以生物實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新精神

生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性科學(xué)，觀察和實(shí)驗(yàn)是生物科學(xué)的基本研究方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在操作中的動(dòng)眼動(dòng)手和動(dòng)腦活動(dòng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生既掌握一定的基礎(chǔ)知識(shí)，又得到必要的基本技能的訓(xùn)練?？傊瑢?shí)驗(yàn)不僅是鍛煉學(xué)生實(shí)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(diǎn)。

一、 生物實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新

(1)實(shí)驗(yàn)材料的創(chuàng)新。生物實(shí)驗(yàn)材料的適當(dāng)選擇是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。依照選擇生物實(shí)驗(yàn)材料的原則，在實(shí)驗(yàn)中引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)本地實(shí)際情況，探究、發(fā)現(xiàn)新的實(shí)驗(yàn)材料，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。例如，在“生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”探究實(shí)驗(yàn)中，達(dá)爾文等科學(xué)家選用的是金絲雀草、燕麥做實(shí)驗(yàn)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(duì)比、分析、驗(yàn)證……用“篩選法”選擇出玉米幼苗做實(shí)驗(yàn)材料，不僅有地方特色，而且效果好，可操作性強(qiáng)，因此實(shí)驗(yàn)取得成功。又如，學(xué)生在探索實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)用韭菜葉和胡蘿卜葉取代教材中的實(shí)驗(yàn)材料——菠菜，因?yàn)榫虏巳~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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)條件的創(chuàng)新。實(shí)驗(yàn)條件的改變與實(shí)驗(yàn)材料的選擇相關(guān)，也是影響實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中，由于用市場(chǎng)上購(gòu)買的純淀粉酶代替了學(xué)生提供的唾液做實(shí)驗(yàn)，不僅改變了過(guò)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(shí)驗(yàn)由定性變?yōu)榱硕垦芯?，這樣大大加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性。更重要的是實(shí)驗(yàn)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(shí)間，使教學(xué)更主動(dòng)，教學(xué)過(guò)程更連貫。

(3)實(shí)驗(yàn)方法的創(chuàng)新。按照教材中所提供的材料、方法、操作過(guò)程做實(shí)驗(yàn)，多數(shù)是可以取得好效果的。但有些實(shí)驗(yàn)由于材料采集難度大或反應(yīng)速度慢，持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等原因，可以嘗試新的實(shí)驗(yàn)方法以消除原實(shí)驗(yàn)中的弊端。例如，高二實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn):“動(dòng)物激素喂養(yǎng)小蝌蚪”，驗(yàn)證動(dòng)物激素對(duì)動(dòng)物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)作用。該實(shí)驗(yàn)有以下缺憾:①城市學(xué)校實(shí)驗(yàn)材料采集難。②蝌蚪變態(tài)緩慢，約需1個(gè)月。③在喂養(yǎng)蝌蚪過(guò)程中必須常換池塘水(內(nèi)含蝌蚪所需營(yíng)養(yǎng))，若以自來(lái)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(shí)驗(yàn)失敗。所以鼓勵(lì)學(xué)生大膽嘗試，變甲狀腺激素為胰島素，變蝌蚪為魚(yú)，因而探究出新的實(shí)驗(yàn)方法:由向水中加入甲狀腺激素喂養(yǎng)蝌蚪變?yōu)樵隰~(yú)的鰓部注射適量的胰島素。由于魚(yú)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(yú)即昏厥，顯示了動(dòng)物激素對(duì)動(dòng)物生命活動(dòng)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(yàn)證方法是:再由鰓部注射適量的葡萄糖溶液，魚(yú)很快復(fù)蘇。

(4)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(jìn)取精神，對(duì)現(xiàn)有知識(shí)的不滿足，對(duì)已有結(jié)論的不輕信，富于好奇，善于幻想，勇于探索以及實(shí)事求是的態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的作風(fēng)和堅(jiān)韌不拔的意志等。如在“生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”探究實(shí)驗(yàn)中，針對(duì)科學(xué)家做的切胚芽鞘尖端的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生重復(fù)時(shí)馬上提出:何為胚芽鞘尖端?為了搞清這個(gè)問(wèn)題，學(xué)生提出了很多方案。

