生物實(shí)驗教學(xué)如何培養學(xué)生的創(chuàng )新能力論文
生物科學(xué)是一門(mén)以觀(guān)察和實(shí)驗為基本研究方法的科學(xué)，許多知識是通過(guò)實(shí)驗數據、實(shí)驗現象和實(shí)驗結果證實(shí)來(lái)的。生物實(shí)驗不僅能培養學(xué)生學(xué)習生物這門(mén)學(xué)科的興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，并轉化為一種熱愛(ài)科學(xué)的素養和志向，同時(shí)，也是培養學(xué)生創(chuàng )新能力的重要途徑。因此教師在日常的教學(xué)活動(dòng)中應當積極創(chuàng )造各種條件開(kāi)展實(shí)驗教學(xué)，將學(xué)生獲得的知識技能與培養創(chuàng )新能力統一起來(lái)。
一、通過(guò)經(jīng)典實(shí)驗來(lái)培養學(xué)生的科學(xué)素養
高中生物教材中的一些經(jīng)典實(shí)驗教學(xué)很值得教師重視。經(jīng)典實(shí)驗蘊藏了很重要的科學(xué)實(shí)驗思想和巧妙的實(shí)驗設計方法，在教學(xué)過(guò)程中可以作為培養學(xué)生的科學(xué)思維能力和科學(xué)素養的載體。例如“基因的分離定律”一節中，孟德?tīng)栐诎l(fā)現基因的分離定律的過(guò)程中，不僅體現了科學(xué)家探索自然、追求真理鍥而不舍、無(wú)私奉獻的科學(xué)精神，而且實(shí)驗中所展現出來(lái)的科學(xué)素養和技巧更是令人嘆服。正是由于他的這種鍥而不舍精神才為遺傳學(xué)的誕生和發(fā)展奠定了堅實(shí)的基礎，這也正是孟德?tīng)柮购笫赖闹匾颉?/p>
在經(jīng)典實(shí)驗的的引入方面一般有兩種教學(xué)形式：一是使經(jīng)典實(shí)驗融入教學(xué)過(guò)程中。有選擇性的選用一些與課程有關(guān)的典型事例進(jìn)行講述。例如，介紹科學(xué)家的故事，可以感染和教育學(xué)生。二是讓學(xué)生自己進(jìn)行研究性的學(xué)習。通過(guò)資料的查閱，專(zhuān)題討論等方式了解一些經(jīng)典實(shí)驗背后科學(xué)家所展現出來(lái)的人格魅力和科學(xué)精神，提高意志力和認知水平，從而提高自身的科學(xué)素養。
二、使用多種實(shí)驗方法來(lái)增強學(xué)生的基礎知識
實(shí)驗貫穿生物教材，由“演示實(shí)驗”、“學(xué)生探究實(shí)驗”、“模型建構”、“實(shí)踐活動(dòng)”等組成。教師可以通過(guò)多種實(shí)驗方法的組合來(lái)增強學(xué)生的基礎知識。
例如，通過(guò)演示實(shí)驗與學(xué)生實(shí)驗相結合的方式，來(lái)加深對概念的理解。在高中生物教材必修二《DNA分子的結構》一節中，教師就可以先通過(guò)模型演示DNA分子的空間結構讓學(xué)生形成DNA分子結構的初步印象，再通過(guò)模型建構讓學(xué)生參與到制作DNA雙螺旋結構的過(guò)程中，使學(xué)生在思考與動(dòng)手實(shí)驗中獲取、理解知識，將更有利于學(xué)生對知識的鞏固和提高。
通過(guò)演示實(shí)驗和課外實(shí)驗相結合的方式，來(lái)加強學(xué)生對知識的深化理解。如在高中生物教材必修三《生態(tài)系統的穩定性》一節中教師可以通過(guò)視頻演示各種生態(tài)系統在遭受破壞的情況下如何自身恢復的過(guò)程，使學(xué)生對生態(tài)系統的自我調節能力有了直觀(guān)的體驗。再通過(guò)讓學(xué)生課后設計并制作生態(tài)缸，觀(guān)察其穩定性，并對生態(tài)缸里的`生物種類(lèi)和數量進(jìn)行追蹤記錄，不僅鍛煉了學(xué)生的觀(guān)察能力和操作能力，又體現了學(xué)生的主體性，使對知識的理解更加深刻。
另外結合實(shí)驗，老師可以鼓勵學(xué)生自制教學(xué)實(shí)驗儀器，有助于增強學(xué)生設計實(shí)驗的能力，還可以用于一些探究實(shí)驗。通過(guò)師生共同參與，可以把學(xué)生自制的儀器作為實(shí)驗室儀器的有益補充。不僅培養了師生的動(dòng)手技能，又將學(xué)生所學(xué)的知識運用到解決實(shí)際問(wèn)題方面。更能夠培養學(xué)生的創(chuàng )新能力。
三、使用系統的科學(xué)方法來(lái)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )新思維
創(chuàng )新思維，即不受固有模式束縛而進(jìn)行的有創(chuàng )見(jiàn)性的心理反應，就是教師鼓勵學(xué)生以創(chuàng )新的態(tài)度來(lái)對待學(xué)習，促使學(xué)生在學(xué)習的過(guò)程中想得多、想得新、想得巧。教學(xué)方法的改變，便是培養學(xué)生創(chuàng )新思維的策略之一。在實(shí)驗教學(xué)中教師應以實(shí)驗技能訓練為切入口來(lái)指導學(xué)生掌握科學(xué)的實(shí)驗方法。這包括實(shí)驗之前的準備工作，實(shí)驗進(jìn)行中的指導工作和實(shí)驗結束后的總結工作。
