中學生生物創新能力的培養研究

【摘 要】結合對中學生物創新能力的理解，以《物質跨膜運輸的實例》為例，分析如何培養學生生物創新能力。在此基礎上，從課程、教學和評價等三個維度提出加強教師專業化發展、改進實驗方案、實行多元評價方式等的解決策略。

【關鍵詞】新課程 生物創新能力 研究

【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2014）07-0140-03

隨著知識經濟的發展，當今社會對人才的要求也越來越高。國家的綜合競爭力絕大部分取決于創新能力的開發。而高素質人才的培養在于對創新能力和創新思維的培養，現今的教育教學所培養出來的學生已難以適應當今社會的發展。《國家中長期教育發展與改革規劃綱要》（以下簡稱《綱要》）指出，教育的根本任務是培養人才，人才培養觀念的更新和培養模式的創新將成為規劃的亮點。同時，更要注重學生社會責任感、實踐能力和創造精神的培養。本文基于新課程視野下，關注現今中學生生物創新能力的培養現狀，并針對目前存在的問題提出相應的解決策略。

一 新課程理念下生物創新能力的概述

1.創新能力的概念

從心理學角度來審視創新能力，它是指人們運用已有的知識、經驗引申出某種新穎、獨特的方案，從而有效地解決實際問題的能力；從教育發展的角度審視創新能力，它是由知識技能、思維和人格構成且相互作用的復雜能力。同時，這種能力具有從低到高的發展過程，新課程的實施有助于學生高水平創新能力的發展。

2.生物學科特點下的創新能力

生物是高中階段重要的科學課程。《普通高中生物課程標準（實驗稿）》（以下簡稱《標準》）的落實，更尊重學生多樣化的發展需求，更重視學生的創新能力和實踐能力。考查生物課程的學科特點，主要包括：（1）生物學是一門以實驗為基礎的學科。生物科學發展歷史上的每項重大突破與其實驗技術的發展是密不可分的。因此，生物學科應該培養學生最基本的能力有：觀察能力、實驗能力、思維能力和科學探究能力。（2）生物是一門具有創新性、時代性、生命性的學科。21世紀生命科學的飛速發展，使得生物領域中的科學發展和科技熱點成為生物學科知識應用的延伸與發展。生物高考中命題人員將知識與真實情境相結合，體現了生物學科的時代性。因此，生物學科應該注重培養學生獲取、處理信息的能力，創新精神和動手實踐能力。（3）生物具有其獨特的方法論和科學思想。生物歷史的發展蘊含著理論思維，科學方法和科學品質影響著人們的思想和方法，是人類寶貴的精神財富，為創新能力的構建奠定了發展基礎。

3.中學生的生物創新能力概述

根據創新能力的概念，分析中學生的年齡特征，并結合生物課程的學科特點，中學生的生物創新能力可以概括為：中學生在生物學的探究創新活動中，借助個性品質的支撐，根據已有的生物學知識和經驗，利用新穎獨特的方案解決生物學問題，并生發出有價值的思想、方法或成果的能力。而中學生的生物創新能力是根據自身的特色來發展的，其中包括獲取信息、搜集和處理信息以及發現、分析和解決問題的能力等。

綜上所述，就高中生物學習而言，學生的創新主要表現在學生利用自己的方法，對人類已有的生物學知識的發現、概括和運用。具體表現為：（1）在思考生物學問題時的靈活性和多樣性。（2）涉及需要解決的實際問題時，能夠善于提出問題、作出假設，并進行驗證。（3）打破自己原有的認知結構，重新建構新的認知結構。因此，結合生物新課程的特點，要求教師在生物教學目標中進一步靈活處理、拓寬思路，將新課程的理念貫徹到課堂教學中，從而促進學生學習方式的改變。

