论文发表于生物教学2018年第10期79-80页
生物教学过程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邮编422600)
     关键词：创新能力、实践、感悟
     内容摘要：创新是人类发展的永恒主题，是人类社会进步的坚强基石。创新教育是当今培养学生的创新精神和实践能力的最重要、最有效手段，是全面推行素质教育的迫切需要，是教育改革与发展的必然趋势。在生物教学过程中以经典实验诠释创新的真谛，给学生撒播创新欲望的种子；以创新实践培养创新的能力，让学生体验创新过程的乐趣；以奇特现象引导创新的示范，设学生收获创新成功的喜悦，全面培养学生的创新能力。
   创新是一个民族进步的灵魂,国家兴旺发达的不竭的动力，是人类发展的永恒主题，是人类社会发展的坚强基石。创新教育是当今培养学生的创新精神和实践能力的有效手段和重要途径，是全面推行素质教育的迫切任务，是教育改革与发展的必然趋势。作为生物科学是以生物实验为基础，以探究和解决生物谜团为目的逐步发展起来的自然科学。于是，充分利用好生物这一教学平台，培养学生的创新能力、激发学生创新兴趣、掌握创新实验技能与技巧、开拓创新渠道和视野就显得非常重要了。如何发挥好生物教学这一平台来培养学生的创新能力呢？我采取“以探究历程诠释创新真谛，给学生撒播创新欲望的种子；以创新实践培养创新能力，让学生体验创新过程的乐趣；以奇特现象引导创新示范，使学生收获创新成果的喜悦”取得良好的教学效果。
一、以探究历程诠释创新真谛，给学生撒播创新欲望的种子。
生物作为自然科学，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，有的地方恰到好处的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。课本中的知识探究历程和经典实验的插入成为枯燥知识的调味剂，生动的展现了从一个个生物谜团转变为科学知识的过程,有利于老师向学生向学生灌输探究知识、培养科技创新能力的课改理念。
  教材《降低化学反应活化能的酶》在编写“酶的本质”中插入关于酶的本质的探索内容，采取以“酒为什么变酸”这种司空见惯的现象和问题为导向，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物质而不是细胞，从而结束两位科学家的激烈争论；教材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：为了搞清楚酶是什么这一个谜团，凝结着许多科学家的毕生心血。按理，教材可以就此收笔，然而我们的编辑没有就此打住，而是意犹未尽的引用了科学家切赫、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。该节课本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。教材《生物膜的流动镶嵌模型》在编写膜结构的的探索历程时更能引人入胜，从膜的功能入手，由浅入深，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，科学家提出到红细胞的细胞膜，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，教材运用了两位荷兰科学家探究实验：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，照样就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，再在课本中加入了罗伯特森的电镜下观察到细胞膜的实验，科学家罗伯特森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，并巧妙提出细胞膜的“三明治”静态结构模型，细胞膜的“三明治”静态结构模型的提出遭到了其他科学家的质疑；最后教材编写了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。教材中既有简单的探究实验，又有现代化的科技实验手段，这让我们的学生感觉到科技创新并不陌生的同时，也知道科技的发展会带来新知识和新技术的巨大飞跃。课本仅用了短短几百字的编幅，却给学生的展现了一代代科学家近百年对细胞膜结构的艰辛探究历程，让我们的学生明白：真理在实践中不断发展，知识在质疑中快速更新。这种教材的编排以实践问题为中心，以创新思维培养为导向，以严谨的实验为手段，以生动的语言为依托引导学生理解知识创新和科技创新无穷魅力，充分展现出科技创新、科学发展的内涵。
  教材中的探究历程，生动再现了一位位科学家的创新实验场景，把一幅幅科学家激烈争论、大胆质疑、严谨实验、科学推理释疑的创新画面重现在学生面前。把知识创新的理念深深植入到学生的脑海中，让学生理解科技创新的真谛，从而激发学生探究和创新的强烈愿望。
  二、以创新实践培养创新能力，让学生体验创新过程的乐趣。
   我在生物教学过程中培养学生的创新能力时采取分两步走的战略，第一步以课本的经典实验为基础引导学生进行的实验改进，鼓励学生对原有的实验进行有效的创新，让学生围绕着课本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：生物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。在色素的提取和分离实验中,教材中的实验材料是菠菜,我在教学中有意识的提出实验材料是否可以替换？采用其他材料会有什么结果？用什么材料替换？替换材料要具备那些条件？带着这些“质疑”，让学生通过各种相应的实验来“释疑”，充分发挥学生乐于探索的个性特点让学生运用韭菜叶、萝卜叶、芹菜叶、掉落的树叶等等不同材料进行探究实验，最后让学生自己实验现象和结果进行分析，这样利用新的实验材料把书本上的验证性实验变成探究性实验，有效的培养了学生的科学探索精神。
  实验条件是影响实验现象直接因素。在高二“酶的专一性”实验中，可以用市场上购买的纯淀粉酶代替了学生提供的唾液做试验，在实验过程中教会将淀粉酶让学生设计不同浓度的淀粉溶液，使实验由定性变为定量研究，这样大大加强学生探究实验的能力和严谨的探究思维，有效避免学生在做生物实验成为机械的重复，也有利于培养了学生实验设计的严密的思维品格和耐心细致的科学态度。
