教学、课后作业、考试复习时间冲突，以学期为单位制定长短期结合实践计划，合理分配课时。研究教师指导策略，明确指导时机、程度，前期启发引导学生明确方向，中期监控进程、答疑解惑，后期助力总结升华；剖析实践活动中常见突发情况，像实验材料短缺、仪器故障、恶劣天气影响户外考察等，制定针对性应对预案，保障活动连贯性与完整性。高中生物学实践活动创新研究：紧跟时代步伐，着眼于教学理念更新，将探究式学习、跨学科融合、项目式驱动等理念深度植入实践活动，如设计“利用工程学原理制作生物净化水装置”跨学科实践，培养学生综合素养。探索现代科技赋能路径，借助3D打印构建生物模型、利用传感器监测生态数据、通过在线平台拓展学习资源与交流空间，提升活动科技含量与吸引力。回溯传统实践活动，剖析经典实验、调查项目短板，从实验方法改良、拓展研究视角等维度革新，如改进“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验，采用新型显色试剂提高检测灵敏度，增加食品样本多样性，使实践活动与时俱进、焕发生机。（三）重要观点实践活动是高中生物学教学的关键构成：生物学作为一门实验性、实践性科学，知识源于对生命现象的观察、实验与探究。实践活动搭建起理论与现实桥梁，将抽象知识具象化，让学生在亲身体验中深度理解细胞代谢、遗传变异、生态平衡等复杂概念，是学生内化生物学知识、提升学科素养的必由之路，与课堂讲授相辅相成，共同支撑生物学教学大厦。科学设计、有效实施与持续创新是实践活动质量保障的核心要素：合理设计是实践活动的蓝图，决定活动方向与价值，需兼顾科学性、教育性、趣味性；有效实施是将蓝图落地的施工过程，关乎学生参与体验与知识技能获取；持续创新为活动注入活力，适应教育发展与学生成长需求。三者紧密关联、缺一不可，共同保障实践活动高质量开展，持续为学生成长赋能。以学生为中心是实践活动的价值根基：实践活动中，学生应居于主体地位，教师扮演引导者、协助者角色。鼓励学生自主提出问题、设计方案、动手操作、分析总结，在主动探究、合作交流中激发创新思维，培养观察、实验、思维、表达等综合能力，塑造科学精神与社会责任感，实现实践活动育人本质，为学生终身发展奠基。三、研究思路、研究方法、创新之处（一）研究思路本研究遵循“理论实践再理论再实践”的螺旋式上升逻辑路径推进。首先，通过文献研究法广泛收集国内外高中生物学实践活动相关资料，梳理已有研究成果与实践经验，剖析当下存在问题，为后续研究提供理论基石与方向指引；在此基础上，运用问卷调查法深入了解不同地区、层次学校师生对生物学实践活动的认知、参与现状、需求期望以及面临困境，精准把握现实学情与教情。继而结合前期调研成果，依据教育教学理论、生物学学科特点及新课标要求，设计多元化实践活动方案，涵盖实验探究、野外考察、项目式学习、跨学科实践等多种类型，并明确各方案的教学目标、实施步骤、资源配置、评价要点。随后选取具有代表性的学校班级作为实践基地，运用行动研究法将设计方案付诸实践，在实践过程中密切观察学生表现、学习成效以及教师指导反馈，及时记录出现的问题与意外情况。针对实践中暴露出的问题，借助案例分析法深度剖析典型实践活动案例，从活动设计科学性、实施过程合理性、组织管理有效性、学生参与积极性等多维度追根溯源，提出针对性改进策略，优化实践方案；再将优化后的方案再次投入实践检验，如此循环往复，不断总结经验、提炼规律，最终构建一套科学、系统、可推广的普通高中生物学实践活动设计、实施与创新体系，为高中生物学教学改革提供有力支撑。各研究阶段紧密衔接、层层递进，围绕提升实践活动质量、促进学生生物学素养发展核心目标逐步深入拓展。（二）研究方法文献研究法：全面搜集、整理国内外关于普通高中生物学实践活动的学术期刊、学位论文、教育专著、课程标准以及网络资源等资料。