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生物学是一门实验性科学,观察和实验是生物科学的基本研究方法。通过实验,使学生在操作中的动眼动手和动脑活动有机地结合起来,使学生既掌握一定的基础知识,又得到必要的基本技能的训练。总之,实验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,培养学生创新精神的切入点。
一、 生物实验的创新
(1)实验材料的创新。生物实验材料的适当选择是实验成败的关键。依照选择生物实验材料的原则,在实验中引导学生根据本地实际情况,探究、发现新的实验材料,培养学生的创新精神。例如,在“生长素的发现”探究实验中,达尔文等科学家选用的是金丝雀草、燕麦做实验材料。而我引导学生将方便易得的玉米、花生、大豆、小麦等种子萌发成幼苗,从多角度观察、对比、分析、验证……用“筛选法”选择出玉米幼苗做实验材料,不仅有地方特色,而且效果好,可操作性强,因此实验取得成功。又如,学生在探索实验中还发现用韭菜叶和胡萝卜叶取代教材中的实验材料——菠菜,因为韭菜叶中含丰富的叶绿素a和叶绿素b,胡萝卜叶中含丰富的叶黄素和胡萝卜素,因此在“叶绿体色素提取”实验中层析后出现四条明显的色素带,利用新材料取得了新效果。
(2)实验条件的创新。实验条件的改变与实验材料的选择相关,也是影响实验现象是否明显、反应速度快慢的重要因素。例如,在高二“酶的专一性”实验中,由于用市场上购买的纯淀粉酶代替了学生提供的唾液做实验,不仅改变了过去学生提供唾液的不雅观、不卫生状况,而且由于淀粉酶可配制成一定浓度的溶液,使实验由定性变为了定量研究,这样大大加强了实验的科学性。更重要的是实验条件可改变,温度由37°C提升到50°C,加快了反应速度,缩短了反应时间,使教学更主动,教学过程更连贯。
(3)实验方法的创新。按照教材中所提供的材料、方法、操作过程做实验,多数是可以取得好效果的。但有些实验由于材料采集难度大或反应速度慢,持续时间过长等原因,可以尝试新的实验方法以消除原实验中的弊端。例如,高二实习实验:“动物激素喂养小蝌蚪”,验证动物激素对动物生命活动的调节作用。该实验有以下缺憾:①城市学校实验材料采集难。②蝌蚪变态缓慢,约需1个月。③在喂养蝌蚪过程中必须常换池塘水(内含蝌蚪所需营养),若以自来水代替,并喂蛋黄等食物则常使水变臭,造成蝌蚪未及变态而身先死,使该实验失败。所以鼓励学生大胆尝试,变甲状腺激素为胰岛素,变蝌蚪为鱼,因而探究出新的实验方法:由向水中加入甲状腺激素喂养蝌蚪变为在鱼的鳃部注射适量的胰岛素。由于鱼的血糖浓度急剧降低影响了神经系统的功能,15分钟左右鱼即昏厥,显示了动物激素对动物生命活动的影响。那么是不是由于胰岛素致使血糖浓度降低而导致的昏厥呢?验证方法是:再由鳃部注射适量的葡萄糖溶液,鱼很快复苏。
(4)实验设计的创新。在生物教学中,为学生提供民主、宽松的氛围,激发学生的思维,尤其是发散思维与逆向思维,并培养学生创新的心理素质。如不懈的进取精神,对现有知识的不满足,对已有结论的不轻信,富于好奇,善于幻想,勇于探索以及实事求是的态度,严谨细致的作风和坚韧不拔的意志等。如在“生长素的发现”探究实验中,针对科学家做的切胚芽鞘尖端的实验,学生重复时马上提出:何为胚芽鞘尖端?为了搞清这个问题,学生提出了很多方案。
(5)实验类型变换的创新。变验证性实验为探究性实验是发现与创新的手段。教材中实验形式虽有所改变,增加了一些实习、探究性实验,但毕竟验证性实验还占多数。如果教师本身缺乏创新精神,必然是先讲授知识,然后按要求通过实验来验证其正确性。这种做法将造成学生认识过程的思维定式,抑制了学生的创新思维。因此,这样的验证实验必须加以改变。例如,高中生物教材中,先讲述叶绿体的形态及细胞质的流动,然后安排实验加以验证。不妨先由学生实验观察,去探究发现叶绿体的形态及细胞质的动态。这似乎是仅仅将讲课与实验的顺序颠倒,但实质是将验证性实验变为了探究性实验。学生亲自参与了知识的建构过程,其心理体验是前者无法相比的。
