生物实验教学中培养学生创造力的尝试

 

 

 

2007-5-21 浙江省上虞中学 赵莲芝

 

 

    在全面实施素质教育的今天，教育的目的不再是简单地把知识传授给学生，更主要的是要全面提高学生的素质，其中培养学生的创新意识和创造能力更是重中之重。古人云：千里之行，始于足下，实验室不仅是学生获得感性认识提高操作能力从而牢固掌握科学知识的基地，更是学生展开理想翅膀，思路腾飞，发展个性的乐园，是培养人才的摇篮。要培养高素质人才，就要十分重视实验教学，而实验室又是实验教学的基础。
1  培养有创造力的学生——实验工作的核心
      创新能力是一个人最主要的能力，教师有责任有能力培养学生的创新意识，从何入手呢？勇于质疑，善于质疑，提高质疑能力就是一条“捷径”。质疑能力就是善于提出问题的能力，没有质疑就没有对问题的深入探究，就不会有创新，历史上的许多伟人取得成就无一不是从质疑开始的。可以说质疑是科学发明的火花。高中学生思维敏捷好胜心强，乐于探索，富有创造潜能，需要我们设法去激活。生物实验相对其它实验更复杂些，是培养学生质疑能力的好途径，在生物实验中我经常“犯”一些“小错误”，促使学生质疑。如在做课外兴趣实验“植物细胞有丝分裂实验”时，准备材料用具时有意多放了一些器材、药品，让学生对实验器材、药品质疑，通过分析各种器材、药品的作用和工作原理，把多余的器材、药品排除，从而既提高了学生对实验器材作用的理解，更重要的是培养了学生的质疑能力，改变了过去照课本按部就班进行操作，只知其然，不知其所以然的不良习惯。我不仅在器材、药品上设疑，还在实验步骤上对学生提出疑问，让学生思考。如在做“DNA的粗提和鉴定”这一实验时，针对学生常犯的错误，提问学生，在实验步骤1，能否直接加入2mol/L的NaCl溶液？经过师生共同分析，使学生明确若直接加入2mol/L的NaCl溶液就会使鸡血细胞凝结，导致实验失败。……这样不断设疑解疑，使学生逐步养成质疑的好习惯，为培养学生的创新意识和创造能力打下了基础。但质疑仅是基础，创新才是根本，教师因势利导，启发学生提出课题，并能加以解决。①到生活和生产中找课题。生活中的生物无时不有，无处不在，只要做有心人，有很多课题需要我们去解决；②到实验中找课题。做实验并不是为了验证什么，要让学生去“发现”什么。因此在教学中尽可能采用探索性实验，并在每一次实验之前和之后都要学生想一想：所用实验材料和方法是惟一的吗？能否换一换？实验操作是否最方便？能改进吗？实验效果是否明显？所以每一次实验之后，我都会收到一大堆的“点子”。当然有些是错误的。但是，“发现”了，比没有“发现”要好，“想”过了——即使是错了，也比不想更好，何况其中不乏高见。各班都组织学生开展了学习研究性课题，并取得了较好效果，特别是我校的课题“生态与环境改然的实际应用的研究”获得了浙江省一等奖。通过对课题的研究这有效载体，既培养学生动手动脑的能力，又培养了学生的创造力，这正是我们实验工作的核心。
2  提高实验效果——实验工作的重点
      高中生物实验是一门需要不断探索的科学，还存在着许多不足，有些实验需要逐步改进完善，以提高实验效果。如”DNA的粗提与鉴定”实验，本人曾指导学生对此进行了大胆改进，取得了较好的效果。又如”叶绿素的提取和分离”这一实验，按教材进行实验操作，存在的主要问题有：①实验时间过长，课堂内无法完成；②实验现象不很明显；③丙酮是一种易发挥、有毒、气味很重的物质，对学生的身心有一定影响。学生科技兴趣小组在教师指导下经过反复探索对实验进行了改进，很好地解决了以上问题。以下是他们对”叶绿素提取和分离”这一实验改进思路与具体做法。
   (1)实验操作步骤：
