在生物實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實踐能力

李　玲

摘要： 生物學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實驗操作能力是學(xué)生素質(zhì)的主要體現(xiàn)之一，在實驗中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維，對素質(zhì)教育的發(fā)展有很好的推動作用。本文作者以“植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原”實驗為例，闡述了實驗的過程與方法， 并對實驗結(jié)果作進(jìn)一步的研究、討論、分析，從而引發(fā)相關(guān)的思考。

關(guān)鍵詞： 生物學(xué) 探究性實驗 創(chuàng)新精神 實踐能力 培養(yǎng)

1.問題的提出

江澤民同志曾指出：“創(chuàng)新是一個民族進(jìn)步的靈魂，是國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力?！迸囵B(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實踐能力，是當(dāng)今素質(zhì)教育的要求，也是生物教學(xué)的一項重要任務(wù)。

生物學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實驗操作能力是學(xué)生素質(zhì)的主要體現(xiàn)方式之一。新課改對大專學(xué)生的實驗操作能力提出了更高的要求。但是，課本實驗大多還是驗證型實驗，少有探究性實驗，且實驗的結(jié)果、現(xiàn)象一般來說是學(xué)生事先已知道的。同時，由于受傳統(tǒng)教育觀念制約，課堂教學(xué)過程往往會出現(xiàn)“考什么，教什么”、“教什么，學(xué)什么”的傾向，重知識灌輸，輕能力培養(yǎng)，學(xué)生往往進(jìn)行被動學(xué)習(xí)。這在一定程度上限制了學(xué)生的創(chuàng)新精神與實踐能力的培養(yǎng)。筆者認(rèn)為：在實驗中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，對素質(zhì)教育的發(fā)展能起到很好的推動作用。下面以“植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原”這一實驗教學(xué)內(nèi)容為例作些初步探索。

2.過程與方法

2.1實驗設(shè)計

首先全班學(xué)生都做書本上設(shè)定的以30%蔗糖溶液為滲透劑進(jìn)行質(zhì)壁分離及其復(fù)原實驗。然后進(jìn)行分組實驗：把本班48位學(xué)生分成A—F六個小組，一排四桌8位學(xué)生為一個小組，教師引導(dǎo)學(xué)生探索不同濃度的滲透溶液對植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離及其復(fù)原在時間上的影響，從而加深理解引起質(zhì)壁分離的外界條件及與濃度的關(guān)系。

2.2計時方法

質(zhì)壁分離：從滴滲透液始至開始產(chǎn)生質(zhì)壁分離止。

質(zhì)壁分離復(fù)原：從滴清水始至完全復(fù)原止。

2.3過程與結(jié)果

2.3.1常規(guī)實驗。采用30%蔗糖溶液做滲透劑，觀察質(zhì)壁分離現(xiàn)象，從滴滲透液開始用秒表計時，110秒左右就可觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象；再滴加清水后，140秒左右觀察到質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。

2.3.2探究型實驗。在完成教材所規(guī)定的基本實驗后，教師提出如下問題：“本實驗中使用的蔗糖溶液，如濃度高于30%，則實驗的結(jié)果有什么不同？”“除蔗糖溶液外，想一想，能否用其它溶液來替代？”問題提出后，學(xué)生情緒高昂，躍躍欲試。對于蔗糖溶液濃度，有學(xué)生建議：采用40%，也有說采用35%，更有提出用50%。對于能否用其它溶液來替代蔗糖溶液，農(nóng)村學(xué)生更有生活體驗：“蕃茄片加食糖后有較多水分析出；青菜加鹽腌制后，也有許多水分析出，所以我們用一定濃度的NaCl溶液也能使洋蔥表皮細(xì)胞產(chǎn)生質(zhì)壁分離?！笔遣皇沁@樣呢？為便于實驗，我們進(jìn)行分組實驗：A—F六個小組分別采用35%、40%、50%蔗糖溶液；5%、10%、15%NaCl溶液進(jìn)行探究型實驗。實驗結(jié)果如下：

2.4實驗總結(jié)

