林四海 林 瓏 胡德藏

(湖南省綏寧縣第二中學(xué) 邵陽 422600)

如何基于生物學(xué)教學(xué)來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力呢？筆者采取“以探究歷程詮釋創(chuàng)新真諦，以創(chuàng)新實踐培養(yǎng)創(chuàng)新能力，以奇特現(xiàn)象引導(dǎo)創(chuàng)新示范，”的方法，取得較好的教學(xué)效果。

1 充分利用教材，以探究歷程詮釋創(chuàng)新真諦，給學(xué)生撒播創(chuàng)新欲望的種子

生物學(xué)是自然科學(xué)，點滴的知識都來源于實踐的積累和科學(xué)認(rèn)知的創(chuàng)新。教材在編寫時緊密圍繞著新課改的要求，采取由表及里、從現(xiàn)象到本質(zhì)的編寫順序，某些章節(jié)恰到好處地插入探究歷程和經(jīng)典實驗。這種教材的編寫方式旨在引導(dǎo)學(xué)生理解真知來源于實踐、科學(xué)來源于創(chuàng)新的真正內(nèi)涵。教材中的知識探究歷程和經(jīng)典實驗生動地展現(xiàn)從一個個生物學(xué)謎團轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)理論的過程,有利于教師向?qū)W生傳授探究知識、培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新能力。

例如，教材中“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”一節(jié)在編寫“酶的本質(zhì)”中插入“酶的本質(zhì)”的探索內(nèi)容，采取以“酒為什么變酸”這個問題為導(dǎo)向，順理成章地引出了巴斯德和李比希對于酶是細(xì)胞還是細(xì)胞中的物質(zhì)的激烈爭論，創(chuàng)設(shè)出有趣的科學(xué)懸念；然后，通過畢希納的探究實驗： 酵母菌的研磨液能不能釀酒，他的實驗結(jié)論證實酶是某種物質(zhì)而不是細(xì)胞，從而結(jié)束兩位科學(xué)家的激烈爭論；教材里再引入薩姆納從刀豆種子中獲取脲酶從而揭開酶的神秘面紗這一科學(xué)史，讓學(xué)生明白當(dāng)時獲得的酶是蛋白質(zhì)。同時，也讓學(xué)生知道： 為了解決酶是什么這一個謎團，凝結(jié)著許多科學(xué)家的畢生心血。按理可就此收筆，而教材是意猶未盡地引用科學(xué)家切赫、奧特曼的重要發(fā)現(xiàn)： 少數(shù)的RNA也有催化功能，這一發(fā)現(xiàn)把酶的本質(zhì)又向前拓展了一大步。

教材采取推波助瀾、高潮迭起的編輯技巧，讓學(xué)生深深地感受到“科技創(chuàng)新永遠(yuǎn)在路上”的重要哲理。該節(jié)教材內(nèi)容以曲折的探索歷程為脈絡(luò)，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究為主線，利用層層深入、步步為營的編寫策略，把引領(lǐng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新魅力發(fā)揮得淋漓盡致。

又如，教材中“生物膜的流動鑲嵌模型”一節(jié)，在編寫“膜結(jié)構(gòu)的探索歷程”時更能引人入勝。教材從膜的功能入手，采用抽絲剝繭的科學(xué)探究主線，最先編寫了歐文頓用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細(xì)胞的通透性進行上萬次實驗，發(fā)現(xiàn)脂溶性物質(zhì)容易穿過膜，科學(xué)家歐文頓通過現(xiàn)象看本質(zhì)，準(zhǔn)確推斷出細(xì)胞膜由脂類物質(zhì)構(gòu)成科學(xué)結(jié)論。這樣，讓學(xué)生體味到真知來源于實踐的同時，又讓學(xué)生感知到科技成果的獲取與探索過程的艱辛。同時，還讓學(xué)生感受到持之以恒和堅韌不拔是科技工作者要具備的基本科學(xué)素養(yǎng)；然后，科學(xué)家研究紅細(xì)胞的細(xì)胞膜，并對細(xì)胞膜的物質(zhì)進行化學(xué)分析，證實了歐文頓的推斷，確定了細(xì)胞膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)；緊接著，教材運用兩位荷蘭科學(xué)家的探究實驗： 把紅細(xì)胞的脂質(zhì)放到空氣和水的界面上鋪開，測得單分子層的面積是細(xì)胞膜面積的兩倍，他們通過實驗結(jié)果推斷出細(xì)胞膜的脂質(zhì)分子排列為連續(xù)兩層這個具有重要價值的結(jié)論。這樣一步一步把書本知識展現(xiàn)在學(xué)生面前。

這些簡單而具有重大發(fā)現(xiàn)的科學(xué)實驗，讓學(xué)生感覺到只要自己肯動手，照樣可以去完成重要的科技探究實驗，而并非所有的科學(xué)實驗都高不可攀，從而避免學(xué)生對于科學(xué)探究產(chǎn)生望而生畏、止步不前的敬畏心理；這時，再在教材中加入科學(xué)家羅伯特森的電鏡下觀察到細(xì)胞膜的實驗，根據(jù)觀察到的現(xiàn)象推斷出細(xì)胞膜由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層構(gòu)成，并巧妙地提出細(xì)胞膜是“三明治”靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型，“三明治”靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型的提出遭到其他科學(xué)家的質(zhì)疑；最后，教材編寫運用細(xì)胞融合等現(xiàn)代的科技手段證明了細(xì)胞膜具有流動性的科學(xué)結(jié)論，并以科學(xué)家桑格和尼克森更突出細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型結(jié)束探究歷程的內(nèi)容。

