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生物實驗中的創新教育

編輯: 路逍遙 關鍵詞: 高中生物 來源: 記憶方法網
         生物學是新世紀的前沿科學，是以實驗為基礎的自然科學。實驗不僅是鍛煉學生實踐能力的重要途徑，更是激發學生探索興趣，培養學生創新精神的切入點。 　　一、增強實驗的趣味性，激發學生的學習興趣和創新動力 　　“興趣”是最好的老師，是學生萌生創新意識和展開創新思維最原始、最直接、最強勁的動力。在這種動力的驅使下，學生的自主性和積極性、學習與實踐的熱情才被充分地激發。例如，鼓勵學生設計趣味性實驗：利用植物的向性運動原理，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。興趣能讓學生廢寢忘食。濃厚的興趣，誘發了探索的欲望和創新的動力。 　　二、課內外結合，擴展創新空間? 　　高中生物新教材雖然增加了大量的實驗，但同理論部分相比，所占總課時還是偏少。另外，分散的實驗課時破壞了某些實驗的連續性和完整性，也一定程度地削弱和限制了學生的創新思維的流暢性以及實踐和創新的機會，所以開展課外活動，擴展實踐和創新的空間勢在必行。例如，結合高二新教材中“生長素的發現”這部分內容，帶領學生不僅重復達爾文等科學家的經典實驗，還在實驗過程中引導和鼓勵學生發現、解決新問題。如向光性與胚芽鞘的關系，胚芽鞘尖端以下部位明顯伸長的劃線實驗，精確測量出胚芽鞘尖端的長度等，都是對課本知識的突破，培養了學生的創新精神和實踐能力。但這不是課堂上所能完成的，而是通過課內外結合實現的。? 　　三、關注社會熱點問題，關心自身健康發展，以需求促創新 　　實踐活動中教師應引導學生用所學知識去創造性地解決實際問題。例如，針對秋天的紛紛落葉，環衛工人的辦法是清掃、堆集和燃燒，而燃燒之后帶來的卻是更嚴重的空氣污染。那么，如何解決落葉問題?引發了學生各種各樣的奇想。關心自身和他人健康，引導學生做教室細菌監測實驗。學生自己設計方案、實驗操作、觀測記錄、對比分析、得出結論、提出解決方案和建議，最后改善了環境，也培養了學生的實踐能力和創新精神。? 　　四、創設創新的情境，培養學生的問題意識 　　創新從問題開始。培養學生的創新精神，首先要培養學生的問題意識。教師不論課上、課下都要創設民主、和諧、平等和寬松的氛圍與情境，自始至終鼓勵學生不斷地發現問題、思考問題和解決問題，使學生在寬松的情境中敢疑，并引導學生會疑、善疑和釋疑。在質疑和釋疑及設計實驗的過程中發展學生的創新思維。例如，在研究玉米幼苗的向光性實驗中，學生觀察到幼苗向單側光源彎曲的現象產生了如下疑點：究竟是因為幼苗內部的胚芽在向光彎曲，還是因為幼苗外部的胚芽鞘在向光彎曲?或者是因為幼苗內部的胚芽與外部的胚芽鞘同時向光彎曲呢?如何解決這些疑點，學生經過討論，采取了在玉米幼苗早期環割掉外部的胚芽鞘，只留胚芽，放在單側光下實驗觀察。結果發現：環割后一定時間內胚芽既無明顯的生長又不向光彎曲。由此推論：幼苗的向光性與胚芽鞘有著直接關系。在實驗中培養了學生的問題意識和思維的新穎性與獨特性等創新思維的品質。 　　五、生物實驗的創新? 　　(一)實驗材料的創新? 　　生物實驗材料的適當選擇是實驗成敗的關鍵。選擇生物實驗材料的原則是：1.可控性。2.生物學穩定性。3.來源可*、經濟易得。4.繁殖快、周期短。5.可操作性。依照這些原則，在實驗中引導學生根據本地實際情況，探究、發現新的實驗材料，培養學生的創新精神。例如，在“生長素的發現”探究實驗中，達爾文等科學家選用的是金絲雀草、燕麥做實驗材料。而在天津市這兩種材料都很難找到，所以引導學生將方便易得的玉米、花生、大豆、小麥等種子萌發成幼苗，從多角度觀察、對比、分析、驗證……用“篩選法”選擇出玉米幼苗做實驗材料，不僅有地方特色，而且效果好，可操作性強，因此實驗取得成功。