二、 增强实验的趣味性,激发学生的创新动力
“兴趣”是最好的老师,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。在这种动力的驱使下,学生的自主性和积极性、学习与实践的热情才被充分地激发。例如,鼓励学生设计趣味性实验:利用植物的向性运动原理,使幼苗的主根呈多种几何图形;用光合作用原理在一片叶子上印出自己的头像。在学习完激素对高等动物生命活动的调节后,学生联想到低等动物的行为是否也受激素的调节?于是指导学生从玉米螟雌蛾体内提取了性引诱物——性外激素。夏夜,带领学生到玉米地里做诱杀雄玉米蛾的实验——将雌玉米蛾的性引诱物涂在滤纸上,卷成纸卷,悬在水盆的水面上。学生热情十分高涨,钻在玉米地里。月光下,他们眼都不眨地盯着水盆。只见从四面八方飞来的雄蛾纷纷扑向滤纸,投入水中,为“爱”牺牲。不一会儿就有几百只雄蛾葬身水中。同学们目睹了这种生物防治的高效性,异常兴奋与激动。当有人问他们苦不苦时,他们却回答:“一点不苦,正相反我很快活,因为我有兴趣。”
三、 课内课外结合,扩展学生的创新空间
高中生物新教材虽然增加了大量的实验,但同理论部分相比,所占总课时还是偏少。另外,分散的实验课时破坏了某些实验的连续性和完整性,也一定程度地削弱和限制了学生的创新思维的流畅性以及实践和创新的机会,所以开展课外活动,扩展实践和创新的空间势在必行。例如,结合高二新教材中“生长素的发现”这部分内容,带领学生不仅重复达尔文等科学家的经典实验,还在实验过程中引导和鼓励学生发现、解决新问题。如向光性与胚芽鞘的关系、胚芽鞘尖端以下部位明显伸长的划线实验、精确测量出胚芽鞘尖端的长度等,都是对课本知识的突破,培养了学生的创新精神和实践能力。但这不是课堂上所能完成的,而是通过课内外结合实现的。
为探索环境污染与人体健康的关系,学生分组对河流水质、空气中悬浮颗粒及二氧化硫的含量等项目取样、化验,发现某些地区大气中二氧化硫的含量超标十几倍,而肺气肿与肺癌的发病率也成倍地增长,并创造性地提出治理方案。在活动中,及时对学生的发现和创新给予肯定和赞扬,让学生体验成功的喜悦,强化自信和对创新的渴望。
(通渭县马营中学)
一、 生物实验的创新
(1)实验材料的创新。生物实验材料的适当选择是实验成败的关键。依照选择生物实验材料的原则,在实验中引导学生根据本地实际情况,探究、发现新的实验材料,培养学生的创新精神。例如,在“生长素的发现”探究实验中,达尔文等科学家选用的是金丝雀草、燕麦做实验材料。而我引导学生将方便易得的玉米、花生、大豆、小麦等种子萌发成幼苗,从多角度观察、对比、分析、验证……用“筛选法”选择出玉米幼苗做实验材料,不仅有地方特色,而且效果好,可操作性强,因此实验取得成功。又如,学生在探索实验中还发现用韭菜叶和胡萝卜叶取代教材中的实验材料——菠菜,因为韭菜叶中含丰富的叶绿素a和叶绿素b,胡萝卜叶中含丰富的叶黄素和胡萝卜素,因此在“叶绿体色素提取”实验中层析后出现四条明显的色素带,利用新材料取得了新效果。
(2)实验条件的创新。实验条件的改变与实验材料的选择相关,也是影响实验现象是否明显、反应速度快慢的重要因素。例如,在高二“酶的专一性”实验中,由于用市场上购买的纯淀粉酶代替了学生提供的唾液做实验,不仅改变了过去学生提供唾液的不雅观、不卫生状况,而且由于淀粉酶可配制成一定浓度的溶液,使实验由定性变为了定量研究,这样大大加强了实验的科学性。更重要的是实验条件可改变,温度由37°C提升到50°C,加快了反应速度,缩短了反应时间,使教学更主动,教学过程更连贯。
