基于生物科學素養(yǎng)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)

丁燕平

摘 要：創(chuàng)新能力是素質(zhì)教育的重要培養(yǎng)目標，學生所具有的生物科學素養(yǎng)是生物學教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)。本文從掌握生物科學史實和科學方法，重視實驗教學、實踐活動和習題設(shè)計五個方面闡述了生物學教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的一些策略。

關(guān)鍵詞：生物科學素養(yǎng)；生物學教學；創(chuàng)新能力；培養(yǎng)

《普通高中生物課程標準》指出：“生物科學素養(yǎng)是指公民參加社會生活、經(jīng)濟活動、生產(chǎn)實踐和個人決策所需的生物科學知識、探究能力以及相關(guān)的情感態(tài)度與價值觀。”[1 ]由此可知，由生物學知識、能力、情感態(tài)度與價值觀三者結(jié)合而成的便是生物科學素養(yǎng)。我們可以從生物學基礎(chǔ)知識，科學探究方法與技能，科學態(tài)度和科學的世界觀，科學、技術(shù)與社會（STS）四個維度來理解生物科學素養(yǎng) [2 ]。換句話說，生物科學素養(yǎng)應(yīng)當以科學知識與技能、科學方法、科學態(tài)度、科學精神和科學價值這五個方面為主要的教育內(nèi)容。而“創(chuàng)新是科學精神的靈魂，是構(gòu)成科學素養(yǎng)的重要因素” [3 ]。科學素養(yǎng)的提升和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)又是生物課標重點強調(diào)的內(nèi)容。因此學生所具有的生物科學素養(yǎng)是生物學教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)。

生物學教材中包含有豐富的對學生進行創(chuàng)新教育的素材：如探究性實驗、科學史、科學方法等。學生通過學習生物課程，不僅提高了自身的生物科學素養(yǎng)，更重要的是樹立了創(chuàng)新意識。這對他們今后的學習和工作，甚至個人的終身發(fā)展，都將產(chǎn)生積極而深遠的影響。下面從五個方面談?wù)勆飳W教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的一些策略。

1 學習科學史實，增強創(chuàng)新意志

人們在創(chuàng)新過程中展現(xiàn)出來的刻苦、頑強、勇于冒險、實事求是的精神就是創(chuàng)新意志。沒有優(yōu)秀的創(chuàng)新意志，再獨特的創(chuàng)新也將前功盡棄。

生物科學史的知識是學生具有生物科學素養(yǎng)的一項重要內(nèi)容。平時教師可以結(jié)合教學內(nèi)容，介紹科學家的事跡和科學史，讓學生明白：要想有所創(chuàng)造，必須具有良好的科學品質(zhì)和崇高的科學精神。比如，通過學習細胞學說的建立過程、生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程、促胰液素的發(fā)現(xiàn)等內(nèi)容，我們可以悟出科學是在實驗和爭論中前進的；科學工作者既要繼承前人正確的科研成果，又要富有質(zhì)疑和創(chuàng)新精神，身體力行，鍥而不舍，努力推動科學的進一步發(fā)展。

此外，在學習相關(guān)內(nèi)容時，介紹孟德爾經(jīng)過八年的不懈努力，提出遺傳的兩大基本規(guī)律；歷經(jīng)五年的航海旅行，達爾文提出以自然選擇學說為基礎(chǔ)的生物進化理論。通過這些人物精神來激勵學生養(yǎng)成熱愛科學，勇于探索的良好品質(zhì)和堅強的創(chuàng)新意志。

2 掌握科學方法，實現(xiàn)科學創(chuàng)新

“授之以魚不如授之以漁”，對學生而言，方法遠重要于知識本身。生物科學方法又是現(xiàn)代學生具有生物科學素養(yǎng)的一個基本要求。為此教師要積極引導(dǎo)學生參與知識形成過程的認識，學習前人研究生物的一些科學方法，幫助學生實現(xiàn)科學創(chuàng)新。

