生物實驗教學如何培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力論文
生物科學是一門以觀察和實驗為基本研究方法的科學，許多知識是通過實驗數(shù)據(jù)、實驗現(xiàn)象和實驗結果證實來的。生物實驗不僅能培養(yǎng)學生學習生物這門學科的興趣，激發(fā)學生的求知欲望，并轉化為一種熱愛科學的素養(yǎng)和志向，同時，也是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的重要途徑。因此教師在日常的教學活動中應當積極創(chuàng)造各種條件開展實驗教學，將學生獲得的知識技能與培養(yǎng)創(chuàng)新能力統(tǒng)一起來。
一、通過經(jīng)典實驗來培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)
高中生物教材中的一些經(jīng)典實驗教學很值得教師重視。經(jīng)典實驗蘊藏了很重要的科學實驗思想和巧妙的實驗設計方法，在教學過程中可以作為培養(yǎng)學生的科學思維能力和科學素養(yǎng)的載體。例如“基因的分離定律”一節(jié)中，孟德爾在發(fā)現(xiàn)基因的分離定律的過程中，不僅體現(xiàn)了科學家探索自然、追求真理鍥而不舍、無私奉獻的科學精神，而且實驗中所展現(xiàn)出來的科學素養(yǎng)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的誕生和發(fā)展奠定了堅實的基礎，這也正是孟德爾名垂后世的重要原因。
在經(jīng)典實驗的的引入方面一般有兩種教學形式：一是使經(jīng)典實驗融入教學過程中。有選擇性的選用一些與課程有關的典型事例進行講述。例如，介紹科學家的故事，可以感染和教育學生。二是讓學生自己進行研究性的學習。通過資料的查閱，專題討論等方式了解一些經(jīng)典實驗背后科學家所展現(xiàn)出來的人格魅力和科學精神，提高意志力和認知水平，從而提高自身的科學素養(yǎng)。
二、使用多種實驗方法來增強學生的基礎知識
實驗貫穿生物教材，由“演示實驗”、“學生探究實驗”、“模型建構”、“實踐活動”等組成。教師可以通過多種實驗方法的組合來增強學生的基礎知識。
例如，通過演示實驗與學生實驗相結合的方式，來加深對概念的理解。在高中生物教材必修二《DNA分子的結構》一節(jié)中，教師就可以先通過模型演示DNA分子的空間結構讓學生形成DNA分子結構的初步印象，再通過模型建構讓學生參與到制作DNA雙螺旋結構的過程中，使學生在思考與動手實驗中獲取、理解知識，將更有利于學生對知識的鞏固和提高。
通過演示實驗和課外實驗相結合的方式，來加強學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(tǒng)的穩(wěn)定性》一節(jié)中教師可以通過視頻演示各種生態(tài)系統(tǒng)在遭受破壞的情況下如何自身恢復的過程，使學生對生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力有了直觀的體驗。再通過讓學生課后設計并制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性，并對生態(tài)缸里的`生物種類和數(shù)量進行追蹤記錄，不僅鍛煉了學生的觀察能力和操作能力，又體現(xiàn)了學生的主體性，使對知識的理解更加深刻。
另外結合實驗，老師可以鼓勵學生自制教學實驗儀器，有助于增強學生設計實驗的能力，還可以用于一些探究實驗。通過師生共同參與，可以把學生自制的儀器作為實驗室儀器的有益補充。不僅培養(yǎng)了師生的動手技能，又將學生所學的知識運用到解決實際問題方面。更能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
三、使用系統(tǒng)的科學方法來激發(fā)學生的創(chuàng)新思維
創(chuàng)新思維，即不受固有模式束縛而進行的有創(chuàng)見性的心理反應，就是教師鼓勵學生以創(chuàng)新的態(tài)度來對待學習，促使學生在學習的過程中想得多、想得新、想得巧。教學方法的改變，便是培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的策略之一。在實驗教學中教師應以實驗技能訓練為切入口來指導學生掌握科學的實驗方法。這包括實驗之前的準備工作，實驗進行中的指導工作和實驗結束后的總結工作。
