一、研究性学习基本理念及其与传统教学理念的对比
关于“研究性学习”的定义，国内教育界尚无定论，一般主要有三种看法。有的从学生主体出发，将其看做一种主动探究的学习方式，在此角度，研究性学习与接受性学习共同构成了学生学习方式的一对范畴；有的从教师教学工作出发，将其视为学生在教师的指导下以模拟科学研究的方式来获取知识、运用知识的一种教学策略；也有学者甚至提议将“研究性学习”当成一门专门课程加以对待，一种目的在于通过探究活动促进学生的发展并培养其创造性的“生成性课程”。尽管定义的角度有所不同，但共同点都在于开放性、探究性、实践性、过程性等特征。
二、探究性实验的特征
生物实验不仅是获得科学事实的基本科学方法，又是形成和检验科学假说与理论的实践基础。生物科研实验有着探索未知规律的任务，中学生物教学实验也同样有着让学生探究他们尚未认知的生物知识的任务。
在过去的传统生物教学模式当中，生物实验中大部分都为课堂演示性实验。而演示性实验的主要目的在于验证，即对已传授的知识进行确证。实验方法、步骤与注意事项也都由教师事先整理好信息再书面或口头地传授给学生，最后完成时再由教师进行总结。整个过程中，学生都只是被动地接受知识、检验知识，既没有放手自主探索的弹性空间，又没有积极设问并自主寻求解答的机会。这与之前所提到的传统教学理念下学生的主体性丧失是一致的。
与此相对，在研究性学习理念的倡导下发起的探究式实验变革，更加关注学生的学习过程和对结论的解释，实验内容上也与生活更加密切相关，从而激起学生探究问题的欲望。在认知顺序上，是实验在前而生物概念的形成、规律性的认识在后，将在传统实验模式中被因果倒置的知识与实验的关系又重新摆正起来，符合认识论原则。就实验的主体而言，学生需要由问题或设计任务出发来开展实验，在实验过程中通过观察、假设、试验等多种探究活动，给出自己的解释，最后学生通过交流、验证来证实或修改自己的解释，甚至对下一轮的实验方案进行新的调整。就教师而言，在实验前应设置相关问题情境，激发起学生的探究欲望，在实验中则有必要对学生自主设计的实验方案进行一定引导，然后鼓励其自主探究，实验后组织学生讨论互评。
三、探究性实验设计的具体实施策略
1 情境设计与问题设计
探究性实验教学非常注重情境的设计，好的情境设计有利于激发学生学习兴趣和探究欲望，有利于探究活动的顺利开展，并收到良好的教学效果。具体的情境设计也将顺利地引导出特定的问题，这就要求教师在设计时全面考虑，努力搜寻生活中与生物问题相关的情境，同时综合考虑设计问题与学生已有知识间的关联。
2 演示实验转化为探究实验
一般来说，那些操作不太繁琐、也不太复杂、安全性又比较大的演示实验，只要实验条件允许，均可改为学生动手探究。时间顺序上，也可将实验进行放置于知识点讲授之前。以便充分刺激学生的自我探求欲望。与传统教学方式相对比，区别是显著的。
在教学编制上，传统式生物教学是以教导学生以获得基本知识与技能为目的而设置的“阶梯形”课程模式，而研究性生物教学则是以学生对知识和技能的运用为目的，同时强调知识、能力和态度有机结合的“登山形”课程模式；在教学内容上。在传统方式下由教师规划学习活动，新的知识早已被预设好，而在研究性教学中，由学生从老师所提供的多种可能性当中，结合生活实际经验，有弹性地选择性学习；在师生角色上，在传统教学过程中的主体是教师，学生必须被动地接受，而研究性教学过程中，学生转变为学习的主体，教师退到更隐蔽处引导、暗示学生多种可能性。
本文所着重的是狭义上的“研究性学习”，即指学生在教师的指导下，从自然现象、社会生活和自我生活中选择确定一定的课题，以类似科学研究的方式去获取知识，应用知识，解决问题，进行主动探究的一种活动，并由此制定出相应的生物实验的设计策略。
