生物实验教学与学生创新能力的培养

　　创新是人类生存和发展的基石。正如江泽民同志所说：“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。”生物学是以实验为基础的自然科学，不仅是锻炼学生实践能力的重要途径，更是激发学生探索兴趣，培养学生创新能力的切入点。在教学中，生物实验教学对学生进行探索创新能力的培养，激发学生的创新意识和创新潜能，是每一位教师肩负的历史责任，也是生物实验教学的根本任务。
　　一、生物实验是培养学生创新能力的基础。
　　著名美籍华裔物理学家、诺贝尔奖得主教授曾经指出：“对人类来说，毕竟百分之九十的科学活动是实验，而且科学中最重要的基础是实验。”只有在实验中，学生的实验操作技能，科学探究技能才能得到提高，才能形成良好的思维能力和思维习惯。在探究实际问题的经历中发展他们比较、分析、判断、推理分析和综合等思维能力，并逐步形成批判性思维和创造性思维的品质。那么，在生物实验过程中，如何培养学生的创新能力呢？
　　（一）激发兴趣，培养学生的创新意识
　　杨振宁也指出：“成功的真正秘诀是兴趣。”兴趣是培养学生创新能力的“催化剂”，是学生掌握知识、发展智力、形成创新能力的重要条件，也是学生不断探索真理的情绪意向，是学生萌生创新意识和展开创新思维最原始、最直接、最强劲的动力。生物实验形象生动，富有动手操作和探索因素，非常适合学生的心理特征，是学生吸收信息最有效的一种形式。学生对生物发生了兴趣，就会积极主动地学习，就会张开想象的翅膀，积极思考，教学才能达到事半功倍的效果。在生物实验教学中，我主要是从这几方面培养学生的学习兴趣的：
　　1、建立民主和谐的师生关系。所谓“亲其师，信其道”，良好的师生关系，可以使学生对教师所教学科产生积极的影响，有利于培养学生的学习兴趣，启动学生的创新思维。2、完善评价机制，对学生在实验中表现出来的进步要及时鼓励表扬，使学生有成就感，从而培养学生对生物实验的持续兴趣和探索生物学奥秘的冲动，从而培养学生的创新意识。3、关注生物学成就，激发学生的生物实验兴趣和使命感。结合现代生物学的发展成就和我国目前的发展状况，激发学生的爱国热情和使命感，使学生自觉地做好生物学实验。4、创设问题情境，激发学生的学习兴趣。例如：在“观察叶的结构”的实验之前，教师可让学生先对叶进行观察，然后提出这样两个问题：
　　（1）叶的正反两面颜色是否一致？为什么上面比下面深些？
　　（2）许多叶子在落地时为什么往往是腹面朝下？
　　学生平时对司空见惯的叶子不怎么注意，经这一问，学生的兴趣马上被激发起来。然后，组织学生通过显微镜观察叶的结构，通过观察，分析思考最终得出结论。在这一过程中，问题情境持续地激发着学生的探索热情，从而培养了学生的观察能力、动手实验能力和创新思维能力。
　　（二）引导质疑，培养学生的创新思维。
　　爱因斯坦指出：“提出一个问题，往往比解决一个问题更重要”。这表明了质疑对学习和创新的重要性。疑是创新的前提，是思维能力的动力，是创新能力形成的基石。引导学生质疑和释疑的过程即是学生创新能力的培养过程。因此，鼓励质疑问难和求新求异，是培养学生创新能力的关键问题。在生物实验教学中，要适度设疑，适时设疑，科学设疑，鼓励学生在实验的过程中发现问题，解决问题。
　　在“光合作用”这一实验中，先启发学生：为什么要预先让天竺葵“饥饿”？加入酒精的目的是什么？为什么叶的遮光部分不变色，而曝光部分变成蓝紫色？让学生思考能否用其他方法来验证光合作用。有些学生在实验过程中因操作错误等，导致观察不到正确的实验现象。此时，教师应帮助学生进行分析，找出出现错误的症结所在。通过亲身实践，学生对实验中出现的各种现象感到很好奇，教师要利用这一因素，激发他们对实验现象进行分析、推理、综合等，总结成功的经验，分析失误的原因。
　　发现问题，大胆怀疑，探奇索引，寻根问底是创造的开端，也是创造型人才的重要品质。要培养创造性思维能力，就要鼓励学生敢想、敢怀疑、敢问。即使某些问题是可笑的，某些发现是错误的，某些探索是失败的，教师也要从积极的方面加以鼓励，并帮助分析错误、失败的原因，使学生产生的创造火苗得以燃烧和发展，养成创造型人才的思维品质。
　　如介绍种子萌发时，课前向学生提出问题：种子萌发需要那些条件？是否需要光和氧气？萌发时是先发芽，还是先出根？学生平时并没有注意这些现象，不清楚，便争论起来，谁也不服输。我趁热打铁，要学生回去设置几个种子萌发的对比实验，亲自动手做，并观察做好记录。看谁设置的实验最合理，结果最准确。学生都想争做最好，肯动脑筋，积极思考。上课时，教师在充分肯定学生的实验设置和方法后，引导学生分析每一种方法产生的探索结果，评定出设置最佳者。通过设疑，激发学生的思维兴趣，培养了学生的创新思维。
　　（三）改进实验，培养学生的创造能力。
