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如何在生物实验中培养学生的创新精神
摘要：生物实验孕育着大量的培养学生创新素质的各种因素。在实验时，丰富的生物事实作用于感官，为学生创新思维提供了感官刺激；各种需要回答的课题，为学生创新意识提供了源泉；各种实验器材使用功能的改进革新，为学生创新操作活动提供了条件；各种自然生物规律应用于实际，为学生创造想象提供了成功的机会；不断出现的各种错误、失败，为学生创新精神增添了动力。因此，教师应把生物实验教学作为培养每个创新素质的重要目标之一，这样才能使每个学生具有创新意识、创新思维、创新精神和创新操作能力，才能昂首迈入21世纪的知识经济时代，才能成为21世纪的优秀人才。
关键词：生物实验、创新意识、创新思维、创新精神、创新操作能力。 创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的持久动力，没有创新的民族是难以自立于世界民族之林的。我国社会发展史就说明了这一点。中华民族曾创造过灿烂的文明，四大发明有力的显示了中华民族优秀的智慧和卓越的创新才能，但近代中国的创新能力明显逊色于其他一些国家，原因在哪？归根结底还在教育：传统的填鸭式教育严重束缚了创新思想，产生了一大批“高分低能”的所谓“人才”，由这样的人才创造的文明也就可想而知了。只有从教育创新入手，全面提高民族的创新能力，才能提高我国在国际竞争中和世界格局中的地位。
生物学是一门实验性科学,要求学生既要动脑又要动手，在新一轮课程改革中摒弃了以往知识的灌输形式，增加了很多探究性实验，着重培养学生的探究能力，重视实验过程胜于重视实验结果，重视学生是否主动参与，是否具有创新意识，是否具备收集和处理信息的能力，是否能与他人交流并合作，是否能完整、准确的进行表达。因此，生物课，尤其是生物实验课应成为培养学生创新思维和实践能力的主要阵地。如何在生物实验课中培养学生的创新精神和创造欲望，挖掘学生的创新潜能，发展学生的创新技巧呢？以我多年的实验教学经验,探索了以下几点教学方法：
一、 培养实验兴趣，激发创新动力
兴趣是学生最好的老师，没有兴趣的强制性学习将扼杀学生的求知欲望和创 1
造性思维的发展。初中学生首先接触的实验就是生物实验，他们对此有强烈的好奇心，对实验所需的仪器、药品、材料、实验操作过程以及实验的现象都感到新奇，做实验是他们上生物课最高兴的事了。在实验教学中教师应突出学生的主体地位，培养学生的创造兴趣。
具体做法如下：
1．上好第一节生物实验课。第一节学生实验课教师可将学生带到实验室，美观大方的实验室和各种各样的实验器材会吸引住学生，教师可以告诉学生那些他们比较陌生但很感兴趣的实验器材的名称和使用方法；然后有目的地组织学生参观生物标本室和模型室，看人体骨架的标本和胎儿的标本以及多种多样的动、植物标本，学生将会充满好奇心与强烈的求知欲。
2．利用第一节实验课的效应，教会学生制作动植物标本，并开设展览与评比。将优秀作品在年级展出后收藏于标本室供今后教学使用。这会使他们很有成就感，感到学习既快乐又轻松，同时增强了自信心。
3．利用学校实验室开放的机会，鼓励学生加强基本实验技能的训练。然后开展一些小游戏，如在实验课中限定时间操作显微镜，看哪组能够完成任务，或者开展小竞赛，看哪组操作又快又准。最后教师对优秀的小组进行表扬，激发学生的学习兴趣。
4．配合教材内容，补充与生活实际相关的实验；增加实验内涵，拓展实验外延；变演示实验为分组实验；让学生自己设计实验这些都是行之有效的措施，能打破按部就班进行实验操作的传统观念，充分发挥学生的主观能动性，较好的满足他们的求知欲。
例如：根据初一植物教材中根的向水性、向肥性教学内容，增加了一个设计实验，让学生自己选材，自己设计操作步骤，把植物的根培养成各种几何图形。学生们的积极性被大大地调动起来了。他们绞尽脑汁，展开想象的翅膀，设计实验方案，寻找实验材料，精心护理。各式各样的根培养出来之后，再以小组为单位进行评比，评出最佳设计奖，最佳效果奖，最佳创意奖。
又如：在光合作用实验的基础上，拓展实验外延，增加了在叶片上印上自己的头像或自己喜欢的照片，在果实上印上自己喜爱的商标或图案的实践；学习了植物分类之后，让学生自己查找资料，动手为校园内的植物挂牌。让学生一走进 2
校园就能看到自己的劳动成果，一种自豪感由然而生。
