在生物学教学中培养学生创新能力的感悟与实践

林四海 林 珑 胡德藏

(湖南省绥宁县第二中学 邵阳 422600)

如何基于生物学教学来培养学生的创新能力呢？笔者采取“以探究历程诠释创新真谛，以创新实践培养创新能力，以奇特现象引导创新示范，”的方法，取得较好的教学效果。

1 充分利用教材，以探究历程诠释创新真谛，给学生撒播创新欲望的种子

生物学是自然科学，点滴的知识都来源于实践的积累和科学认知的创新。教材在编写时紧密围绕着新课改的要求，采取由表及里、从现象到本质的编写顺序，某些章节恰到好处地插入探究历程和经典实验。这种教材的编写方式旨在引导学生理解真知来源于实践、科学来源于创新的真正内涵。教材中的知识探究历程和经典实验生动地展现从一个个生物学谜团转变为科学理论的过程,有利于教师向学生传授探究知识、培养学生科技创新能力。

例如，教材中“降低化学反应活化能的酶”一节在编写“酶的本质”中插入“酶的本质”的探索内容，采取以“酒为什么变酸”这个问题为导向，顺理成章地引出了巴斯德和李比希对于酶是细胞还是细胞中的物质的激烈争论，创设出有趣的科学悬念；然后，通过毕希纳的探究实验： 酵母菌的研磨液能不能酿酒，他的实验结论证实酶是某种物质而不是细胞，从而结束两位科学家的激烈争论；教材里再引入萨姆纳从刀豆种子中获取脲酶从而揭开酶的神秘面纱这一科学史，让学生明白当时获得的酶是蛋白质。同时，也让学生知道： 为了解决酶是什么这一个谜团，凝结着许多科学家的毕生心血。按理可就此收笔，而教材是意犹未尽地引用科学家切赫、奥特曼的重要发现： 少数的RNA也有催化功能，这一发现把酶的本质又向前拓展了一大步。

教材采取推波助澜、高潮迭起的编辑技巧，让学生深深地感受到“科技创新永远在路上”的重要哲理。该节教材内容以曲折的探索历程为脉络，以严谨的科学研究为主线，利用层层深入、步步为营的编写策略，把引领学生科学探究与创新魅力发挥得淋漓尽致。

又如，教材中“生物膜的流动镶嵌模型”一节，在编写“膜结构的探索历程”时更能引人入胜。教材从膜的功能入手，采用抽丝剥茧的科学探究主线，最先编写了欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次实验，发现脂溶性物质容易穿过膜，科学家欧文顿通过现象看本质，准确推断出细胞膜由脂类物质构成科学结论。这样，让学生体味到真知来源于实践的同时，又让学生感知到科技成果的获取与探索过程的艰辛。同时，还让学生感受到持之以恒和坚韧不拔是科技工作者要具备的基本科学素养；然后，科学家研究红细胞的细胞膜，并对细胞膜的物质进行化学分析，证实了欧文顿的推断，确定了细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质；紧接着，教材运用两位荷兰科学家的探究实验： 把红细胞的脂质放到空气和水的界面上铺开，测得单分子层的面积是细胞膜面积的两倍，他们通过实验结果推断出细胞膜的脂质分子排列为连续两层这个具有重要价值的结论。这样一步一步把书本知识展现在学生面前。

这些简单而具有重大发现的科学实验，让学生感觉到只要自己肯动手，照样可以去完成重要的科技探究实验，而并非所有的科学实验都高不可攀，从而避免学生对于科学探究产生望而生畏、止步不前的敬畏心理；这时，再在教材中加入科学家罗伯特森的电镜下观察到细胞膜的实验，根据观察到的现象推断出细胞膜由蛋白质—脂质—蛋白质三层构成，并巧妙地提出细胞膜是“三明治”静态结构模型，“三明治”静态结构模型的提出遭到其他科学家的质疑；最后，教材编写运用细胞融合等现代的科技手段证明了细胞膜具有流动性的科学结论，并以科学家桑格和尼克森更突出细胞膜的流动镶嵌模型结束探究历程的内容。