  实验过程的创新是建立在实验材料和条件创新的基础上， 教材中的实验大多是经典实验，教材中所提供的材料、方法、操作过程做实验，是经过反复的操作和推敲的，但也有些实验材料采集难度大或反应速度慢，持续时间过长，给实验带来操作难度。我鼓励学生尝试新的实验方法和途径以消除原有实验中的弊端。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，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，我鼓励学生改变实验过程，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，15分钟左右金鱼昏厥，再由鳃部注射适量的葡萄糖溶液，让鱼很快复苏，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。
   当学生具备有初步改进实验的创新能力后，培养学生创新能力的第二步战略就是教会学生去发现问题，并利用自己所学的知识设计实验方案，再根据自己所设计的创新实验方案进行实验验证，来解决实际问题，完成培养学生自主创新目标。
有的学生发现制种稻田的水稻种子很容易发芽，只要下雨天气稍微多点，便会在水稻禾苗上直接发芽。我于是引导学生根据现象提出问题，是什么原因导致这种结果？学生通过对比，杂交水稻制种使用了九二0，而普通稻谷不使用九二0，会不会是受到九二0的影响呢？学生便自主设计实验验证他们的猜想，通过对照实验后，他们发现确实是因为九二0造成了杂交种子易发芽。原因找到后，他们又查找资料得知脱落酸可以抑制种子萌发、能促进种子休眠，于是，他们利用适当浓度的茉莉酸甲酯缓解盐进行实验，发现茉莉酸甲酯缓解盐对抑制了杂交水稻种子发芽有良好效果[1]。学生自主探究并有效解决了杂交水稻制种易发芽的难题，大幅度提高制种的产量和经济效益。
当然，在学生自己设计的实验过程中，由于缺乏科学性和思维的严谨性，实验中可能出现这样那样的问题，甚至会与预期的结果出现大的偏差，这时，老师要认真对待学生实验中出现的问题，及时鼓励学生不要因一两次的错误而气馁，更不要因一两次的失败而放弃。注意防止实验失败挫伤学生的积极性，不能让学生“乘兴而来，败兴而归”。作为老师要及时帮助学生分析创新实验失败的原因，引导学生寻找解决问题的途径，让学生逐渐养成坚韧不拔的创新精神和矢志不渝的科学品质。
   三 、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多种多样、无奇不有；美丽的花朵为什么会姿态各异、姹紫嫣红；神奇的果实为什么会形态不同、绚丽多彩；为什么出现龙生龙、凤生凤、老鼠生崽会打洞；向日葵为什么总是向光生长；有的植物没有根生长在别的植物上面、形成的树上树奇异景观；有的油茶树上生长着奇怪的果实、可这种果实没有种子也能快速生长......。这些奇特的生物现象背后都蕴藏着丰富着知识和学问，有的已经被人们所认识，有的仍然是神秘的未知世界。有趣的生物现象往往诱导人们去探索和破解未知世界，这一个个谜团被揭开，便出了知识成了学问，探究这一个个谜团的过程就是创新。著名科学家达尔文从植物的向光性入手，通过几代科学家的共同努力终于发现生长素；遗传学奠基人孟德尔从豌豆的杂交实验着手，发现举世瞩目的生物遗传学三大规律。生物学是最接近生活的自然科学，生物实验设备简单，实验条件容易满足，是最适合引导中小学生打开探究新知开展科技创新的学科。我就是充分利用这些特点巧妙的把学生引入到科技创新的神奇世界的。
   我们当地野生资源十分丰富，特别是蕨类植物种类繁多，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，把宝贵的资源优势转变经济效益，我们的学生配合林业部门对我县的蕨类资源进行调查研究《我县蕨类资源调查与开发》荣获全市青少年科技探索活动一等奖。
柑橘是我县的农业支柱产业，种植面积广，产量高、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，小年产量低虽然价格不错但无果实可卖，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、疏花疏果；小年树轻修剪、少施肥、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[2]。《柑橘大小年现象及解决办法》荣获县青少年科技活动一等奖。
学生走在校园的操场上，发现枫杨树上长满了另一种植物，非常好奇，仔细一看，这种植物不仅长在枫杨树上，还生长在梨树、核桃树、香樟树等很多植物上，形成一种树上树的美丽奇观。我便引导学生围绕：长在树上的这种植物如何吸收水分这个疑问，展开深入的研究和探讨，通过研究、观察和解剖发现，这种树上树是桑寄生，它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。学生把自己的探究过程制作成科技DV，还给创新活动取了一个好听得名字--《寻根》，这一作品一举获得第八届全国青少年科技影像大赛三等奖，极大地激发了学生的创新兴趣。 同学们在玩乐中探究新知，在探究中学习知识，在实验和创新中收获成果和快乐，这样有效的把玩乐---学习---探究---发现融到生物教学的有机整体中，使学生的自主探究能力和创新能力得到不断的培养和提升。

作者主持的课题介绍:
1、中学生物教学过程中全面生物科学素养的研究.湖南省邵阳市教育科学规划办.2006年9月
2、农村中小学科技创新资源利用方法的研究.湖南省邵阳市教育科学规划办.编号：SYJKGH1308
3、指导农村中小学生开展科技创新途径的研究.湖南省邵阳市教育科学规划办.编号：SYGH091

参考文
[1].庞延军 戎鑫 施丽丽.外源茉莉酸甲酯缓解盐对水稻种子萌发的抑制作用.[J].华南农业大学学报 .2006 .(1) :113-116
[2].汤伟仙.怎样克服柑橘大小年.[J].农家科技.2007年 .第9期. 19-19页

作者简介:林四海，男，1969年5月生，高级教师，农学学士，电子邮箱：1072199194@QQ.com,电话13787398542