二 以《物質跨膜運輸的實例》為例分析生物創新能力的培養

1.教材分析

本節內容包括細胞的吸水和失水、物質跨膜運輸及其他實例等內容。通過對問題探討中的物理滲透裝置的學習，學生能夠得出水分是從相對含量多的一側流向相對含量少的一側。并以滲透作用的原理以類比推理的教學模式來解釋細胞的吸水和失水。本節內容涉及了植物細胞的吸水和失水的實驗。該實驗是一個“探究實驗”，也是學生高中階段第一次接觸“探究實驗”，因此進行探究的基本方法和步驟等程序性知識需要讓學生能夠理解。實驗本身很簡單，關鍵是要引導學生如何從生活現象中發現問題，提出有價值的問題，引導學生學會如何分析問題并作出假設，根據所做的假設來設計實驗，考慮實驗操作的具體細節（材料、用具、試劑的選擇，操作步驟，結果預期，設計記錄表格等）等，因此該節課將創新能力的培養作為重點。

2.學情分析

本節內容與學生生活經驗相關聯。例如做菜餡時加入一些鹽，蔬菜中的水分會大量浸出；萎蔫的蔬菜放在清水中會更加硬挺等，這些現象都會幫助學生理解本節課的內容。初中生物中有大量的探究實驗供學生學習，因此學生能夠較快地進入探究實驗的學習，但由于學生在學習中習慣以解決問題為主，教師在教學過程中應正確引導并鼓勵學生根據生活現象來提出問題。

本節課是學生培養自身創新能力的一個很好的平臺，因此，教師應在課前布置學生自己動手制作腌黃瓜等，并收集有關的資料，奠定創新能力培養的基礎，自主學習，并在此過程中獨立思考，提出疑問。

5E教學模式是美國生物課程研究所研發的用于生物教學較好的一種教學模式。5E教學模式共分為5步，分別是吸引、探究、解釋、加工和評價。教師可根據該步驟進行創新能力培養的教學。（1）吸引，通過與學生討論日常生活中的失水現象，并結合學生課前所做實驗，引起學生的共鳴。（2）探究，結合前面所介紹的現象，引導學生質疑，教師幫助其總結出具有探究價值的問題。在此基礎上，讓學生自行設計出驗證該問題正確與否。此過程中需要學生動腦思考，并親自設計實驗來驗證，極大地鍛煉了學生的思維活動，有利于培養學生的創新思維，在此過程中，不同的學生提出的實驗方案也有所不同，因此作為開放性實驗，教師需要對學生所設計的實驗進行準確的評價。（3）解釋，由于是探究實驗，學生并未了解實驗的最終結果，當學生得出正確的實驗思路后，通過實驗的實施，學生能夠得到實驗結果，在此基礎上教師可引導學生嘗試用所學知識來解釋這些現象。（4）加工，在上述的每個環節中，學生所進行的活動或多或少存在著一些不足，這就需要教師以專業的水平引導學生不斷完善，使得學生的思維得到發展。（5）評價，一個活動的實施，評價占著主體的地位。評價可以包括學生評價和教師評價。這樣的評價方式有利于學生認識到自身的不足，同時提高學生的表達能力。

三 新課程理念下生物創新能力培養的策略

1.提高教師專業化發展，重視學生創新能力培養

《綱要》的落實，其中一項內容就是提高教育教學質量，大力提升教師的專業化水平。在新課程的大力實施下，教師不僅要在教學方面提高自身的教學技能，同時在科學研究方面提高自己的研究水平，走自主專業發展路線，做到真正意義上的“教師即研究者”。因此，教師在科研、教學模式及學科知識等方面都要有所發展。（1）在時間允許的情況下，結合地區、學校和學生的特色，進行校本教材的研究，創造性地教學。教師要在教學過程中培養學生的創造能力，本身就必須對自身嚴格要求，有所創造。（2）教師在業務水平上多進行自我反省和思考。通過反思，教師才能促進教學理念的更新，改善自身的教學行為，以此來提升對生物學知識、現象的創造性見解，真正實現教學相長。

