《普通高中生物学课程标准(2017版)》对高中生物学教学提出了新的要求:培养学生的生命观念、理性思维、社会责任感和科学探究能力,以提高学生的生物学科核心素养。高中生物学教学最重要的任务之一是培养学生的科学探究能力,同时也充分彰显了生物学实验教学的核心任务。论文采用文献研究法和问卷调查法,对国内外生物学实验教学的现状及应用情况进行分析,并对天水市五县两区的35所高中的264名生物学教师的实验教学现状进行问卷调查,抽取其中的30名教师进行访谈。对调查结果进行统计分析,发现天水市高中生物学教师在现今高考的导向下存在对实验教学认知层次方面的明显差距,缺乏对自身主观原因的反思和实施过程的优化,实验评价体系不完善,教师专业发展方式和途径单一;学生实验态度有偏差;实验教学保障力度不够等问题,从而导致在实验教学上效率低下,教学效果弱化。基于以上问题,提出优化策略。首先,提高教师对实验教学的认知度;增强实验操作能力;培养教师在实验设计、开发的能力;积极组织第二课堂的实验活动;采用“主导—主体”的实验教学方法。其次,增加学生对实验的关注度;强化实验中小组合作探究的学习效果;拓展课后实验内容的家庭化、生活化。最后,学校要合理安排实验课时;重视生物学实验开展的投入力度;积极组织专业技能培训;结合天水市当地资源开发相应校本课程;建立健全实验评价体系。教学实践结果表明:教师逐渐认识到实验教学的重要性,并有意识地优化实验教学,丰富教学过程。学生对实验的兴趣和关注度明显增加,对良好实验氛围的创设,学生自主探究能力和实验技能的提升具有重大作用。