(5)實(shí)驗(yàn)類型變換的創(chuàng)新。變驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探究性實(shí)驗(yàn)是發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新的手段。教材中實(shí)驗(yàn)形式雖有所改變，增加了一些實(shí)習(xí)、探究性實(shí)驗(yàn)，但畢竟驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)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(shí)，然后按要求通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其正確性。這種做法將造成學(xué)生認(rèn)識(shí)過(guò)程的思維定式，抑制了學(xué)生的創(chuàng)新思維。因此，這樣的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)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(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)，然后安排實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。不妨先由學(xué)生實(shí)驗(yàn)觀察，去探究發(fā)現(xiàn)葉綠體的形態(tài)及細(xì)胞質(zhì)的動(dòng)態(tài)。這似乎是僅僅將講課與實(shí)驗(yàn)的順序顛倒，但實(shí)質(zhì)是將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)變?yōu)榱颂骄啃詫?shí)驗(yàn)。學(xué)生親自參與了知識(shí)的建構(gòu)過(guò)程，其心理體驗(yàn)是前者無(wú)法相比的。

二、 增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新動(dòng)力

“興趣”是最好的老師，是學(xué)生萌生創(chuàng)新意識(shí)和展開(kāi)創(chuàng)新思維最原始、最直接、最強(qiáng)勁的動(dòng)力。在這種動(dòng)力的驅(qū)使下，學(xué)生的自主性和積極性、學(xué)習(xí)與實(shí)踐的熱情才被充分地激發(fā)。例如，鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)趣味性實(shí)驗(yàn):利用植物的向性運(yùn)動(dòng)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(duì)高等動(dòng)物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)后，學(xué)生聯(lián)想到低等動(dòng)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(shí)驗(yàn)——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(jiàn)從四面八方飛來(lái)的雄蛾紛紛撲向?yàn)V紙，投入水中，為“愛(ài)”犧牲。不一會(huì)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(dòng)。當(dāng)有人問(wèn)他們苦不苦時(shí)，他們卻回答:“一點(diǎn)不苦，正相反我很快活，因?yàn)槲矣信d趣?！?/p>

三、 課內(nèi)課外結(jié)合，擴(kuò)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(shí)驗(yàn)，但同理論部分相比，所占總課時(shí)還是偏少。另外，分散的實(shí)驗(yàn)課時(shí)破壞了某些實(shí)驗(yàn)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(shí)踐和創(chuàng)新的機(jī)會(huì)，所以開(kāi)展課外活動(dòng)，擴(kuò)展實(shí)踐和創(chuàng)新的空間勢(shì)在必行。例如，結(jié)合高二新教材中“生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”這部分內(nèi)容，帶領(lǐng)學(xué)生不僅重復(fù)達(dá)爾文等科學(xué)家的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，還在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、解決新問(wèn)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(zhǎng)的劃線實(shí)驗(yàn)、精確測(cè)量出胚芽鞘尖端的長(zhǎng)度等，都是對(duì)課本知識(shí)的突破，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。但這不是課堂上所能完成的，而是通過(guò)課內(nèi)外結(jié)合實(shí)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(duì)河流水質(zhì)、空氣中懸浮顆粒及二氧化硫的含量等項(xiàng)目取樣、化驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)某些地區(qū)大氣中二氧化硫的含量超標(biāo)十幾倍，而肺氣腫與肺癌的發(fā)病率也成倍地增長(zhǎng)，并創(chuàng)造性地提出治理方案。在活動(dòng)中，及時(shí)對(duì)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新給予肯定和贊揚(yáng)，讓學(xué)生體驗(yàn)成功的喜悅，強(qiáng)化自信和對(duì)創(chuàng)新的渴望。

(通渭縣馬營(yíng)中學(xué))