一方面，了解国内外研究前沿动态，梳理实践活动的类型、设计原则、实施模式、评价策略等方面已有成果，为本研究提供理论框架与思路借鉴；另一方面，剖析现有研究空白与不足，找准研究切入点，明确创新方向，确保研究的先进性与独特性。例如，通过对近十年相关文献的系统分析，总结出跨学科实践活动在融合学科知识、培养综合素养方面的优势与挑战，为后续实践活动设计提供参考。问卷调查法：分别针对教师与学生设计问卷。教师问卷聚焦实践活动教学现状，涵盖活动开展频次、类型选择、资源利用、指导困难、培训需求等内容；学生问卷着重了解学生参与度、兴趣偏好、知识技能收获、团队协作体验以及对活动改进建议。选取不同地域、层次学校（如省重点、市重点、普通中学）的高中生物学教师与学生作为调查对象，采用分层抽样与随机抽样结合方式发放问卷，确保样本代表性。运用统计软件对回收问卷数据进行量化分析，如描述性统计呈现现状概貌、相关性分析探究因素关联、差异性检验对比不同群体差异，精准把握师生需求与实践困境，为研究提供现实依据。案例分析法：收集、筛选各地高中生物学实践活动典型案例，包含成功范例与问题案例。从活动背景、目标设定、方案设计、实施过程、成果评价、师生反馈等维度深入剖析，挖掘案例背后的教育理念、设计思路、实施技巧以及潜在问题。例如，对某中学“校园生态系统调查”项目案例研究，分析其如何整合校园资源、组织学生分组探究、引导数据收集分析以及利用成果开展生态教育，总结可推广经验；同时剖析活动中出现的时间安排不合理、小组分工协作不畅等问题，为实践优化提供警示。通过多案例对比分析，归纳实践活动共性规律与个性特色，丰富研究素材与实践智慧。行动研究法：研究团队与一线教师协同合作，选取部分班级作为实践研究对象，将设计的实践活动方案应用于真实教学情境。在行动过程中，教师作为研究者全程参与，按照计划实施活动，同时观察记录学生行为表现、学习状态、互动交流等细节；学生在教师引导下积极参与实践，自主探索、解决问题、总结反思。每一轮实践结束后，组织教师研讨、学生反馈，共同分析活动成效与问题，如活动难度是否适宜、指导策略是否得当、资源支持是否充足等，据此调整优化活动方案，开启新一轮行动研究。如此循环往复，在实践中检验、改进、完善研究成果，提升实践活动的实效性与可操作性。（三）创新之处活动设计创新：突破传统生物学实践活动局限，深度融合前沿教育理念与跨学科知识。一方面，引入项目式学习、探究式学习、情境式学习等现代教育理念，以真实问题或项目驱动学生主动探究，如“设计未来城市绿色建筑中的生态循环系统”项目，学生需综合运用生物学、工程学、环境科学知识，从系统规划、生物群落构建、能量流动设计等多环节自主探索，培养创新思维与综合应用能力；另一方面，加强生物学与物理、化学、数学、信息技术等学科跨界融合，设计跨学科实践活动，像“利用传感器与数据分析探究植物光合作用与环境因素关系”，借助物理传感器监测光照、温度、二氧化碳浓度，运用数学方法处理数据、建立模型，结合信息技术可视化呈现结果，拓宽学生知识视野，提升跨学科素养，让实践活动成为学科融合创新的平台。实施方式创新：运用信息化技术赋能实践活动实施，构建线上线下混合式实践教学模式。线上搭建专属实践活动学习平台，整合虚拟实验室、科普视频、在线讨论社区、学习资源库等功能模块：学生可借助虚拟实验室提前熟悉实验流程、模拟操作复杂实验，降低实际操作失误风险；通过科普视频拓展生物前沿知识、了解实践案例背景；在在线讨论社区交流心得、分享经验、协同解决问题；从学习资源库获取个性化学习资料，自主预习复习。线下开展实地探究、实验操作、小组协作等活动，线上线下优势互补，打破时空限制，提高实践活动参与度与灵活性。同时，创新组织管理形式，采用“学生自主管理+教师指导监督”双轨模式，鼓励学生自主组建团队、分工协作、制定计划、自我评估，教师从旁给予适时引导、技术支持与过程监控，激发学生主体意识与责任感，提升实践活动组织效能。