    ①将准备好的5-6片菠菜叶，设法将菠菜叶上的水份吸干，去掉大的叶脉后剪成粹片，然后放入研钵中，分别放入半角匙左右的SiO2和CaCO3，再放入3ml左右的丙酮，快速研磨成糊状，将研磨液倒入垫有尼龙布漏斗中，将尼龙布箍起来，用研钵棒稍用力将研磨液中的滤液挤到下面的试管中，取其滤液。
   ②将滤液倒入小培养皿中，用醮笔或盖玻片的一边醮取滤液，在剪去两角后一厘米处的滤纸条上画滤线或印滤线，再用口将滤纸条上的滤线吹干后再在原滤线上再划或再印再吹干，重复3-5次后，待滤纸条中的滤线干燥后备用。
   ③ 将层析液倒入100ml的小烧杯中约半厘米深左右，再将制好的滤纸条尖头朝下浸入小烧杯中（注意切勿将滤线浸入层析液中）滤纸条上端在烧杯口上折一下，将培养皿反盖，等待3-5分后就可以看到清晰的叶绿素的色素分层，实验效果十分明显。
   (2)主要改进及优点：
    ①步骤1中用托盘天平称取5g的菠菜叶，改为预先控制和准备好的一定量的菠菜叶用干布或吸水纸吸干，其好处是：a实验器材中可以减少托盘天平的使用，因为托盘天平较容易被这一实验中的SiO2和CaCO3、丙酮等腐蚀；b可以缩短实验时间；c同时也减少了丙酮的用量。
    ②将5ml丙酮改为3ml左右的丙酮，可以减少有毒气味的时间，还可以提高研磨液的稠度。
    ③将研磨液用尼龙布箍起来，用研钵棒挤下去可以避免研磨成糊状后滤液下不去的困难，实验时间长，滤液厚的问题得到解决。
    ④将培养皿反盖，可以避免滤纸条放入烧杯中培养皿盖上去容易翘起来，滤纸条浸不到层析液的问题得到解决。
   (3)实验改进前后教学效果对照:
效      率       实验成功率     学生对此实验的兴趣      实验效果
实验改进前        67.3%          70.5%                并不很明显
实验改进后        100%           99%                  十分明显
3 开放实验室——实验工作的延伸
      高中学生对生物现象充满神秘，许多学生不满足课堂上的演示实验和学生分组实验，生活中的生物问题无时不有，无处不在。只要稍作留意，问题便滚滚而来，有些可能立时有解，有些就需要通过实验来解决，如对吸烟的危害性， 在没有开放实验室前，学生对吸烟的危害性虽有所了解，但通过做“香烟浸出液对黄豆种子萌发的影响”这一实验后，学生对吸烟的危害性有了真正理解，通过实验不但使原先的猜想得到验证，而且很好地培养了学生创新意识和创造能力。几年来，学校一直十分重视开放实验室，从以下几方面给予保障①从制度上保障，学校明文规定学生可以利用课余时间去实验室开展各种实验；②从时间上保障，从下午第三节课开始至晚上九点前和双休日整天学生都可以去实验室开展科技活动，③从组织上保障，学校创建了学生科技兴趣小组，落实专人负责这项工作。④从设备、材料、经费上保障，不仅提供必要的器材、药品等，而且还专门配备了电脑，供学生上网查找资料，查询最新科技成果；⑤从人员上保障，落实教师为学生辅导，并与他们一起开展科学实验活动，做好参谋。在实验室有的学生重做课堂内失败的实验，有的对课本上的演示实验和分组实验进行改进，设计出更合理的实验步骤，有的进行小发明、小制作等科技活动…… 在开放的实验室内，学生自由地开展各项活动，在这里学生真正成为活动的主人，自主性强，充分激发了他们创新意识和学习生物知识的热情，把自己的创造力充分展示出来。
     在生物实验中培养学生创新意识和创造能力的是一个漫长的过程，有一定的难度，但只要我们全体教师从提高民族素质、培养人才的高度认识实验室工作的重要性，有强烈的工作责任心，树立全心全意为学生服务的意识，在工作中勇于探索，大胆实践，一定能使实验室真正成为培养人才的摇篮。