培養學生的創新思維

摘 要 在高中生物實驗中，利用“頭腦風暴法”挖掘素材，創設“自主探索，小組合作學習”模式，培養學生的創新思維。

關鍵詞 生物學實驗頭腦風暴法合作學習 創新思維

中圖分類號 G633．91

文獻標識碼 B

1 引言

高中《生物》教材中對實驗的要求是：在態度上，要求學生養成實事求是的科學態度，初步具有勇于探索，不斷創新的科學精神和合作精神；在實驗能力上，要求學生能夠正確使用顯微鏡等常用工具和儀器，掌握采集和處理實驗材料等操作技能；學會科學觀察的方法，能夠記錄，整理觀察結果并得出結論；初步學會生物實驗方法，能夠提出問題，作出假設，設計實施，分析和解釋實驗中產生的現象和數據并得出合理的結論。

新課改更強調對學生的素質教育，在發揮學生的主體作用的前提下，強調學生的能力和創新意識的培養。素質教育的關鍵是能力的培養，而能力是在實踐中形成和發展的。認真落實實驗的教學，是培養學生能力，樹立科學素養的一個重要措施。生物學實驗不應該只是一個驗證生物學結論的過程，而更應該是一個探索、嘗試、體驗的過程。現行的高中《生物》教材中，實驗都以驗證、觀察實驗為主，忽視了對學生創新思維的培養。

筆者認為把驗證性實驗變為探索實驗，讓學生利用“頭腦風暴法”去思考、改變、分析實驗，能充分發揮學生的自主探索和合作學習的能力，更能體現素質教育的目的，能讓學生從做中學，從做中思，從思中發展，取得教學相長、師生平等互動的教學效果。“頭腦風暴法”能真正激發學生的興趣和強烈的問題意識，做到化難為易，使課堂充滿了生命活力和智慧挑戰。

2 方法

“頭腦風暴法”是美國創造工程學家奧斯本提出來的一種培養創造力的方法。此法需要進行分組(約5～10人)，進行集體討論，相互啟發，相互激勵，相互彌補知識缺陷，引起創造性設想的連鎖反應，借助競爭氣氛充分調動每個人的智能潛力。這種方法要求參加者暢所欲言，自由想象，不要過早進行評價，使新的設想有充分發展的機會。

學生在實驗課前以學習小組(約5人)為單位，自行確定討論時間，利用“頭腦風暴法”進行討論，綜合各人的意見，設計好實驗方案，然后分工合作，交流分析實驗結果，最后提交含創意內容的實驗報告。由于學生的知識面較窄，教師要注意引導學生從實驗材料和用具的改進、實驗方法的拓展、實驗操作步驟的設計、實驗結果分析等內容進行分析討論。有需要時，教師要結合各種材料和信息為學生提供學習的情景，可以通過提供相關的圖文信息資料、數據，或呈現生物的標本、模型、生活環境，或從學生的生活經驗、經歷中提出探索性的問題，或從社會關注的與生物學有關的熱點問題切入等。

3 做法

利用“頭腦風暴法”進行小組討論，提出問題，落實實驗方案，分析實驗結論。在此過程中，讓學生親自體驗研究的過程，培養科學素養。此“自主探索，小組合作學習”的具體模式為：提出問題一小組討論一合作探索一匯總一教師評價反饋。

把教材中驗證性實驗變為探索性實驗，讓學生分組討論，得出實驗方案，通過小組的通力合作，在實踐中進行探索。小組成員交流分析實驗結論，再以實驗報告的形式匯總，經教師審閱后，向學生反饋實驗中有創意的，并切實可行的部分，并把優秀作品進行張貼展覽。探究性實驗的方案不是惟一的，給學生充足的思維空間，及時地給予學生肯定及表揚，能增強學生創新的自信心及科學探索的積極性。

案例：“觀察植物細胞的質壁分離與復原”。

實驗可調整安排在“植物對水分的吸收和利用”一節的教學內容前，教師可作簡單的引導，如：若對植物施肥過量，會出現“燒苗”現象，即改變細胞外液濃度時，細胞內部水分會隨之發生改變。然后給出下列提示：①材料的選擇；②外界溶液的濃度，能否用其他濃度替代；③操作步驟的改善；④可作哪些方面拓展。教師要求學生預習后，針對上述提示自行分組討論。“頭腦風暴法”要求在輕松和諧的氣氛中進行討論，允許暢所欲言，小組長注意調整討論氣氛，鼓勵發言，并負責把各人的建議做好記錄，然后經討論選出合理的建議，如：材料、用具、操作步驟及可能的拓展，再作分工安排。例如：某小組使用“頭腦風暴法”討論出下列幾點改進：①材料：紫色洋蔥表皮，無色洋蔥表皮，根尖細胞，其他有顏色的葉子的表皮(如：紫色鴨跖草)；采用不同濃度蔗糖溶液，如：10％、30％、50％、60％等；或其他溶液，如：雪碧、可樂、椰子汁、牛奶等；②方法：除教材介紹的外界溶液引流的方法外，嘗試把蓋玻片掀開，直接滴加外液；③實驗拓展：測量細胞液濃度；證明是活的細胞；細胞壁與原生質層收縮速度比較；不同濃度的透明溶液的鑒定。