又如，學生在探索實驗中還發現用韭菜葉和水蘿卜葉取代教材中的實驗材料??菠菜，因為韭菜葉中含豐富的葉綠素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”實驗中層析后出現四條明顯的色素帶，利用新材料取得了新效果。? 　　(二)實驗條件的創新? 　　實驗條件的改變與實驗材料的選擇相關，也是影響實驗現象是否明顯、反應速度快慢的重要因素。? 　　例如，在高二“酶的專一性”實驗中，由于用市場上購買的純淀粉酶代替了學生提供的唾液做實驗，不僅改變了過去學生提供唾液的不雅觀、不衛生狀況，而且由于淀粉酶可配制成一定濃度的溶液，使實驗由定性變為了定量研究，這樣大大加強了實驗的科學性。更重要的是實驗條件可改變，溫度由37°C?提升到50°C?，加快了反應速度，縮短了反應時間，使教學更主動，教學過程更連貫。 　　(三)實驗方法的創新? 　　按照教材中所提供的材料、方法、操作過程做實驗，多數是可以取得好效果的。但有些實驗由于材料采集難度大或反應速度慢，持續時間過長等原因，可以嘗試新的實驗方法以消除原實驗中的弊端。例如，高二實習實驗：“動物激素喂養小蝌蚪”，驗證動物激素對動物生命活動的調節作用。該實驗有以下缺憾：1.城市學校實驗材料采集難。2.蝌蚪變態緩慢，約需1個月。3.在喂養蝌蚪過程中必須常換池塘水(內含蝌蚪所需營養)，若以自來水代替，并喂蛋黃等食物則常使水變臭，造成蝌蚪未及變態而身先死，使該實驗失敗。所以鼓勵學生大膽嘗試，變甲狀腺激素為胰島素，變蝌蚪為魚，因而探究出新的實驗方法：由向水中加入甲狀腺激素喂養蝌蚪變為在魚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系統的功能，15分鐘左右魚即昏厥，顯示了動物激素對動物生命活動的影響。那么是否是由于胰島素致使血糠濃度降低而導致的昏厥呢?驗證方法是：再由鰓部注射適量的葡萄糖溶液，魚很快復蘇。? 　　(四)培養創新的心理素質，設計新的完整實驗? 　　在生物教學中，為學生提供民主、寬松的氛圍，激發學生的思維，尤其是發散思維與逆向思維，并培養學生創新的心理素質。如不懈的進取精神，對現有知識的不滿足，對已有結論的不輕信，富于好奇，善于幻想，勇于探索以及實事求是的態度，嚴謹細致的作風和堅韌不拔的意志等。如在“生長素的發現”探究實驗中，針對科學家做的切胚芽鞘尖端的實驗，學生重復時馬上提出：何為胚芽鞘尖端?為了搞清這個問題，學生提出了很多方案，在教師的引導下分析比較，選擇了最佳方案：在胚芽鞘外畫豎線后繼續培養。經過多組實驗結果的觀察，發現尖端的實線依然很清晰，表明尖端沒有伸長；尖端以下部位變為虛線，表明其已明顯生長，然后聯系數學、物理等知識通過“光影放大法”將實線部分尖端的長度測量了出來，其長度為2 mm，精確度可達0.1 mm。這個實驗的設計是對經典實驗的補充與完善，是學生創新能力的體現。? 　　(五)變驗證性實驗為探究性實驗?      設計探究實驗是發現與創新的手段。教材中實驗形式雖有所改變，增加了一些實習、探究性實驗，但畢竟驗證性實驗還占多數。如果教師本身缺乏創新精神，必然是先講授知識，然后按要求通過實驗來驗證其正確性。這種做法將造成學生認識過程的思維定勢，抑制了學生的創新思維。因此這樣的驗證實驗必須加以改變。例如，高中生物教材中，先講述葉綠體的形態及細胞質的流動，然后安排實驗加以驗證。不妨先由學生實驗觀察，去探究發現葉綠體的形態及細胞質的動態。這似乎是僅僅將講課與實驗的順序顛倒，但實質是將驗證性實驗變為了探究性實驗。學生親自參與了知識的建構過程，其心理體驗是前者無法相比的。
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