實驗之前的準備工作使學生掌握實驗的基本內容、目的、原理和步驟及實驗過程中的注意事項。對于實驗過程中涉及到的重點和難點以及一些關系到實驗成敗的關鍵之處，教師應做規(guī)范化的演示操作，給學生講解操作要領并示范。實驗進行中的指導作用，教師對學生在實驗過程中所遇到的一些問題，如顯微鏡操作中有的學生觀察裝片時看不清晰，老師就要引導學生去思考為什么會出現(xiàn)這種情況呢？可能有哪些方面的問題會導致這個問題，實驗操作中可能有哪些失誤，通過什么方法去解決等等。讓學生思考這些問題，不僅使學生的觀察更加細致深入，而且使學生的思維能力得到好的訓練。教師在學生遇到困難和問題時候，要能夠做到啟發(fā)學生去思考，引導學生自己克服困難，獨立解決問題，調動起實驗的各方面因素，提高實驗的質量。 實驗結束后的總結工作，就是通過對實驗過程、現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的記錄，將實驗獲得的感性認識上升為理性認識的過程。這就要求學生撰寫詳實和科學的實驗記錄，培養(yǎng)學生獨立分析和處理問題的能力，嚴謹細致的作風和態(tài)度。
四、通過實驗設計創(chuàng)新，提高學生的創(chuàng)新能力
創(chuàng)新的根源在于基礎，而扎實的基礎不僅來源于牢固的知識基礎，更來源于知識所體現(xiàn)的基本研究方法和思考方法，這些都為創(chuàng)造性地進行實驗設計提供了堅實的理論基礎。
實驗設計不僅要求明確實驗目的、原理、實驗方法和步驟。還要能夠選用合適的實驗器材進行實驗。這需要學生有良好的知識遷移能力和高品質的觀察、分析、判斷、處理能力，能對實驗中可能出現(xiàn)的問題要有良好的預見性，并有相應的對策。教材中的實驗大多是驗證性的實驗，所以實驗的目的、原理、方法、步驟、結論都非常清楚。但是在日常實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進行設計驗證，從而提高學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神。
設計性實驗對學生而言具有相當?shù)碾y度，學生在完成過程由于認知和能力水平的限制通常會中途而止。所以，教師不能把“充分發(fā)揮學生主觀能動性”理解為“完全放縱”，應當充分理解學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)和點化。同時，要鼓勵學生進行大膽實踐，允許學生在實驗中走彎路，走錯路，但老師要及時予以指出并糾正，這樣，學生的實驗設計能力才能獲得穩(wěn)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”的實驗中，學生有可能會提出很多問題來進行探究，然而究竟針對哪個問題來探究，這就需要教師去引導學生對問題進行篩選，確定探究的問題。例如，課本上要求用30％的蔗糖溶液作為實驗材料，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）來替代？在學習過程中，學生也會有很多問題。如細胞失水時間過長為什么會導致質壁分離不能自動復原，如何來驗證。如果出現(xiàn)了這樣的疑問，教師就要鼓勵學生通過自己設計實驗來解決問題，同時學生也會自然而然聯(lián)想到什么方法來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。通過這一探索過程，不僅滿足了學生的好奇心和求知欲，也培養(yǎng)了學生的主體意識和科學思維的能力。學生通過實驗設計的不斷改進和優(yōu)化，在討論、比較方案的過程中不斷優(yōu)化思維方式，培養(yǎng)思維的發(fā)散性和創(chuàng)造性。
實驗不僅能培養(yǎng)學生學習生物這門學科的興趣，激發(fā)學生的求知欲望，并轉化為熱愛科學的素養(yǎng)和志向。同時也為發(fā)展學生的能力和使學生得到系統(tǒng)的科學方法訓練提供了一種途徑，更是學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要途徑。
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