通过以上种种努力，学生的创新意识被很好地激发出来，引发了许多奇思妙想，充分展示了他们的创新潜力和聪明才智。
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二、创建平等民-主的师生关系，构建创新氛围，启发创新思维
传统生物实验课中，教师是课堂的权威和主宰者，学生学习的主动性被忽视，学生的个性受到压抑，学生自觉主动求知的精神、技能和品质得不到培养，导致学生缺乏热情，产生依赖心理。很难培养出有朝气的、具有创新能力和创造力的人才。教学民-主是创新教学的重要条件，只有在师生之间架起一座平等、民-主、亲切、和-谐的桥梁，以保证学生心情舒畅、思维敏捷，才能使各种智力的、非智力的创造性因素都处于最佳状态。“心理自由”和“心理安全”是创新力形成的两个重要条件。因此教师要摒弃师道尊严的旧观念，在发挥主导性的同时，努力使自己成为学生中的一员，进而创造一种民-主和-谐的、轻松愉快的课堂气氛。要善于激励学生，大胆质疑，欢迎学生与自己争辩，对于敢于发表反驳意见的学生，不要吝啬你的表扬，即使他的意见是错的，也要在肯定他的勇敢精神的前提下，通过讨论加以指导。
例如：初一生物教材涉及光合作用的意义，教师提到“万物生长靠太阳”。一学生立即提出反对意见“万物生长靠月亮”，引来学生的哄笑。对于这一与传统观念明显相悖的观点，教师没有粗暴地加以指责，而是鼓励他说出他自己的想法，与他一起寻找证据，引导学生讨论，得出两者其实不相矛盾，而是角度不同的结论。对这位学生不盲从教师，不盲从传统的精神，教师在很多场合加以褒奖。于是，“并非所有的人都有206块骨，书本上说得太绝对了，有的人有207块骨”“有的人心脏不在左过而在右边。”等更多质疑教材的观点出现了。
又如，在 “鱼鳍的作用”的实验中，同学们检测尾鳍的作用，对怎样固定其它鱼鳍，设计了很多方案，有的用线绑，有的用纱布捆，有的用胶条粘，有的用纸板固定等等，真是五花八门。虽然这些新颖的设计方案不都是可行的，但这些孩子们的创造潜能却是不能忽视的。可见，孩子将来是否可以成为创新性人才，关键看教师是挖掘了他们的创造潜能还是扼杀了他们的创造力。
三、创设情景，培养学生问题意识
我国古代著名教育家朱熹说：“读书应无疑者，先教有疑。”疑是创新的前提，
引导学生质疑和释疑有助于创新能力的培养。
在每堂课的起始阶段，学生对新课的内容和教师在新课中的教学活动或多或少地怀有好奇心，注意力也比较集中。教师就应牢牢地把握这一有利时机，把本节课所要学习的新知识创设成若干问题情境，用新颖的方式、生动的语言提出来，以满足并强化学生的新奇感，激发学生的求知欲。创设良好的问题情境能有效地激发并维持学生的学习兴趣，为课堂教学创设一种紧张、活跃、和-谐、生动、张弛有效的理想气氛。
例如：在“观察叶的结构”的实验之前，教师可安排这样两个问题：
（1）叶的颜色为什么上面比下面深些？
（2）许多叶子在落地时为什么往往是腹面朝下？
同时告诉学生，要解决这两个问题，必须首先了解叶的结构。这些问题情境持续地激发着学生的学习热情，为课堂实验教学能顺利地开展提供了可靠的保证。
四、在生物实验过程中不断培养学生的创新精神和思维
通过开展生物实验，让学生在真实的结论中理解记忆新知识；在生物实验过程中体验创新获得知识的乐趣；在实验过程中理解实践出真知的道理；在实验中体验科学家从实验中创造巨大发现的过程；特别强调在实验过程中不要过分盲从权威，在实验教学中让学生发现了一些书上安排的不恰当的地方，通过认真细致观察、分析、理解和判断，勇于怀疑前人和书本提出结论，敢于创新的精神。
例如：在学习科学家是怎样进行科学探究的时，首先介绍19世纪中叶，人们仍不知道细菌是从哪里来的。当时一些著名的科学家认为细菌是自然发生的，例如，肉汤里就会自然形成细菌，使肉汤变质。法国科学家巴斯德（Louis Pasteur，1821—1895）设计了一个巧妙的实验，证明了肉汤的腐-败是来自空气中的细菌造成的。1864年7月14日，在法国科学院的报告厅中，巴斯德演示了他的实验，作了精彩的说明，向世人证实了细菌不是自然发生的，而是由原来已经存在的细菌产生的。巴斯德对肉汤腐-败的原因解释是：桌上瓶中的肉汤，因为空气中的细菌可以进去，几天就腐-败了。而鹅颈瓶中的肉汤虽然与空气相通，但细菌只落在鹅颈瓶的弯曲处，因此四年都没有腐-败，细菌是由原已存在
