视觉识别系统:培养学生的创新思维——新课改下高中生物实验探讨

培养学生的创新思维——新课改下高中生物实验探讨

广东省佛山市第一中学   李欢颜

摘要：在高中生物实验中，利用“头脑风暴法”挖掘素材，创设“自主探索，小组合作学习”模式，培养学生的创新思维。

关键词：生物学实验，头脑风暴法，合作学习，创新思维

1 引言

高中《生物》教材中对实验的要求是：在态度上，要求学生养成实事求是的科学态度，初步具有勇于探索，不断创新的科学精神和合作精神；在实验能力上，要求学生能够正确使用显微镜等常用工具和仪器，掌握采集和处理实验材料等操作技能；学会科学观察的方法，能够记录，整理观察结果并得出结论；初步学会生物实验方法，能够提出问题，作出假设，设计实施，分析和解释实验中产生的现象和数据并得出合理的结论。

新课改更强调对学生的素质教育，在发挥学生的主体作用的前提下，强调学生的能力和创新意识的培养。素质教育的关键是能力的培养，而能力是在实践中形成和发展的。认真落实实验的教学，是培养学生能力，树立科学素养的一个重要措施。生物学实验不应该只是一个验证生物学结论的过程，而更应该是一个探索、尝试、体验的过程。现行的高中《生物》教材中，实验都以验证、观察实验为主，忽视了对学生创新思维的培养。

笔者认为把验证性实验变为探索实验，让学生利用“头脑风暴法”去思考、改变、分析实验，能充分发挥学生的自主探索和合作学习的能力，更能体现素质教育的目的，能让学生从做中学，从做中思，从思中发展，取得教学相长、师生平等互动的教学效果。“头脑风暴法”能真正激发学生的兴趣和强烈的问题意识，做到化难为易，使课堂充满了生命活力和智慧挑战。

2 方法

“头脑风暴法”是美国创造工程学家奥斯本提出来的一种培养创造力的方法。此法需要进行分组(约5-10人)，进行集体讨论，相互启发，相互激励相互弥补知识缺陷，引起创造性设想的连锁反应，借助竞争气氛充分调动每个人的智能潜力。这种方法要求参加者畅所欲言，自由想象，不要过早进行评价，使新的设想有充分发展的机会。

学生在实验课前以学习小组(约5人)为单位，自行确定讨论时间，利用“头脑风暴法”进行讨论，综合各人的意见，设计好实验方案，然后分工合作，交流分析实验结果，最后提交含创意内容的实验报告。由于学生的知识面较窄，教师要注意引导学生从实验材料和用具的改进、实验方法的拓展、实验操作步骤的设计、实验结果分析等内容进行分析讨论。有需要时，教师要结合各种材料和信息为学生提供学习的情景，可以通过提供相关的图文信息资料、数据，或呈现生物的标本、模型、生活环境，或从学生的生活经验、经历中提出探索性的向题，或从社会关注的与生物学有关的热点问题切人等。

3 做法

利用“头脑风暴法”进行小组讨论，提出问题，落实实验方案，分析实验结论。在此过程中，让学生亲自体验研究的过程，培养科学素养。此“自主探索，小组合作学习”的具体模式为：提出问题→小组讨论→合作探索→汇总→教师评价反馈。

把教材中验证性实验变为探索性实验，让学生分组讨论，得出实验方案，通过小组的通力合作，在实践中进行探索。小组成员交流分析实验结论，再以实验报告的形式汇总，经教师审阅后，向学生反馈实验中有创意的，并切实可行的部分，并把优秀作品进行张贴展览。探究性实验的方案不是惟一的，给学生充足的思维空间，及时地给予学生肯定及表扬，能增强学生创新的自信心及科学探索的积极性。案例：“观察植物细胞的质壁分离与复原”。

实验可调整安排在“植物对水分的吸收和利用”一节的教学内容前，教师可作简单的引导，如：若对植物施肥过量，会出现“烧苗”现象，即改变细胞外液浓度时，细胞内部水分会随之发生改变。然后给出下列提示：① 材料的选择；② 外界溶液的浓度，能否用其他浓度替代；③ 操作步骤的改善；④ 可作哪些方面拓展。教师要求学生预习后，针对上述提示自行分组讨论。“头脑风暴法”要求在轻松和谐的气氛中进行讨论，允许畅所欲言，小组长注意调整讨论气氛，鼓励发言，并负责把各人的建议做好记录，然后经讨论选出合理的建议，如：材料、用具、操作步骤及可能的拓展，再作分工安排。例如：某小组使用“头脑风暴法”讨论出下列几点改进：① 材料：紫色洋葱表皮，无色洋葱表皮，根尖细胞，其他有颜色的叶子的表皮(如：紫色鸭跖草)；采用不同浓度蔗糖溶液，如：10%,30%,50%,60%等；或其他溶液，如：雪碧、可乐、椰子汁、牛奶等；② 方法：除教材介绍的外界溶液引流的方法外，尝试把盖玻片掀开，直接滴加外液；③ 实验拓展：测量细胞液浓度；证明是活的细胞；细胞壁与原生质层收缩速度比较；不同浓度的透明溶液的鉴定。分工操作的方案：① 探究不同的植物细胞失水和吸水现象；② 探究紫色洋葱表皮细胞的细胞液浓度测定；③ 探究不同溶液(如：雪碧、可乐、椰子汁、甘油、酒精等)处理植物细胞后发生的变化，④ 探究不同浓度的透明溶液浓度大小的测定；⑤ 探究细胞壁与原生质的收缩速度及能力差别。