2 以创新实践培养创新能力，让学生体验创新过程的乐趣

在生物学教学过程中培养学生的创新能力时，可采取分两步走的策略： 第一步是以教材的经典实验为基础引导学生进行实验改进，鼓励学生对原有的实验进行有效的创新，让学生围绕着教材上的经典实验进行实验材料的创新、实验条件的创新、实验过程的创新。

例如，生物学实验材料的选择是影响实验结果的关键，不同的材料就会有不同的实验结果，在实验教学过程中引导学生根据本地实际情况探究和挖掘新的实验材料,培养学生的实验创新能力。在叶绿体色素的提取和分离的实验中,教材中的实验材料是菠菜,在教学中有意识地提出实验材料是否可替换？采用其他材料会有什么结果？用什么材料替换？替换材料要具备哪些条件？带着这些“质疑”的问题，让学生通过各种相应的实验来“释疑”。这样，能充分发挥学生乐于探索的个性特点。学生运用韭菜叶、萝卜叶、芹菜叶和掉落的树叶等不同材料进行探究实验。最后，让学生把自己实验现象和结果进行分析。

这样，利用新的实验材料把教材上的验证性实验变成探究性实验，有效地培养了学生的科学探索精神。

又如，动物激素喂养小蝌蚪验证动物激素对动物生命活动调节中的作用。该实验在城市中学由于取材困难，蝌蚪变态过程也较为缓慢，约需1个月时间。同时，饲喂蝌蚪过程中必须常换池塘水，若以自来水代替，则易造成蝌蚪未及变态而身先死，致使实验失败。该实验的目的就是验证动物激素对动物生命活动调节中的作用，为了实现实验目的，可鼓励学生改进实验过程。学生通过讨论： 尝试用胰岛素代替甲状腺激素，用金鱼代替蝌蚪进行实验操作，创新出新的实验方法，在鱼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，15min左右金鱼会昏厥；再由鳃部注射适量的葡萄糖溶液，让鱼很快复苏，实验现象直接显示出动物激素对动物生命活动的影响。

通过创新实验过程，实验取得了成功，学生也从创新实验中感受的创新的魅力和乐趣。

3 以奇特现象引导创新示范，使学生收获创新成果的喜悦

奇妙的生物世界为什么会五彩缤纷、多种多样；美丽的花朵为什么会姿态各异、姹紫嫣红；向日葵为什么总是向光生长……这些奇特的生物学现象背后都蕴藏着丰富的知识和学问，有的已经被人们所认识，有的仍然是神秘的未知世界。有趣的生物学现象往往会诱导科学家去探索和破解未知世界。当一个个谜团被揭开就成了知识，探究这谜团的过程就是创新过程。

我校当地野生资源十分丰富，植物种类繁多，品质优良。随着农村产业化的发展和农业市场化的推进，挖掘潜在的资源优势，把宝贵的当地资源优势转变成经济效益。例如，柑橘是我县的农业支柱产业，种植面积广、产量高和品质好。但柑橘生产中的大小年现象十分明显，造成大年产量大，价钱低，经济效益差，小年产量低，造成有价无市，经济效益也不好。学生从生产实际出发，对柑橘大小年的形成原因进行深入调查研究，提出大年树重剪枝、重施肥和疏花疏果；小年树轻修剪、少施肥和保花保果一系列的解决措施，使实验果园从根本上解决了大小年问题，取得了良好的经济效益和社会效益。

又如，学生走在校园的操场上，会发现枫杨树上长满了另一种植物，非常好奇。仔细观察，这种植物不仅长在枫杨树上，还生长在梨树、核桃树和香樟树等很多植物上，形成一种树上树的奇观。教师便引导学生探究问题： 长在树上这种植物是如何吸收水分的？让学生展开深入的探究。通过研究、观察和解剖发现，这种树上树是桑寄生，它是依靠木质部和韧皮部分别于寄主的木质部与韧皮部紧密连接，最后和寄主的相应组织融为一体。

这样，以发现奇特现象引导学生去探究和实践，能极大地激发学生的创新兴趣。学生在活动中探究新知，在探究中学习知识，在实验和创新中收获成果和快乐。