2.改進探究實驗教學體系，提高學生生物創新能力

在現行高中生物實驗中，存在著基礎性實驗、驗證性實驗和探究性實驗和綜合性實驗（如下表）4種類型。通過下表，可以觀察到，在高中實驗中，存在較多的驗證性實驗的教學類型。而驗證性實驗對于學生而言，是帶著預知性的想法進行實驗，使學生的觀察結果容易被已有的知識左右，一旦學生所觀察結果與課本不相符合時，學生仍按期望得出結論，并不會對實際的結果進行深入分析，這樣的后果導致學生的觀察力和創造力被扼殺，久而久之，學生對生物實驗的學習失去了興趣。學起于思、思源于疑，因此，在教學中盡量提倡探究性實驗，讓學生帶著疑問去思考所要探究的課題，在這個過程中發展學生的創新思維。教師應該鼓勵學生多思考、多質疑，充分挖掘學生的潛力，培養學生的探究意識。如教材中的實驗“探究植物生長調節劑對扦插枝條生根的作用”，課本只是簡單地介紹，具體的實施方案則需要學生通過小組合作的方式完成，通過這類實驗的教學，學生能獨立地去學習、發現問題、解決問題，做到有所創新。

高中生物實驗教學類型

實驗

類別實驗要求實驗內容

基礎性實驗要求熟練掌握相關實驗儀器的使用及其實驗準備工作利用顯微鏡觀察多種多樣的細胞

驗證性實驗通過教師講解，在教師指導下完成規定實驗，加強對理論知識的理解和掌握檢測組織中還原糖、脂肪和蛋白質；觀察線粒體和葉綠體；觀察植物細胞的質壁分離和復原；葉綠體色素的提取和分離；觀察細胞的減數分裂；低溫誘導染色體加倍；模擬探究細胞表面積與體積的關系

探究性實驗根據實驗的銜接，寫出系列的實驗方案，合理安排時間完成實驗，并在教師指導下分析實驗結果探究酵母菌的呼吸方式；調查常見的人類遺傳病；探究植物生長調節劑對扦插枝條生根的作用；探究培養液中酵母菌數量的動態變化

綜合性實驗以課題組的形式根據興趣自選課題，自主完成實驗內容、方案等的設計，并在教師指導下完成實驗，分析實驗結果并撰寫實驗論文，參加答辯土壤中動物類群豐富度的研究；探究水族箱中群落的演替；模擬糖尿病的檢測

3.構建多元評價體系，全面評價學生的綜合能力

目前以高考和會考作為衡量學生能力的標準顯然已經遠遠不夠。人們希望在將來的改革中能夠融入多元化的評價標準。而這種評價標準不僅存在于考試中，也應該在平時的教學中占有重要的地位。目前新課程在課堂教學中所提倡的過程性評價和終結性評價較為實用。但遺憾的是，教師在教學過程中并沒有很好地利用其進行評價，而該評價對于學生的最終評價結果并沒有任何的幫助。因此，要全面地評價學生的綜合能力，就必須擁有多元的評價體系并將之實施。

4.創建創新能力體系，將創新能力的考查納入高考

創新能力是由多種能力從低到高復合而成的高級能力。其包括如獲取信息能力、搜集和處理信息的能力、實驗與探究能力等組合而成。因此，教師應該認真研究創新能力的組成成分，針對每一個能力的組成而有計劃性地訓練學生的相關能力。而高考作為影響中學教學的指揮棒，其在能力立意的考試中也可以將創新能力作為一個重要的能力目標進行考查。如2012年新課標理科綜卷第32題，以生態學知識為基礎，以“鹿角效應”為探究點，引入了模擬實驗。從試題分析的角度來說，這是一道創造性試題，較好地考查了學生的創新能力。

總而言之，生物新課程的實施要求教師不僅要讓學生掌握知識，更要培養他們的創新精神和動手實踐能力。因此，教師要認真研究目前自身存在的不足，并加以改進，提升自己的業務水平，更新教學觀念，轉變教學模式，這樣才能最大限度地激發學生的學習興趣，充分挖掘學生的潛力，從而提高學生的創新能力。

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〔責任編輯：肖薇〕