生物實(shí)驗(yàn)中的創(chuàng)新教育

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中生物 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


         生物學(xué)是新世紀(jì)的前沿科學(xué)，是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。實(shí)驗(yàn)不僅是鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力的重要途徑，更是激發(fā)學(xué)生探索興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的切入點(diǎn)。 　　一、增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新動(dòng)力 　　“興趣”是最好的老師，是學(xué)生萌生創(chuàng)新意識(shí)和展開創(chuàng)新思維最原始、最直接、最強(qiáng)勁的動(dòng)力。在這種動(dòng)力的驅(qū)使下，學(xué)生的自主性和積極性、學(xué)習(xí)與實(shí)踐的熱情才被充分地激發(fā)。例如，鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)趣味性實(shí)驗(yàn)：利用植物的向性運(yùn)動(dòng)原理，使幼苗的主根呈多種幾何圖形；用光合作用原理在一片葉子上印出自己的頭像。興趣能讓學(xué)生廢寢忘食。濃厚的興趣，誘發(fā)了探索的欲望和創(chuàng)新的動(dòng)力。 　　二、課內(nèi)外結(jié)合，擴(kuò)展創(chuàng)新空間? 　　高中生物新教材雖然增加了大量的實(shí)驗(yàn)，但同理論部分相比，所占總課時(shí)還是偏少。另外，分散的實(shí)驗(yàn)課時(shí)破壞了某些實(shí)驗(yàn)的連續(xù)性和完整性，也一定程度地削弱和限制了學(xué)生的創(chuàng)新思維的流暢性以及實(shí)踐和創(chuàng)新的機(jī)會(huì)，所以開展課外活動(dòng)，擴(kuò)展實(shí)踐和創(chuàng)新的空間勢(shì)在必行。例如，結(jié)合高二新教材中“生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”這部分內(nèi)容，帶領(lǐng)學(xué)生不僅重復(fù)達(dá)爾文等科學(xué)家的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，還在實(shí)驗(yàn)過程中引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、解決新問題。如向光性與胚芽鞘的關(guān)系，胚芽鞘尖端以下部位明顯伸長(zhǎng)的劃線實(shí)驗(yàn)，精確測(cè)量出胚芽鞘尖端的長(zhǎng)度等，都是對(duì)課本知識(shí)的突破，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。但這不是課堂上所能完成的，而是通過課內(nèi)外結(jié)合實(shí)現(xiàn)的。? 　　三、關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)問題，關(guān)心自身健康發(fā)展，以需求促創(chuàng)新 　　實(shí)踐活動(dòng)中教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)知識(shí)去創(chuàng)造性地解決實(shí)際問題。例如，針對(duì)秋天的紛紛落葉，環(huán)衛(wèi)工人的辦法是清掃、堆集和燃燒，而燃燒之后帶來(lái)的卻是更嚴(yán)重的空氣污染。那么，如何解決落葉問題?引發(fā)了學(xué)生各種各樣的奇想。關(guān)心自身和他人健康，引導(dǎo)學(xué)生做教室細(xì)菌監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生自己設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)操作、觀測(cè)記錄、對(duì)比分析、得出結(jié)論、提出解決方案和建議，最后改善了環(huán)境，也培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。? 　　四、創(chuàng)設(shè)創(chuàng)新的情境，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí) 　　創(chuàng)新從問題開始。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，首先要培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)。教師不論課上、課下都要?jiǎng)?chuàng)設(shè)民主、和諧、平等和寬松的氛圍與情境，自始至終鼓勵(lì)學(xué)生不斷地發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和解決問題，使學(xué)生在寬松的情境中敢疑，并引導(dǎo)學(xué)生會(huì)疑、善疑和釋疑。