　　中学生物实验大致可封为两类：一类是验证实验，一类是探究实验。验证实验是通过实验来验证所学知识的正确性，加深学生对知识的理解和掌握，学生在做实验时往往主动性不强，缺乏独立思考的创新意识。教师在组织学生做这类实验时，要注意向学生提出一些具体的问题，激起学生的兴趣，让学生根据实验内容、步骤进行试验，并对实验现象进行分析、讨论，以达到培养学生创新能力的目的。也可以把一些验证性实验改进为探究实验。探究实验是先提出假设，然后通过观察和实验来验证假设的正确性与否，这是科学创新的一般过程，因而更能培养学生的创新能力。
　　如讲茎的输导作用时，教材上是先讲“水分和无机盐是由导管由下向上运输的”，然后用一个实验进行验证。我是这样做的，课前布置学生剪取一些小段树枝，全班分成几个小组，各组分别对自己的材料作不同处理：
　　（1）将枝条插在稀释的红墨水中；
　　（2）将环割部分树皮的枝条插在稀释的红墨水中；
　　（3）将除去叶的枝条插入稀释的红墨水中；
　　（4）将枝条倒插在稀释的红墨水中。
　　上课时，让学生先对比观察不同处理枝条的外观，并切开茎观察茎内部颜色变化，提出启发性问题：（1）茎的颜色是否发生变化？发生变化的位置？（2）正常枝条、环割枝条、除去叶的枝条、倒插枝条现象是否相同？分析产生原因的可能因素。学生根据已学知识，并通过对亲自动手制作的实验材料观察到的现象，各抒己见，提出问题，在讨论和争议中解决问题，得出结论。
　　实验中，只有不断“设疑动手观察结论质疑讨论解疑归纳”，才可能激发学生的创新意识，发展学生的创新思维，培养学生创新能力，达到培养创造型人才的目的。
　　（四）课内外结合，培养学生的创新能力
　　知识的积累只是学生创新能力培养的起点，但知识不等于能力。创新能力不是靠老师的“教”和学生的“学”得来的，而是必须通过学生的“练”和“做”养成。因此，培养学生的创新能力，就必需加强对学生的实验训练和实践。除做好大纲要求的实验外，要因时、因地、因人制宜地开展丰富多彩生动活泼的生物课外活动，让学生到大自然中去，到社会中去，到日常生活中去，引导他们去发现、去体验、去应用、去创造。例如：如何区别单叶和复叶；互生叶序、对生叶序和轮生叶序？假如课堂上观察了，就很容易分辨出来。在教学中，我除了在课堂上让学生辨认外，还布置了一个课外作业：让学生调查校园内的所有植物，分辨它们的叶的类型和叶序类型。
　　老师应鼓励学生在课外活动中设计实验（特别是趣味性实验）。
　　例如：根据初一植物教材中根的向水性、向肥性教学内容，增加了一个设计实验，让学生自己选材，自己设计操作步骤，把植物的根培养成各种几何图形。学生们的积极性被大大地调动起来了。他们绞尽脑汁，展开想象的翅膀，设计实验方案，寻找实验材料，精心护理。各式各样的根培养出来之后，再以小组为单位进行评比，评出最佳设计奖，最佳效果奖，最佳创意奖。
　　二、生物实验是培养学生创新能力的必要途径
　　学生通过发现问题，搜集材料，提出问题，进行假设，设计试验，分析试验，完善试验，处理数据，得出结论等一系列活动，使学生的手、脑都得到科学的锻炼，从而发展学生的能力，培养学生的学习方法，工作方法，形成良好的科学素养。
　　（1）生物实验能培养学生的实验能力。
　　生物实验能力，具体来讲，包括：1观察能力。在培养观察能力时，教师要引导学生学会有目的重点观察，还要让学生知道怎样进行仔细的观察。在生物实验教学中，有两种常用的观察法应使学生掌握。一是系统观察法，它包括顺序观察；分步观察和角度观察。2实验操作能力，主要培养学生正确使用基本仪器，独立完成实验等。3分析综合能力，要求学生有能力对数据进行分析和处理，并得出结论。
　　（2）生物实验能培养学生的科学作风。实验本身是严谨的，实验过程中要让学生尊重事实，忠于数据，明白那种凑实验结果，弄虚作假的作风是不容许的，要宽容的对待学生在实验中所出现的错误，鼓励他们找出错误的原因，这有利于学生创新人格的形成。
　　科学是老老实实的学问，在寻找客观规律的过程中，需要严密的和实事求是的科学态度，需要及时分析试验过程中出现的种种现象，哪怕是极偶然的一个发现，否则就会与即将获得的新成果擦肩而过。例如：贝特森和潘耐特用香豌豆作杂交实验材料，首次出现F1测交结果不遵循1111的盂德尔遗传规律，而是亲本组合明显多，重组合明显少。这似乎是一个意外，但他们还是以实事求是的科学态度肯定了这一“意外”。摩尔根在果蝇杂交实验中极偶然地发现了一只白跟雄果蝇，对此摩尔根没有因其偶然而放过，而是设计回交实验，从而成为第一个将基因定位于染色体上的人，并进一步发现了遗传的连锁互换规律。
　　（3）生物实验能培养学生的合作意识。
　　实验是培养学生团结协作精神的有效方法。随着社会工业化、现代化、信息化的高速发展，社会分工越来越细，团结协作精神已经成为社会生存的基础。同样，实验的复杂化，多元化，也需要同学们之间的分工与协作。无论是实验设计，实验操作，实验的完善、结论的得出等，都需要大家集思广益，团结协作，互相完善，以求精益求精。
　　总之，生物实验课是中学生物学教学的重要组成部分，是培养学生创新能力的基础，也是培养学生创新能力的必要途径。随着素质教育的推进，创新能力的培养已成为素质教育的重中之重，在生物教学中，要重视实验教学，创造条件，多做实验，使学生的创新能力真正得到提高，为中华民族的伟大复兴造就更多的栋梁之才。