根据上述5组的分工，让小组各成员在实验中进行操作，记录实验结果。课后小组自定时间讨论，然后以小组为单位，上交一份实验报告。教师审阅后，及时把实验报告中出现的创意反馈给学生，及时肯定和表扬这些同学，并把实验结果联系到课堂的教学中，把优秀的实验报告张贴展览以示鼓励。

此模式成功的关键在于小组各成员的友好合作，小组长的组织领导作用功不可没。在策划和实施的过程中，教师要注意以下问题：① 小组讨论后要及时把实验所需材料、用具上报给教师，让教师做好实验前的准备工作；② 实验期间要提醒学生注意安全问题，要遵守课堂纪律；③ 实验课期间，教师要多巡视，以备辅助解决实验中出现的各种问题；④ 督促实验小组尽快讨论分析实验结果，上交实验报告。当学生熟悉具体的操作过程后，学生对探索性实验的开展自然会形成一种习惯，解决各种问题的能力也会得到提高。以下是学生开展探究性实验中有创意的点滴小结。

【实验一】“生物组织中可溶性还原糖，脂肪，蛋白质的鉴定”：① 探究植物种子中的化学成分；② 探究番石榴更适合糖尿病患者食用；③ 探究几种植物种子含脂肪量的比较；④ 探究双缩脲试剂能否代替斐林试剂；⑤ 探究配制双缩脲试剂或斐林试剂时，改变加入NaOH和CUS04的顺序。

【实验二】“使用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”：① 探究几种植物(如水绵、黑藻、葫芦鲜等)细胞的叶绿体和细胞质的流动情况；② 探究光照对细胞质流动速度的影响；③ 探究温度对细胞质流动速度的影响；.④ 探究切伤后植物组织细胞中细胞质流动速度的影响；⑤ 探究同一植物不同部位，细胞内叶绿体分布及细胞质流动速度。

【实验三】“观察植物细胞的有丝分裂”：① 探究不同的培养方法(如：细沙、粗沙、泥土、湿纸巾、水浸等)培养蒜(洋葱或葱均可)的根生长情况；② 探究不同的处理(如：置于冰箱普通冷藏室内数小时；用奈乙酸浸泡过；用生长素浸泡过等)对蒜长根的影响；③探究剪取根尖的时间和部位不同，所观察的细胞分裂情况；④ 探究容易把根尖细胞分散的方法；⑤ 探究用亚甲基蓝溶液培养的根尖，直接用于观察有丝分裂。

【实验四】“比较过氧化氢酶和Fe'+的催化效率”：① 探究放置时间不同(长、短)的肝脏研磨液与Fe 3+的催化效率；② 探究块状肝、肝脏研磨液与Fe 3+的催化效率；③ 拓展实验：探究外界环境条件(不同温度、不同pH值)对酶活性的影响，做法：把H2O2直接滴在经处理过(不同温度或不同pH值)的马铃薯片上，观察马铃薯片上产生的气泡速度及数量。

【实验五】“叶绿体色素的提取和分离”：① 探究不同植物叶片中色素的含量；② 探究色素提取的其他方法：可采用有机溶剂四氯化碳、酒精等；③ 探究提取色素时加入Si02或CaC03较多或没有时，所得提取液的颜色及色素分离的效果；④ 探究色素分离的其他方法，如：在圆形的滤纸中央，先滴几滴滤液，然后往中心滴一滴层析液；用粉笔代替长滤纸条，距一端约I cm处画上一圈滤液，再放人层析液中；⑤ 探究层析液的替代品，如酒精、93号汽油等。

实验能全面提高学生的科学素养，如思维的严密性、创新性；能考查学生基础知识和实验技能的掌握情况，如实验原理的理解、实验材料用具的使用；能提高学生的文字表达能力，如条理性、准确性等。可以预见，随着我国生物教学改革和高考改革的深人，实验的地位越来越重要。

在利用“头脑风暴法”进行变式实验时，教师应要求学生注意以下几点：①准确地理解实验目的；② 细心地弄清设计要求；③ 精心地策划实验方法。此模式在实践应用的过程中，仍存在着一些问题，主要有：① 占用的时间较长，学生未能及时上交精炼的实验报告；② 个别责任心不强的学生，在实验中胡混过去，未能认真协作；③ 限于学生知识面较窄，较难在原实验基础上有广阔的拓展空间。