2 以創(chuàng)新實踐培養(yǎng)創(chuàng)新能力，讓學(xué)生體驗創(chuàng)新過程的樂趣

在生物學(xué)教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力時，可采取分兩步走的策略： 第一步是以教材的經(jīng)典實驗為基礎(chǔ)引導(dǎo)學(xué)生進行實驗改進，鼓勵學(xué)生對原有的實驗進行有效的創(chuàng)新，讓學(xué)生圍繞著教材上的經(jīng)典實驗進行實驗材料的創(chuàng)新、實驗條件的創(chuàng)新、實驗過程的創(chuàng)新。

例如，生物學(xué)實驗材料的選擇是影響實驗結(jié)果的關(guān)鍵，不同的材料就會有不同的實驗結(jié)果，在實驗教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)本地實際情況探究和挖掘新的實驗材料,培養(yǎng)學(xué)生的實驗創(chuàng)新能力。在葉綠體色素的提取和分離的實驗中,教材中的實驗材料是菠菜,在教學(xué)中有意識地提出實驗材料是否可替換？采用其他材料會有什么結(jié)果？用什么材料替換？替換材料要具備哪些條件？帶著這些“質(zhì)疑”的問題，讓學(xué)生通過各種相應(yīng)的實驗來“釋疑”。這樣，能充分發(fā)揮學(xué)生樂于探索的個性特點。學(xué)生運用韭菜葉、蘿卜葉、芹菜葉和掉落的樹葉等不同材料進行探究實驗。最后，讓學(xué)生把自己實驗現(xiàn)象和結(jié)果進行分析。

這樣，利用新的實驗材料把教材上的驗證性實驗變成探究性實驗，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探索精神。

又如，動物激素喂養(yǎng)小蝌蚪驗證動物激素對動物生命活動調(diào)節(jié)中的作用。該實驗在城市中學(xué)由于取材困難，蝌蚪變態(tài)過程也較為緩慢，約需1個月時間。同時，飼喂蝌蚪過程中必須常換池塘水，若以自來水代替，則易造成蝌蚪未及變態(tài)而身先死，致使實驗失敗。該實驗的目的就是驗證動物激素對動物生命活動調(diào)節(jié)中的作用，為了實現(xiàn)實驗?zāi)康模晒膭顚W(xué)生改進實驗過程。學(xué)生通過討論： 嘗試用胰島素代替甲狀腺激素，用金魚代替蝌蚪進行實驗操作，創(chuàng)新出新的實驗方法，在魚鰓部注射適量的胰島素。由于魚的血糖濃度急劇降低影響了神經(jīng)系統(tǒng)的功能，15min左右金魚會昏厥；再由鰓部注射適量的葡萄糖溶液，讓魚很快復(fù)蘇，實驗現(xiàn)象直接顯示出動物激素對動物生命活動的影響。

通過創(chuàng)新實驗過程，實驗取得了成功，學(xué)生也從創(chuàng)新實驗中感受的創(chuàng)新的魅力和樂趣。

3 以奇特現(xiàn)象引導(dǎo)創(chuàng)新示范，使學(xué)生收獲創(chuàng)新成果的喜悅

奇妙的生物世界為什么會五彩繽紛、多種多樣；美麗的花朵為什么會姿態(tài)各異、姹紫嫣紅；向日葵為什么總是向光生長……這些奇特的生物學(xué)現(xiàn)象背后都蘊藏著豐富的知識和學(xué)問，有的已經(jīng)被人們所認(rèn)識，有的仍然是神秘的未知世界。有趣的生物學(xué)現(xiàn)象往往會誘導(dǎo)科學(xué)家去探索和破解未知世界。當(dāng)一個個謎團被揭開就成了知識，探究這謎團的過程就是創(chuàng)新過程。

我校當(dāng)?shù)匾吧Y源十分豐富，植物種類繁多，品質(zhì)優(yōu)良。隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展和農(nóng)業(yè)市場化的推進，挖掘潛在的資源優(yōu)勢，把寶貴的當(dāng)?shù)刭Y源優(yōu)勢轉(zhuǎn)變成經(jīng)濟效益。例如，柑橘是我縣的農(nóng)業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)，種植面積廣、產(chǎn)量高和品質(zhì)好。但柑橘生產(chǎn)中的大小年現(xiàn)象十分明顯，造成大年產(chǎn)量大，價錢低，經(jīng)濟效益差，小年產(chǎn)量低，造成有價無市，經(jīng)濟效益也不好。學(xué)生從生產(chǎn)實際出發(fā)，對柑橘大小年的形成原因進行深入調(diào)查研究，提出大年樹重剪枝、重施肥和疏花疏果；小年樹輕修剪、少施肥和?；ū９幌盗械慕鉀Q措施，使實驗果園從根本上解決了大小年問題，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

又如，學(xué)生走在校園的操場上，會發(fā)現(xiàn)楓楊樹上長滿了另一種植物，非常好奇。仔細(xì)觀察，這種植物不僅長在楓楊樹上，還生長在梨樹、核桃樹和香樟樹等很多植物上，形成一種樹上樹的奇觀。教師便引導(dǎo)學(xué)生探究問題： 長在樹上這種植物是如何吸收水分的？讓學(xué)生展開深入的探究。通過研究、觀察和解剖發(fā)現(xiàn)，這種樹上樹是桑寄生，它是依靠木質(zhì)部和韌皮部分別于寄主的木質(zhì)部與韌皮部緊密連接，最后和寄主的相應(yīng)組織融為一體。

這樣，以發(fā)現(xiàn)奇特現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生去探究和實踐，能極大地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新興趣。學(xué)生在活動中探究新知，在探究中學(xué)習(xí)知識，在實驗和創(chuàng)新中收獲成果和快樂。