分工操作的方案：①探究不同的植物細胞失水和吸水現象；②探究紫色洋蔥表皮細胞的細胞液濃度測定；③探究不同溶液(如：雪碧、可樂、椰子汁、甘油、酒精等)處理植物細胞后發生的變化，④探究不同濃度的透明溶液濃度大小的測定；⑤探究細胞壁與原生質的收縮速度及能力差別。

根據上述5組的分工，讓小組各成員在實驗中進行操作，記錄實驗結果。課后小組自定時間討論，然后以小組為單位，上交一份實驗報告。教師審閱后，及時把實驗報告中出現的創意反饋給學生，及時肯定和表揚這些同學，并把實驗結果聯系到課堂的教學中，把優秀的實驗報告張貼展覽以示鼓勵。

此模式成功的關鍵在于小組各成員的友好合作，小組長的組織領導作用功不可沒。在策劃和實施的過程中，教師要注意以下問題：①小組討論后要及時把實驗所需材料、用具上報給教師，讓教師做好實驗前的準備工作；②實驗期間要提醒學生注意安全問題，要遵守課堂紀律；③實驗課期間，教師要多巡視，以備輔助解決實驗中出現的各種問題；④督促實驗小組盡快討論分析實驗結果，上交實驗報告。當學生熟悉具體的操作過程后，學生對探索性實驗的開展自然會形成一種習慣，解決各種問題的能力也會得到提高。以下是學生開展探究性實驗中有創意的點滴小結。

【實驗一】“生物組織中可溶性還原糖，脂肪，蛋白質的鑒定”：①探究植物種子中的化學成分；②探究番石榴更適合糖尿病患者食用；③探究幾種植物種子含脂肪量的比較；④探究雙縮脲試劑能否代替斐林試劑；⑤探究配制雙縮脲試劑或斐林試劑時，改變加入NaOH和CuSO₄的順序。

【實驗二】“使用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質的流動”：①探究幾種植物(如水綿、黑藻、葫蘆蘚等)細胞的葉綠體和細胞質的流動情況；②探究光照對細胞質流動速度的影響；③探究溫度對細胞質流動速度的影響；④探究切傷后植物組織細胞中細胞質流動速度的影響；⑤探究同一植物不同部位，細胞內葉綠體分布及細胞質流動速度。

【實驗三】“觀察植物細胞的有絲分裂”：①探究不同的培養方法(如：細沙、粗沙、泥土、濕紙巾、水浸等)培養蒜(洋蔥或蔥均可)的根生長情況；②探究不同的處理(如：置于冰箱普通冷藏室內數小時；用奈乙酸浸泡過；用生長素浸泡過等)對蒜長根的影響；③探究剪取根尖的時間和部位不同，所觀察的細胞分裂情況；④探究容易把根尖細胞分散的方法；⑤探究用亞甲基藍溶液培養的根尖，直接用于觀察有絲分裂。

【實驗四】“比較過氧化氫酶和Fe³⁺的催化效率”：①探究放置時間不同(長、短)的肝臟研磨液與Fe³⁺的催化效率；②探究塊狀肝、肝臟研磨液與Fe3~的催化效率；③拓展實驗：探究外界環境條件(不同溫度、不同pH值)對酶活性的影響，做法：把H2O₂直接滴在經處理過(不同溫度或不同pH值)的馬鈴薯片上，觀察馬鈴薯片上產生的氣泡速度及數量。

【實驗五】“葉綠體色素的提取和分離”：①探究不同植物葉片中色素的含量；②探究色素提取的其他方法：可采用有機溶劑四氯化碳、酒精等；③探究提取色素時加入SiO₂或CaCO₂較多或沒有時，所得提取液的顏色及色素分離的效果；④探究色素分離的其他方法，如：在圓形的濾紙中央，先滴幾滴濾液，然后往中心滴一滴層析液；用粉筆代替長濾紙條，距一端約1 cm處畫上一圈濾液，再放入層析液中；⑤探究層析液的替代品，如酒精、93號汽油等。

實驗能全面提高學生的科學素養，如思維的嚴密性、創新性；能考查學生基礎知識和實驗技能的掌握情況，如實驗原理的理解、實驗材料用具的使用；能提高學生的文字表達能力，如條理性、準確性等。可以預見，隨著我國生物教學改革和高考改革的深入，實驗的地位越來越重要。

在利用“頭腦風暴法”進行變式實驗時，教師應要求學生注意以下幾點：①準確地理解實驗目的；②細心地弄清設計要求；③精心地策劃實驗方法。

此模式在實踐應用的過程中，仍存在著一些問題，主要有：①占用的時間較長，學生未能及時上交精煉的實驗報告；②個別責任心不強的學生，在實驗中糊混過去，未能認真協作；③限于學生知識面較窄，較難在原實驗基礎上有廣闊的拓展空間。