以生物實驗促進學(xué)生的創(chuàng)新精神

生物學(xué)是一門實驗性科學(xué)，觀察和實驗是生物科學(xué)的基本研究方法。通過實驗，使學(xué)生在操作中的動眼動手和動腦活動有機地結(jié)合起來，使學(xué)生既掌握一定的基礎(chǔ)知識，又得到必要的基本技能的訓(xùn)練。總之，實驗不僅是鍛煉學(xué)生實踐能力的重要途徑，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。

一、 生物實驗的創(chuàng)新

(1)實驗材料的創(chuàng)新。生物實驗材料的適當(dāng)選擇是實驗成敗的關(guān)鍵。依照選擇生物實驗材料的原則，在實驗中引導(dǎo)學(xué)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(xué)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(xué)家選用的是金絲雀草、燕麥做實驗材料。而我引導(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(xué)生在探索實驗中還發(fā)現(xiàn)用韭菜葉和胡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，胡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。

(2)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(guān)，也是影響實驗現(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”實驗中，由于用市場上購買的純淀粉酶代替了學(xué)生提供的唾液做實驗，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，使實驗由定性變?yōu)榱硕垦芯浚@樣大大加強了實驗的科學(xué)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(yīng)速度，縮短了反應(yīng)時間，使教學(xué)更主動，教學(xué)過程更連貫。

(3)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(yīng)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(xí)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(xué)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(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。那么是不是由于胰島素致使血糖濃度降低而導(dǎo)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(fù)蘇。

(4)實驗設(shè)計的創(chuàng)新。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(fēng)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(xué)家做的切胚芽鞘尖端的實驗，學(xué)生重復(fù)時馬上提出:何為胚芽鞘尖端?為了搞清這個問題，學(xué)生提出了很多方案。

(5)實驗類型變換的創(chuàng)新。變驗證性實驗為探究性實驗是發(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(xí)、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(xué)生認識過程的思維定式，抑制了學(xué)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(xué)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(xué)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。

二、 增強實驗的趣味性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新動力

“興趣”是最好的老師，是學(xué)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(xué)生的自主性和積極性、學(xué)習(xí)與實踐的熱情才被充分地激發(fā)。例如，鼓勵學(xué)生設(shè)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。在學(xué)習(xí)完激素對高等動物生命活動的調(diào)節(jié)后，學(xué)生聯(lián)想到低等動物的行為是否也受激素的調(diào)節(jié)?于是指導(dǎo)學(xué)生從玉米螟雌蛾體內(nèi)提取了性引誘物——性外激素。夏夜，帶領(lǐng)學(xué)生到玉米地里做誘殺雄玉米蛾的實驗——將雌玉米蛾的性引誘物涂在濾紙上，卷成紙卷，懸在水盆的水面上。學(xué)生熱情十分高漲，鉆在玉米地里。月光下，他們眼都不眨地盯著水盆。只見從四面八方飛來的雄蛾紛紛撲向濾紙，投入水中，為“愛”犧牲。不一會兒就有幾百只雄蛾葬身水中。同學(xué)們目睹了這種生物防治的高效性，異常興奮與激動。當(dāng)有人問他們苦不苦時，他們卻回答:“一點不苦，正相反我很快活，因為我有興趣。”

三、 課內(nèi)課外結(jié)合，擴展學(xué)生的創(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(xué)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(lǐng)學(xué)生不僅重復(fù)達爾文等科學(xué)家的經(jīng)典實驗，還在實驗過程中引導(dǎo)和鼓勵學(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(xué)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。

為探索環(huán)境污染與人體健康的關(guān)系，學(xué)生分組對河流水質(zhì)、空氣中懸浮顆粒及二氧化硫的含量等項目取樣、化驗，發(fā)現(xiàn)某些地區(qū)大氣中二氧化硫的含量超標十幾倍，而肺氣腫與肺癌的發(fā)病率也成倍地增長，并創(chuàng)造性地提出治理方案。在活動中，及時對學(xué)生的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新給予肯定和贊揚，讓學(xué)生體驗成功的喜悅，強化自信和對創(chuàng)新的渴望。

(通渭縣馬營中學(xué))