(3)实验方法的创新。按照教材中所提供的材料、方法、操作过程做实验,多数是可以取得好效果的。但有些实验由于材料采集难度大或反应速度慢,持续时间过长等原因,可以尝试新的实验方法以消除原实验中的弊端。例如,高二实习实验:“动物激素喂养小蝌蚪”,验证动物激素对动物生命活动的调节作用。该实验有以下缺憾:①城市学校实验材料采集难。②蝌蚪变态缓慢,约需1个月。③在喂养蝌蚪过程中必须常换池塘水(内含蝌蚪所需营养),若以自来水代替,并喂蛋黄等食物则常使水变臭,造成蝌蚪未及变态而身先死,使该实验失败。所以鼓励学生大胆尝试,变甲状腺激素为胰岛素,变蝌蚪为鱼,因而探究出新的实验方法:由向水中加入甲状腺激素喂养蝌蚪变为在鱼的鳃部注射适量的胰岛素。由于鱼的血糖浓度急剧降低影响了神经系统的功能,15分钟左右鱼即昏厥,显示了动物激素对动物生命活动的影响。那么是不是由于胰岛素致使血糖浓度降低而导致的昏厥呢?验证方法是:再由鳃部注射适量的葡萄糖溶液,鱼很快复苏。
(4)实验设计的创新。在生物教学中,为学生提供民主、宽松的氛围,激发学生的思维,尤其是发散思维与逆向思维,并培养学生创新的心理素质。如不懈的进取精神,对现有知识的不满足,对已有结论的不轻信,富于好奇,善于幻想,勇于探索以及实事求是的态度,严谨细致的作风和坚韧不拔的意志等。如在“生长素的发现”探究实验中,针对科学家做的切胚芽鞘尖端的实验,学生重复时马上提出:何为胚芽鞘尖端?为了搞清这个问题,学生提出了很多方案。
(5)实验类型变换的创新。变验证性实验为探究性实验是发现与创新的手段。教材中实验形式虽有所改变,增加了一些实习、探究性实验,但毕竟验证性实验还占多数。如果教师本身缺乏创新精神,必然是先讲授知识,然后按要求通过实验来验证其正确性。这种做法将造成学生认识过程的思维定式,抑制了学生的创新思维。因此,这样的验证实验必须加以改变。例如,高中生物教材中,先讲述叶绿体的形态及细胞质的流动,然后安排实验加以验证。不妨先由学生实验观察,去探究发现叶绿体的形态及细胞质的动态。这似乎是仅仅将讲课与实验的顺序颠倒,但实质是将验证性实验变为了探究性实验。学生亲自参与了知识的建构过程,其心理体验是前者无法相比的。
二、 增强实验的趣味性,激发学生的创新动力
“兴趣”是最好的老师,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。在这种动力的驱使下,学生的自主性和积极性、学习与实践的热情才被充分地激发。例如,鼓励学生设计趣味性实验:利用植物的向性运动原理,使幼苗的主根呈多种几何图形;用光合作用原理在一片叶子上印出自己的头像。在学习完激素对高等动物生命活动的调节后,学生联想到低等动物的行为是否也受激素的调节?于是指导学生从玉米螟雌蛾体内提取了性引诱物——性外激素。夏夜,带领学生到玉米地里做诱杀雄玉米蛾的实验——将雌玉米蛾的性引诱物涂在滤纸上,卷成纸卷,悬在水盆的水面上。学生热情十分高涨,钻在玉米地里。月光下,他们眼都不眨地盯着水盆。只见从四面八方飞来的雄蛾纷纷扑向滤纸,投入水中,为“爱”牺牲。不一会儿就有几百只雄蛾葬身水中。同学们目睹了这种生物防治的高效性,异常兴奋与激动。当有人问他们苦不苦时,他们却回答:“一点不苦,正相反我很快活,因为我有兴趣。”
三、 课内课外结合,扩展学生的创新空间
高中生物新教材虽然增加了大量的实验,但同理论部分相比,所占总课时还是偏少。另外,分散的实验课时破坏了某些实验的连续性和完整性,也一定程度地削弱和限制了学生的创新思维的流畅性以及实践和创新的机会,所以开展课外活动,扩展实践和创新的空间势在必行。例如,结合高二新教材中“生长素的发现”这部分内容,带领学生不仅重复达尔文等科学家的经典实验,还在实验过程中引导和鼓励学生发现、解决新问题。如向光性与胚芽鞘的关系、胚芽鞘尖端以下部位明显伸长的划线实验、精确测量出胚芽鞘尖端的长度等,都是对课本知识的突破,培养了学生的创新精神和实践能力。但这不是课堂上所能完成的,而是通过课内外结合实现的。
为探索环境污染与人体健康的关系,学生分组对河流水质、空气中悬浮颗粒及二氧化硫的含量等项目取样、化验,发现某些地区大气中二氧化硫的含量超标十几倍,而肺气肿与肺癌的发病率也成倍地增长,并创造性地提出治理方案。在活动中,及时对学生的发现和创新给予肯定和赞扬,让学生体验成功的喜悦,强化自信和对创新的渴望。
(通渭县马营中学)