教師請學(xué)生全面觀察上述兩個表格，然后發(fā)表看法。同時教師提出如下問題：“滴加上述溶液后，原先紫色的洋蔥鱗葉表皮細(xì)胞發(fā)生了什么變化？”“同一溶質(zhì)不同濃度的滲透溶液，產(chǎn)生質(zhì)壁分離及其復(fù)原在時間上有何不同？”學(xué)生通過分析比較上表數(shù)據(jù)后，爭先恐后地回答：“上述濃度的溶液都能引起細(xì)胞內(nèi)紫色部分收縮?！薄凹?xì)胞失水，引起質(zhì)壁分離?！薄巴蝗苜|(zhì)的溶液，隨著濃度的升高，引起質(zhì)壁分離的時間縮短?！蓖ㄟ^自身實踐，學(xué)生自然而然地理解了植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離及其復(fù)原的外界條件，即當(dāng)細(xì)胞外溶液度高于細(xì)胞液濃度時，細(xì)胞失水；反之，細(xì)胞就吸水。同時還了解了：“外界濃度越濃，細(xì)胞失水越快。”通過這節(jié)課的實驗，絕大部分學(xué)生都能理解植物細(xì)胞失水、吸水的原理，從而為下節(jié)課進(jìn)述“水分的吸收”作了很好的鋪墊，以實現(xiàn)知識的遷移。同時，采用40%蔗糖溶液、15%NaCl溶液作為滲透液進(jìn)行實驗的兩個小組學(xué)生還注意到：在表中所列質(zhì)壁分離復(fù)原相應(yīng)時間上，尚有少部分細(xì)胞還未完全復(fù)原，甚至個別細(xì)胞根本就無法復(fù)原。采用50%蔗糖溶液作滲透劑進(jìn)行實驗的一個小組學(xué)生注意到：觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象后，再滴加清水，細(xì)胞已無法復(fù)原。我請學(xué)生們再思考和討論。有學(xué)生說：“可能濃度太高，細(xì)胞已腌死了?！保?xì)胞過度失水，細(xì)胞已死亡）說明活細(xì)胞才具有滲透作用。

經(jīng)過親身實踐，學(xué)生還發(fā)現(xiàn)：在氣溫較高的情況下，用40%蔗糖溶液，10%、15%NaCl溶液做本實驗的滲透溶液不是最適宜的。因為采用上述濃度的溶液雖然可縮短質(zhì)壁分離復(fù)原時間，但質(zhì)壁分離時間過快，往往還沒看仔細(xì)，細(xì)胞已過度失水，致使滴清水后，質(zhì)壁分離時間延長，甚至有些細(xì)胞已根本無法復(fù)原了。采用50%蔗糖溶液做滲透劑的，更使細(xì)胞無法復(fù)原。通過實踐，學(xué)生一致認(rèn)為：用30%蔗糖溶液作為本實驗的滲透溶液是比較理想的，兩分鐘左右觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象后，再滴加清水，三分鐘左右絕大部分細(xì)胞都能較快復(fù)原。通過走一遍生物學(xué)工作者走的探索之路，學(xué)生加深了對本驗中所用試劑的適宜濃度的認(rèn)識，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的探索精神、科學(xué)思維能力和求真、求實的科學(xué)態(tài)度。

3.研究結(jié)果

通過引導(dǎo)探索高濃度溶液、不同溶液對植物細(xì)胞質(zhì)壁分離及其復(fù)原在時間上的影響，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的濃厚興趣，從中也培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維、創(chuàng)造性思維能力，點燃學(xué)生智慧的火花。筆者發(fā)現(xiàn)：在以后的其它實驗教學(xué)和課本理論知識課堂教學(xué)中，學(xué)生在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，也能表現(xiàn)出思維活躍，提出一些爭議性的問題，供課內(nèi)或課外討論。

4.分析討論

“植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與質(zhì)壁分離復(fù)原”這一實驗是一個很好的探究性實驗。教師設(shè)置懸念，學(xué)生產(chǎn)生“實驗到底如何？”的好奇心，對實驗操作有一種迫切“試一試”的懸念心理，學(xué)生帶著一種期待的心理去學(xué)習(xí)，從而激起學(xué)生學(xué)習(xí)的濃厚興趣，充分調(diào)動全體學(xué)生的積極性，把“被動性學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃有詫W(xué)習(xí)”，讓學(xué)生在思維、實踐和創(chuàng)新活動中成長和發(fā)展，努力體現(xiàn)“以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體”的素質(zhì)教育理念?；谡n堂教學(xué)的實際效果和當(dāng)今素質(zhì)教育對基礎(chǔ)教育的要求，筆者做了以上初步嘗試并作如下思考：