在質(zhì)疑和釋疑及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程中發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維。例如，在研究玉米幼苗的向光性實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生觀察到幼苗向單側(cè)光源彎曲的現(xiàn)象產(chǎn)生了如下疑點(diǎn)：究竟是因?yàn)橛酌鐑?nèi)部的胚芽在向光彎曲，還是因?yàn)橛酌缤獠康呐哐壳试谙蚬鈴澢?或者是因?yàn)橛酌鐑?nèi)部的胚芽與外部的胚芽鞘同時(shí)向光彎曲呢?如何解決這些疑點(diǎn)，學(xué)生經(jīng)過討論，采取了在玉米幼苗早期環(huán)割掉外部的胚芽鞘，只留胚芽，放在單側(cè)光下實(shí)驗(yàn)觀察。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：環(huán)割后一定時(shí)間內(nèi)胚芽既無(wú)明顯的生長(zhǎng)又不向光彎曲。由此推論：幼苗的向光性與胚芽鞘有著直接關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)了學(xué)生的問題意識(shí)和思維的新穎性與獨(dú)特性等創(chuàng)新思維的品質(zhì)。 　　五、生物實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新? 　　(一)實(shí)驗(yàn)材料的創(chuàng)新? 　　生物實(shí)驗(yàn)材料的適當(dāng)選擇是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。選擇生物實(shí)驗(yàn)材料的原則是：1.可控性。2.生物學(xué)穩(wěn)定性。3.來(lái)源可*、經(jīng)濟(jì)易得。4.繁殖快、周期短。5.可操作性。依照這些原則，在實(shí)驗(yàn)中引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)本地實(shí)際情況，探究、發(fā)現(xiàn)新的實(shí)驗(yàn)材料，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。例如，在“生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”探究實(shí)驗(yàn)中，達(dá)爾文等科學(xué)家選用的是金絲雀草、燕麥做實(shí)驗(yàn)材料。而在天津市這兩種材料都很難找到，所以引導(dǎo)學(xué)生將方便易得的玉米、花生、大豆、小麥等種子萌發(fā)成幼苗，從多角度觀察、對(duì)比、分析、驗(yàn)證……用“篩選法”選擇出玉米幼苗做實(shí)驗(yàn)材料，不僅有地方特色，而且效果好，可操作性強(qiáng)，因此實(shí)驗(yàn)取得成功。又如，學(xué)生在探索實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)用韭菜葉和水蘿卜葉取代教材中的實(shí)驗(yàn)材料??菠菜，因?yàn)榫虏巳~中含豐富的葉綠素a和葉綠素b，水蘿卜葉中含豐富的葉黃素和胡蘿卜素，因此在“葉綠體色素提取”實(shí)驗(yàn)中層析后出現(xiàn)四條明顯的色素帶，利用新材料取得了新效果。? 　　(二)實(shí)驗(yàn)條件的創(chuàng)新? 　　實(shí)驗(yàn)條件的改變與實(shí)驗(yàn)材料的選擇相關(guān)，也是影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否明顯、反應(yīng)速度快慢的重要因素。? 　　例如，在高二“酶的專一性”實(shí)驗(yàn)中，由于用市場(chǎng)上購(gòu)買的純淀粉酶代替了學(xué)生提供的唾液做實(shí)驗(yàn)，不僅改變了過去學(xué)生提供唾液的不雅觀、不衛(wèi)生狀況，而且由于淀粉酶可配制成一定濃度的溶液，使實(shí)驗(yàn)由定性變?yōu)榱硕垦芯浚@樣大大加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性。更重要的是實(shí)驗(yàn)條件可改變，溫度由37°C?提升到50°C?，加快了反應(yīng)速度，縮短了反應(yīng)時(shí)間，使教學(xué)更主動(dòng)，教學(xué)過程更連貫。 　　(三)實(shí)驗(yàn)方法的創(chuàng)新? 　　按照教材中所提供的材料、方法、操作過程做實(shí)驗(yàn)，多數(shù)是可以取得好效果的。但有些實(shí)驗(yàn)由于材料采集難度大或反應(yīng)速度慢，持續(xù)時(shí)間過長(zhǎng)等原因，可以嘗試新的實(shí)驗(yàn)方法以消除原實(shí)驗(yàn)中的弊端。例如，高二實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)：“動(dòng)物激素喂養(yǎng)小蝌蚪”，驗(yàn)證動(dòng)物激素對(duì)動(dòng)物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)作用。