實(shí)驗之前的準備工作使學(xué)生掌握實(shí)驗的基本內容、目的、原理和步驟及實(shí)驗過(guò)程中的注意事項。對于實(shí)驗過(guò)程中涉及到的重點(diǎn)和難點(diǎn)以及一些關(guān)系到實(shí)驗成敗的關(guān)鍵之處，教師應做規范化的演示操作，給學(xué)生講解操作要領(lǐng)并示范。實(shí)驗進(jìn)行中的指導作用，教師對學(xué)生在實(shí)驗過(guò)程中所遇到的一些問(wèn)題，如顯微鏡操作中有的學(xué)生觀(guān)察裝片時(shí)看不清晰，老師就要引導學(xué)生去思考為什么會(huì )出現這種情況呢？可能有哪些方面的問(wèn)題會(huì )導致這個(gè)問(wèn)題，實(shí)驗操作中可能有哪些失誤，通過(guò)什么方法去解決等等。讓學(xué)生思考這些問(wèn)題，不僅使學(xué)生的觀(guān)察更加細致深入，而且使學(xué)生的思維能力得到好的訓練。教師在學(xué)生遇到困難和問(wèn)題時(shí)候，要能夠做到啟發(fā)學(xué)生去思考，引導學(xué)生自己克服困難，獨立解決問(wèn)題，調動(dòng)起實(shí)驗的各方面因素，提高實(shí)驗的質(zhì)量。 實(shí)驗結束后的總結工作，就是通過(guò)對實(shí)驗過(guò)程、現象和數據的記錄，將實(shí)驗獲得的感性認識上升為理性認識的過(guò)程。這就要求學(xué)生撰寫(xiě)詳實(shí)和科學(xué)的實(shí)驗記錄，培養學(xué)生獨立分析和處理問(wèn)題的能力，嚴謹細致的作風(fēng)和態(tài)度。
四、通過(guò)實(shí)驗設計創(chuàng )新，提高學(xué)生的創(chuàng )新能力
創(chuàng )新的根源在于基礎，而扎實(shí)的基礎不僅來(lái)源于牢固的知識基礎，更來(lái)源于知識所體現的基本研究方法和思考方法，這些都為創(chuàng )造性地進(jìn)行實(shí)驗設計提供了堅實(shí)的理論基礎。
實(shí)驗設計不僅要求明確實(shí)驗目的、原理、實(shí)驗方法和步驟。還要能夠選用合適的實(shí)驗器材進(jìn)行實(shí)驗。這需要學(xué)生有良好的知識遷移能力和高品質(zhì)的觀(guān)察、分析、判斷、處理能力，能對實(shí)驗中可能出現的問(wèn)題要有良好的預見(jiàn)性，并有相應的對策。教材中的實(shí)驗大多是驗證性的實(shí)驗，所以實(shí)驗的目的、原理、方法、步驟、結論都非常清楚。但是在日常實(shí)際中很難遇到這種相同的情境，這就需要教師能從其他方面來(lái)進(jìn)行設計驗證，從而提高學(xué)生的創(chuàng )新意識和創(chuàng )新精神。
設計性實(shí)驗對學(xué)生而言具有相當的難度，學(xué)生在完成過(guò)程由于認知和能力水平的限制通常會(huì )中途而止。所以，教師不能把“充分發(fā)揮學(xué)生主觀(guān)能動(dòng)性”理解為“完全放縱”，應當充分理解學(xué)生有限的認知水平和知識遷移能力，有的放矢地給予必要的啟發(fā)和點(diǎn)化。同時(shí)，要鼓勵學(xué)生進(jìn)行大膽實(shí)踐，允許學(xué)生在實(shí)驗中走彎路，走錯路，但老師要及時(shí)予以指出并糾正，這樣，學(xué)生的實(shí)驗設計能力才能獲得穩步提高。
例如在高中生物教材必修一“探究植物細胞的吸水和失水”的實(shí)驗中，學(xué)生有可能會(huì )提出很多問(wèn)題來(lái)進(jìn)行探究，然而究竟針對哪個(gè)問(wèn)題來(lái)探究，這就需要教師去引導學(xué)生對問(wèn)題進(jìn)行篩選，確定探究的問(wèn)題。例如，課本上要求用30％的蔗糖溶液作為實(shí)驗材料，教師可提出能不能改用不同濃度的蔗糖溶液或同濃度的其他溶液（如30％NaC1溶液、30%酒精溶液）來(lái)替代？在學(xué)習過(guò)程中，學(xué)生也會(huì )有很多問(wèn)題。如細胞失水時(shí)間過(guò)長(cháng)為什么會(huì )導致質(zhì)壁分離不能自動(dòng)復原，如何來(lái)驗證。如果出現了這樣的疑問(wèn)，教師就要鼓勵學(xué)生通過(guò)自己設計實(shí)驗來(lái)解決問(wèn)題，同時(shí)學(xué)生也會(huì )自然而然聯(lián)想到什么方法來(lái)測定植物細胞液的濃度，以及如何判斷植物細胞生死的方法等等。通過(guò)這一探索過(guò)程，不僅滿(mǎn)足了學(xué)生的好奇心和求知欲，也培養了學(xué)生的主體意識和科學(xué)思維的能力。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗設計的不斷改進(jìn)和優(yōu)化，在討論、比較方案的過(guò)程中不斷優(yōu)化思維方式，培養思維的發(fā)散性和創(chuàng )造性。
實(shí)驗不僅能培養學(xué)生學(xué)習生物這門(mén)學(xué)科的興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，并轉化為熱愛(ài)科學(xué)的素養和志向。同時(shí)也為發(fā)展學(xué)生的能力和使學(xué)生得到系統的科學(xué)方法訓練提供了一種途徑，更是學(xué)生創(chuàng )新能力培養的重要途徑。
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