生物實驗中的創(chuàng)新教育

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高中生物 來源: 高中學習網(wǎng)


         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(fā)學生探索興趣，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神的切入點。 　　一、增強實驗的趣味性，激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)新動力 　　“興趣”是最好的老師，是學生萌生創(chuàng)新意識和展開創(chuàng)新思維最原始、最直接、最強勁的動力。在這種動力的驅(qū)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(fā)。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(fā)了探索的欲望和創(chuàng)新的動力。 　　二、課內(nèi)外結(jié)合，擴展創(chuàng)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(xù)性和完整性，也一定程度地削弱和限制了學生的創(chuàng)新思維的流暢性以及實踐和創(chuàng)新的機會，所以開展課外活動，擴展實踐和創(chuàng)新的空間勢在必行。例如，結(jié)合高二新教材中“生長素的發(fā)現(xiàn)”這部分內(nèi)容，帶領學生不僅重復達爾文等科學家的經(jīng)典實驗，還在實驗過程中引導和鼓勵學生發(fā)現(xiàn)、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(yǎng)了學生的創(chuàng)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(nèi)外結(jié)合實現(xiàn)的。? 　　三、關注社會熱點問題，關心自身健康發(fā)展，以需求促創(chuàng)新 　　實踐活動中教師應引導學生用所學知識去創(chuàng)造性地解決實際問題。例如，針對秋天的紛紛落葉，環(huán)衛(wèi)工人的辦法是清掃、堆集和燃燒，而燃燒之后帶來的卻是更嚴重的空氣污染。那么，如何解決落葉問題?引發(fā)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(jiān)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(jié)論、提出解決方案和建議，最后改善了環(huán)境，也培養(yǎng)了學生的實踐能力和創(chuàng)新精神。? 　　四、創(chuàng)設創(chuàng)新的情境，培養(yǎng)學生的問題意識 　　創(chuàng)新從問題開始。培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，首先要培養(yǎng)學生的問題意識。教師不論課上、課下都要創(chuàng)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(fā)現(xiàn)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(zhì)疑和釋疑及設計實驗的過程中發(fā)展學生的創(chuàng)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(cè)光源彎曲的現(xiàn)象產(chǎn)生了如下疑點：究竟是因為幼苗內(nèi)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(nèi)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(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)光下實驗觀察。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：環(huán)割后一定時間內(nèi)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(yǎng)了學生的問題意識和思維的新穎性與獨特性等創(chuàng)新思維的品質(zhì)。 　　五、生物實驗的創(chuàng)新? 　　(一)實驗材料的創(chuàng)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(wěn)定性。3.來源可*、經(jīng)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(jù)本地實際情況，探究、發(fā)現(xiàn)新的實驗材料，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。例如，在“生長素的發(fā)現(xiàn)”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(fā)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(fā)現(xiàn)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(xiàn)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(chuàng)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(xiàn)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(wèi)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?yōu)榱硕垦芯浚@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(chuàng)新? 　　按照教材中所提供的材料、方法、操作過程做實驗，多數(shù)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(xù)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(yǎng)小蝌蚪”，驗證動物激素對動物生命活動的調(diào)節(jié)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(tài)緩慢，約需1個月。3.在喂養(yǎng)蝌蚪過程中必須常換池塘水(內(nèi)含蝌蚪所需營養(yǎng))，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(tài)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(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(yǎng)創(chuàng)新的心理素質(zhì)，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(fā)學生的思維，尤其是發(fā)散思維與逆向思維，并培養(yǎng)學生創(chuàng)新的心理素質(zhì)。如不懈的進取精神，對現(xiàn)有知識的不滿足，對已有結(jié)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(tài)度，嚴謹細致的作風和堅韌不拔的意志等。如在“生長素的發(fā)現(xiàn)”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(xù)培養(yǎng)。經(jīng)過多組實驗結(jié)果的觀察，發(fā)現(xiàn)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?yōu)樘摼�，表明其已明顯生長，然后聯(lián)系數(shù)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(jīng)典實驗的補充與完善，是學生創(chuàng)新能力的體現(xiàn)。? 　　(五)變驗證性實驗為探究性實驗?      設計探究實驗是發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)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(shù)。如果教師本身缺乏創(chuàng)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(chuàng)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(tài)及細胞質(zhì)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(fā)現(xiàn)葉綠體的形態(tài)及細胞質(zhì)的動態(tài)。這似乎是僅僅將講課與實驗的順序顛倒，但實質(zhì)是將驗證性實驗變?yōu)榱颂骄啃詫嶒灐W生親自參與了知識的建構(gòu)過程，其心理體驗是前者無法相比的。
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