該實(shí)驗(yàn)有以下缺憾：1.城市學(xué)校實(shí)驗(yàn)材料采集難。2.蝌蚪變態(tài)緩慢，約需1個(gè)月。3.在喂養(yǎng)蝌蚪過程中必須常換池塘水(內(nèi)含蝌蚪所需營(yíng)養(yǎng))，若以自來(lái)水代替，并喂蛋黃等食物則常使水變臭，造成蝌蚪未及變態(tài)而身先死，使該實(shí)驗(yàn)失敗。所以鼓勵(lì)學(xué)生大膽嘗試，變甲狀腺激素為胰島素，變蝌蚪為魚，因而探究出新的實(shí)驗(yàn)方法：由向水中加入甲狀腺激素喂養(yǎng)蝌蚪變?yōu)樵隰~的鰓部注射適量的胰島素。由于魚的血糖濃度急劇降低影響了神經(jīng)系統(tǒng)的功能，15分鐘左右魚即昏厥，顯示了動(dòng)物激素對(duì)動(dòng)物生命活動(dòng)的影響。那么是否是由于胰島素致使血糠濃度降低而導(dǎo)致的昏厥呢?驗(yàn)證方法是：再由鰓部注射適量的葡萄糖溶液，魚很快復(fù)蘇。? 　　(四)培養(yǎng)創(chuàng)新的心理素質(zhì)，設(shè)計(jì)新的完整實(shí)驗(yàn)? 　　在生物教學(xué)中，為學(xué)生提供民主、寬松的氛圍，激發(fā)學(xué)生的思維，尤其是發(fā)散思維與逆向思維，并培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的心理素質(zhì)。如不懈的進(jìn)取精神，對(duì)現(xiàn)有知識(shí)的不滿足，對(duì)已有結(jié)論的不輕信，富于好奇，善于幻想，勇于探索以及實(shí)事求是的態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的作風(fēng)和堅(jiān)韌不拔的意志等。如在“生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”探究實(shí)驗(yàn)中，針對(duì)科學(xué)家做的切胚芽鞘尖端的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生重復(fù)時(shí)馬上提出：何為胚芽鞘尖端?為了搞清這個(gè)問題，學(xué)生提出了很多方案，在教師的引導(dǎo)下分析比較，選擇了最佳方案：在胚芽鞘外畫豎線后繼續(xù)培養(yǎng)。經(jīng)過多組實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察，發(fā)現(xiàn)尖端的實(shí)線依然很清晰，表明尖端沒有伸長(zhǎng)；尖端以下部位變?yōu)樘摼�，表明其已明顯生長(zhǎng)，然后聯(lián)系數(shù)學(xué)、物理等知識(shí)通過“光影放大法”將實(shí)線部分尖端的長(zhǎng)度測(cè)量了出來(lái)，其長(zhǎng)度為2 mm，精確度可達(dá)0.1 mm。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是對(duì)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充與完善，是學(xué)生創(chuàng)新能力的體現(xiàn)。? 　　(五)變驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探究性實(shí)驗(yàn)?      設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)是發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新的手段。教材中實(shí)驗(yàn)形式雖有所改變，增加了一些實(shí)習(xí)、探究性實(shí)驗(yàn)，但畢竟驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)還占多數(shù)。如果教師本身缺乏創(chuàng)新精神，必然是先講授知識(shí)，然后按要求通過實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其正確性。這種做法將造成學(xué)生認(rèn)識(shí)過程的思維定勢(shì)，抑制了學(xué)生的創(chuàng)新思維。因此這樣的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)必須加以改變。例如，高中生物教材中，先講述葉綠體的形態(tài)及細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)，然后安排實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。不妨先由學(xué)生實(shí)驗(yàn)觀察，去探究發(fā)現(xiàn)葉綠體的形態(tài)及細(xì)胞質(zhì)的動(dòng)態(tài)。這似乎是僅僅將講課與實(shí)驗(yàn)的順序顛倒，但實(shí)質(zhì)是將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)變?yōu)榱颂骄啃詫?shí)驗(yàn)。學(xué)生親自參與了知識(shí)的建構(gòu)過程，其心理體驗(yàn)是前者無(wú)法相比的。
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