评价体系创新：构建多元主体、多维指标的综合性评价体系。多元主体评价涵盖学生自评、互评以及教师评价、家长评价、社区评价（针对涉及校外实践项目）：学生自评促使自我反思、总结经验，互评促进相互学习、共同成长；教师评价基于专业视角提供针对性反馈与建议；家长评价从家庭视角关注学生实践态度、能力提升；社区评价考量实践活动对社会的价值与影响。多维指标评价从知识技能掌握、过程方法运用、情感态度养成、创新实践表现、团队协作成效等维度全面衡量学生实践成果：不仅关注实验报告、作品成果等显性产出，更重视学生在实践过程中的问题解决能力、批判性思维、科学精神培育等隐性成长。评价方式融合过程性评价与终结性评价，过程性评价通过观察记录、学习档案袋、在线学习数据分析等持续跟踪学生实践轨迹，终结性评价聚焦最终成果展示、项目汇报，两者有机结合，动态、客观呈现学生实践全貌，为实践活动改进与学生发展提供精准导向。四、研究基础、条件保障、研究步骤（一）研究基础理论基础扎实：课题组成员前期深入研读生物学教育教学理论著作，如《生物学课程与教学论》《探究式科学教育教学指导》等，明晰生物学实践活动设计的教育学原理、心理学依据；剖析大量国内外相关学术期刊论文，对实践活动组织形式、实施策略、评价模式等前沿研究成果有系统把握，为课题开展筑牢理论根基，确保研究方向科学性。团队专业精良：核心成员包含高中生物学骨干教师、教育科研专家。骨干教师教学经验超15年，熟悉高中生物教学各环节，多次参与省级优质课竞赛获奖，能精准洞察教学需求；科研专家长期深耕教育领域，主持多项省部级课题，擅长将理论转化为实践指导策略，二者协同为课题注入强劲动力。实践探索先行：已在多所学校开展小规模生物学实践活动试点，如“校园植物多样性调查”“模拟生态缸构建”等，积累一手资料。通过观察学生参与表现、收集反馈问卷，明确活动设计优缺点，像活动趣味性激发学生主动探究，但时间把控、资源协调存在问题，为全面研究积累宝贵实战经验。（二）条件保障人员保障：成立跨校际课题研究团队，涵盖不同专长教师。理论研究组由高校教育学者、教研员组成，负责前沿理论梳理；实践指导组选拔教学一线骨干，落实活动实施；数据分析组邀请统计学专业人员，精准剖析调研数据。各小组分工明确、定期研讨，确保研究稳步推进。时间保障：以一学年为周期精细规划。前两个月集中开展文献研究、方案设计；第36个月进行实地调研、数据收集；第710个月实施实践活动、同步监测优化；最后两个月总结成果、撰写报告。各阶段设明确时间节点，严格把控进度，避免拖延。经费保障：申请教育科研专项经费8万元，学校配套2万元。主要用于：购置专业书籍、期刊数据库访问权限（约3万元）；调研差旅费、问卷印刷费（约2万元）；实践活动材料、设备采购及场地租赁（约4万元）；成果发表、推广费用（约1万元），确保资金合理分配，支撑研究全程。资源保障：合作学校提供完备生物学实验室，配备PCR仪、显微镜等先进仪器；校园内绿植丰富、生态多样，是天然实践场。周边科研院所、自然保护区愿开放部分资源，供学生参观学习、采集样本，为实践活动提供多元硬件支撑。（三）研究步骤第一阶段（准备阶段：第12个月）：组建团队，邀请省内外生物学教育专家、一线骨干教师、教研人员加入；开展理论学习，举办系列讲座研读新课标、教育心理学等知识；确定研究方案，经多轮研讨打磨，明确研究目标、内容、方法，设计技术路线图；全面收集国内外文献，整理归档，为研究找方向。第二阶段（调研阶段：第36个月）：设计问卷，涵盖学生兴趣、教师困惑、教学现状等维度；选取不同层次学校发放问卷，确保样本代表性；实地走访10所高中，访谈师生200余人；整理问卷、访谈数据，运用SPSS软件分析，剖析问题根源，为实践活动设计找依据。第三阶段（实施阶段：第710个月）：依据前期成果，设计10个主题实践活动，如“基于基因编辑技术的作物改良探究”“湿地生态修复实践”等；选取5所