4.1傳統(tǒng)的驗證性實驗在培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、鞏固課堂知識方面固然有它的優(yōu)點，但它畢竟是驗證已知的知識，實驗結(jié)果、實驗現(xiàn)象一般來說是學(xué)生事前知道的，學(xué)生不過是動手操作驗證書本知識而已。這樣就不能最大限度地調(diào)動全體學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，不能充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，因而也不利于學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提高。學(xué)生按照既定的實驗步驟，按部就班，得出與書本上相同的結(jié)果，實驗就算成功。這種簡單劃一的教學(xué)方式，同樣也不利于課堂教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)。

4.2探究性實驗的特點是學(xué)生事前不知道答案，對學(xué)生富有挑戰(zhàn)性。教師通過設(shè)置懸念，啟發(fā)引導(dǎo)，讓學(xué)生積極思考，獨(dú)立探究，自行發(fā)現(xiàn)并掌握原理，獨(dú)立實現(xiàn)認(rèn)識過程。不墨守成規(guī)，突破書本材料、試劑等限制，給予學(xué)生探討的余地，培養(yǎng)學(xué)生探究的意識，讓學(xué)生自始至終積極參與教學(xué)全過程，從而完成知識的遷移和能力的轉(zhuǎn)化。因此，生物實驗教學(xué)不僅僅是單純驗證，更應(yīng)啟發(fā)探索，培養(yǎng)學(xué)生觀察問題、分析問題、解決問題的能力。

4.3從大專學(xué)生的思維特點看，他們在感知和觀察方面比中學(xué)生更富有目的性、全面性、深刻性和批判性，其想象力已能圍繞問題進(jìn)行連貫的構(gòu)思，善于獨(dú)立地提出問題和解決問題，喜歡探討問題發(fā)生的原因。大專學(xué)習(xí)時期，是一個未來教師成長的關(guān)鍵時期。這一時期教育的成果，將在很大程度上決定著一個人、一個民族的創(chuàng)新活力。因此，在生物學(xué)教學(xué)中，教師更應(yīng)注意因勢利導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生探索思維的習(xí)慣和意識。

4.4在探究式教學(xué)活動中，教師應(yīng)注意以下幾點：

4.4.1精心準(zhǔn)備，避免盲目性。如本文所述實驗中，對“蔗糖溶液濃度高于30%，則實驗結(jié)果有什么不同？”這個“高濃度”到底高到多少？“NaCl溶液相應(yīng)地設(shè)置哪些梯度？”這些都需在課前預(yù)先設(shè)計好。為此，在本實驗課前準(zhǔn)備過程中，筆者請幾位小組長和教師一起配制滲透溶液。這也就是本文選用六種滲透液的依據(jù)。

4.4.2因勢利導(dǎo)，避免隨意性。學(xué)生的思維、探索過程離不開教師的啟發(fā)引導(dǎo)，由淺入深、由表及里、步步深入、避免學(xué)生脫離探索的軌道。

4.4.3精講多議，突出主體性。充分發(fā)揮以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體的作用。課堂教學(xué)中，避免教師一個人唱“獨(dú)腳戲”，講解過多，占用較多時間；而應(yīng)充分發(fā)揮全體學(xué)生的主觀能動性，給學(xué)生思考、探索、討論的余地，盡力為學(xué)生創(chuàng)造一個探索、創(chuàng)建思維的空間。

4.4.4總結(jié)討論，體現(xiàn)目的性。本文所述探究性實驗的流程可歸納為：“定向質(zhì)疑→設(shè)計方案→探索實踐→歸納總結(jié)”。記錄的分析、實驗總結(jié)是探究性實驗的重要環(huán)節(jié)。對實驗中出現(xiàn)的一些問題、不同的實驗現(xiàn)象和結(jié)果，通過分析、討論，教師要進(jìn)行恰當(dāng)?shù)脑u價，并正確指導(dǎo)學(xué)生撰寫實驗報告。

當(dāng)今，全國的教學(xué)改革進(jìn)行得如火如荼，如何加強(qiáng)探究式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的獨(dú)立思考和創(chuàng)新意識，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的精神和實踐能力，全面推進(jìn)素質(zhì)教育，是我們廣大教育工作者必須正視并亟需研究的重要課題。

參考文獻(xiàn)：

［1］馬煒梁主編.生物教學(xué).華東師范大學(xué)出版社，1999，（4）.

［2］王蒙瑪著.感悟生命——談中學(xué)生物的教與學(xué).上海教育出版社，1999.10，第1版