的细菌产生的。巴斯德还发现了乳酸菌、酵母菌（真菌的一种），提出了保存酒和牛奶的巴氏消毒法以及防止手术感染的方法，后人称他为“微生物学之父”。我接着分析巴斯德进行科学探究的过程，最后分析说：“同学们要想把其中一个烧瓶的瓶颈用高温拉制成鹅颈状弯曲是非常困难的，那么你还有什么更好的方法来探究这个问题呢？”学生们想烧瓶的瓶颈用高温拉制成鹅颈状弯曲的目的就是让空气中的细菌无法进入瓶中的肉汤中，那么我们选择两个带盖子且能耐高温的瓶子即可，实验的其它过程都相同，这个问题不就很好的解决了吗。通过著名科学家的故事让所有的学生在实验过程中不要过分盲从权威，在实验教学中让学生发现了一些书上安排的不恰当的地方，通过认真细致观察、分析、理解和判断，勇于怀疑前人和书本提出的结论，培养了每个学生创新的精神和思维。
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五、课内外结合，拓展创新空间
生物新课程提倡着眼于学生的全面发展和终身发展需要，满足不同学生的发展需要。因此，为那些特别喜爱生物，不满足于课上做实验的学生们开展校外、课外观察实践活动。给他们提供展示自我的舞台，发挥他们的特长和个性，提高学生的动手能力，帮助学生更好地理解并掌握书本知识。培养他们的实践能力和创造力。
例如：结合生物教材和一些实验的特点，我们给学生设置了一些可在家庭做的很有趣的小实验：①探究种子萌发的条件；②用家养小动物建立条件反射；③培养青霉和曲霉；④制作酸奶、酿酒；⑤植物标本制作学生每完成一个家庭小实验,不仅领略到了成功的喜悦,而且体会到了生物学的实用价值。
又如：带领学生走出教室，走进校园，认识校内动植物，认识每种植物的叶脉类型，叶的类型，叶序类型。指导学生进行植物栽培，练习植物的繁殖技术。在青蛙的繁殖季节，捉些小蝌蚪带进教室，观察它的身体变化，从而了解它的发育史。
此外，我们还组织学生利用开放实验室的机会进入实验室搞课题研究，如酒精对水蚤心跳的影响、烟对水蚤的影响等。不但培养了学生的动手能力、创新精神，也培养了他们的合作意识和与人交往的能力，并且有的小组利用自己的调查资料和实验结果向家庭成员讲述烟、酒对身体的危害，并从自身做起，养成健康生活的习惯。这一系列活动,不仅使学生的个性、特长得到了发挥,而且着重培养
了学生的应用知识服务社会的实践能力,也充分体现了现代生物教育的价值观。
这些措施不仅能够培养操作技能，还能增强学生对生物的浓厚兴趣，把理论知识应用到实践中去，又通过实践丰富了课堂上所学的理论知识。只有积极开展校外、课外活动，才能弥补学校教学的不足，才能更好地进行生物学教学。
六、关注生物学成就，培养学生创新使命感
教学中结合教材，介绍生物科学、农业、医药方面的成就。如：华佗的“麻弗散”，“开颅术”；李时珍的《本草纲目》；袁隆平的杂交水稻；1965年首先合成的具有全部生物活性的结晶牛胰岛素。这些都对探索生命的奥秘有重要意义。既有利于增强民族自豪感，对学生进行爱国主义教育，又能调动学生学习生物积极性。同时还可涉及生物发展前景：学习《生理卫生》时，指出器官移植、单克隆抗体的免疫治疗的应用前景；学习《生殖系统》时，指出试管婴儿的诞生和发展的过程及意义；人类基因组计划的进展及意义；学习《动物学》时，指出仿昆虫复眼可研制偏振光天文罗盘，蝇眼透镜，鳖眼电子模型；学习《遗传和变异》时，指出基因工程在人造生物，物种改良，疾病征服等领域的应用，从而使学生能放开眼界，进而深感生物科学对未来生活的重要性，激发他们的创新使命感。
13.在生物实验中培养学生的创新精神2017-03-15 06:54 | #2楼
生物学是新世纪的前沿科学，是以实验为基础的自然科学。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、增强实验的趣味性，激发学生的学习兴趣和创新动力
“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。”的确，兴趣能让学生废寝忘食。浓厚的兴趣，诱发了探索的欲望和创新的动力。
二、课内外结合，扩展创新空间
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，学生分组对丰润还乡河及其沿岸村民用水的水质取样、化验，发现某些地区水中生化需氧量、氨氮、高猛酸盐指数、挥发酚和汞的含量超标十几倍，由此引发的各种疾病如皮肤病、癌症的发病率也成 1
