科学探究是科学学科核心素养的重要组成部分,与科学学习相辅相成。实验教学是培养科学探究能力的必经之路与直接手段。为明确科学探究能力培养现状以及存在的问题、挖掘进行探究性实验教学的有效策略以及评价学生科学探究能力的有效方法,本研究根据《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》相关要求,通过文献分析法、问卷调查法以及教育实验法开展提高高中生科学探究能力的应用研究。从分能力角度对科学探究能力进行分析和理解,并在此基础上对安庆地区某中学高一和高二共1364人进行问卷调查。结果显示,大多数学生的科学探究能力处于中下水平。在观察提出问题、猜想与假设、设计方案、实施方案、分析结果、表达交流六个维度中,表达交流发展较好,分析结果与观察提出问题是科学探究能力中的短板。科学探究能力的二级指标中,提出科学问题、为猜想提供科学依据、设计收集数据的模式、分析推理数据内部趋势、使用数学关系解释变量关系5种能力明显较低。针对科学探究能力的培养现状,以不同的实验教学方式为自变量进行教育实验。以高一14班和15班分别为实验组和对照组。后测结果显示无论是期末考试中关于科学探究能力的相关试题得分情况还是PISA科学测试成绩,实验班均显著高于对照班。结果表明,无论是探究性实验教学还是验证性实验教学都可以培养学生的科学探究能力,但探究性实验教学更为有效。提出在实验教学中应用问题教学法、图形组织者、项目教学法教学策略的建议,提出探究性实验教学的组织方式。在评价环节尝试设计评价标准,在此基础上对四种评价方式进行有效性分析。发现结构性工作单、引导性工作单可以替代现场观察对学生的科学探究能力水平进行评价,当学生的发展水平较高时应优先使用结构性工作单。而纸笔测验仅当被试对象为男生时或被试对象生物成绩水平较高时,才能替代现场观察。本研究明确了科学探究能力的构成与评价标准,提出应优先采用探究性的实验教学,倡导使用结构性工作单评价科学探究能力,以期为教师有效开展实验教学提供具体化建议。