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。
三、关注社会热点问题，关心自身健康发展，以需求促创新
实践活动中教师应引导学生用所学知识去创造性地解决实际问题。例如，针对秋天的纷纷落叶，环卫工人的办法是清扫、堆集和燃烧，而燃烧之后带来的却是更严重的空气污染。那么，如何解决落叶问题?引发了学生各种各样的奇想，最后经过对落叶进行化验成分、粉碎、发酵、添加必要元素等处理的多次实验，终于使落叶变废为宝，成为培养食用菌的培养基的主要成分，成功地培育出平菇。这一创新实践，不仅净化了环境，还获得了经济效益和社会效益。
关心自身和他人健康，引导学生做教室细菌监测实验。学生自己设计方案、实验操作、观测记录、对比分析、得出结论、提出解决方案和建议，最后改善了环境，也培养了学生的实践能力和创新精神。四、创设创新的情境，培养学生的问题意识
创新从问题开始。培养学生的创新精神，首先要培养学生的问题意识。教师不论课上、课下都要创设民-主、和-谐、平等和宽松的氛围与情境，自始至终鼓励学生不断地发现问题、思考问题和解决问题，使学生在宽松的情境中敢疑，并引导学生会疑、善疑和释疑。在质疑和释疑及设计实验的过程中发展学生的创新思维。例如，在研究玉米幼苗的向光性实验中，学生观察到幼苗向单侧光源弯曲的现象产生了如下疑点：究竟是因为幼苗内部的胚芽在向光弯曲，还是因为幼苗外部的胚芽鞘在向光弯曲?或者是因为幼苗内部的胚芽与外部的胚芽鞘同时向光弯曲呢?如何解决这些疑点，学生经过讨论，采取了在玉米幼苗早期环割掉外部的胚芽鞘，只留胚芽，放在单侧光下实验观察。结果发现：环割后一定时间内胚芽既无明显的生长又不向光弯曲。由此推论：幼苗的向光性与胚芽鞘有着直接关系。在实验中培养了学生的问题意识和思维的新颖性与独特性等创新思维的品质。
五、生物实验的创新
(一)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。选择生物实验材料的原则是：
1.可控性。2.生物学稳定性。3.来源可靠、经济易得。4.繁殖快、周期短。5.可操作性。依照这些原则，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。而在丰润地区这两种材料都很 2
难找到，所以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，蒜瓣抽出蒜苗，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水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，水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。
(二)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。
(三)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.蝌蚪变-态缓慢，约需1个月。2.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。那么是是由于胰岛素致使血糠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。
(四)培养创新的心理素质，设计新的完整实验
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，在教师的引导下分析比较，选择了最佳方案：在胚芽鞘外画竖线后继续培养。经过多组实验结果的观察，发现尖端的实线依然很清晰，表明尖端没有伸长；尖端以下部位变为虚线，表明其已明显生长，然后将实线部分尖端的长度测量出来，其长度约为2mm。这个实验的设计是对经典实验的补充与完善，是学生创新能力的体现。
(五)变验证性实验为探究性实验
设计探究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势，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。
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