毫無疑問，欲有效開展科學探究活動，降低創(chuàng)新成本，提高創(chuàng)新質(zhì)量，前提是必須掌握適宜的科學方法。蘊含著生物科學方法的教材內(nèi)容比比皆是：彰顯科學探究一般方法的“生長素的發(fā)現(xiàn)”；突出實驗設(shè)計原則和科學研究一般思路的“光合作用的發(fā)現(xiàn)史”；展示建構(gòu)模型方法的“流動鑲嵌模型”的構(gòu)建等等。教師要引導(dǎo)學生通過閱讀、觀看課件或?qū)嵺`，讓學生跨越時空，重溫科學家的探究歷程，潛移默化地接受這些科學方法，為今后的創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。如教師在引導(dǎo)學生模擬參與孟德爾的豌豆雜交實驗中，可遵循“學習—實踐—創(chuàng)新”的思路，讓學生一邊重溫科學家“發(fā)現(xiàn)問題—推理假設(shè)—實驗驗證”的活動，一邊完成學習任務(wù)，并借此初步認識假說—演繹法。

當然，教師還可嘗試讓學生在解決問題中更好地掌握生物科學方法。筆者曾要求學生畫出動（植）物細胞有絲分裂（或減數(shù)分裂）某個時期示意圖、光合作用示意圖、中心法則圖解、遺傳圖解等，促進學生深入了解模型方法。要求學生回答：“怎樣證明光合作用產(chǎn)生的O2來自水，而不是來自CO2？”、“如何通過噬菌體侵染細菌的實驗，證明噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA？”等問題來檢驗他們對同位素標記法和科學實驗方法的掌握情況。

3 立足實驗教學，激發(fā)創(chuàng)新潛能

生物學科以實驗為靈魂和基礎(chǔ)。實驗?zāi)芰κ欠从硨W生實驗素養(yǎng)高低的重要指標。實驗教學可以有效提高學生的實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新能力。特別是探究性實驗和設(shè)計類實驗，在激發(fā)學生的創(chuàng)造熱情和創(chuàng)新意識上是其它實驗無法超越的。

教學中，教師要盡量用探究性實驗代替驗證性實驗，在設(shè)計、操作、分析中讓學生體會“科研”的感覺。例如，將驗證性實驗“唾液淀粉酶遇高溫會變性失活”改為“探究唾液淀粉酶在不同溫度下活性的變化”的探究性實驗；將驗證性實驗“萌發(fā)的種子呼吸作用產(chǎn)生了CO2”改為“探究萌發(fā)的種子的呼吸方式”的探究性實驗等等。

教師也可以通過改造、創(chuàng)設(shè)一些實驗，鼓勵學生運用已學知識去設(shè)計實驗并積極探索，從而激發(fā)學生的創(chuàng)造潛能。如在實驗“質(zhì)壁分離和復(fù)原”前，教師先提出：（1）課本上如果選用大于或小于0.3g/ml的蔗糖溶液來做實驗，行不行？并說明理由。（2）用適宜濃度的KNO3溶液（尿素溶液、乙醇溶液、葡萄糖溶液等）進行實驗，將觀察到什么現(xiàn)象？為什么？（3）有無其它實驗材料替代紫色洋蔥鱗片葉的外表皮？（4）在證明植物細胞的吸水與失水上有沒有更簡單的實驗？在以上問題串的激發(fā)下，學生的思維被調(diào)動起來，提出了多種富有創(chuàng)造性的想法，通過討論和實驗檢驗，發(fā)現(xiàn)有些想法還頗有實用價值。在做完實驗后，教師可讓學生參照本實驗的原理、方法，設(shè)計實驗測定某成熟植物細胞的細胞液濃度范圍或比較不同植物細胞的細胞液濃度大小。學生獨立思考后，組織他們分組討論，然后提問不同小組的學生闡述各自的實驗方案，最后教師進行點評，師生共同確定最優(yōu)方案。學生可以再到實驗室通過動手操作來進行驗證。如此教學有利于提高學生的科學探究能力、交流合作能力、創(chuàng)新能力等多方面的能力。

4 開展實踐活動，提升創(chuàng)新水平

我們知道，創(chuàng)新成果固然重要，但創(chuàng)新實踐過程更重要。學生要想印象深刻并體驗到創(chuàng)新樂趣，只有通過親自實踐。實踐精神是學生追求生物科學素養(yǎng)的一個重要方面。筆者在教學過程中盡可能給學生留出充裕的時間，去開展觀察、實驗等實踐活動，使學生有充分的看、想、說、練的機會，從而有效地保證學生嘗試創(chuàng)新和提升素養(yǎng)的時空。

比如，學習了“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”這節(jié)內(nèi)容后，筆者要求學生采取小組合作的形式設(shè)計并制作生態(tài)瓶，然后觀察瓶中哪種生物先死亡，哪種生物后死亡，并分析其主要原因。再思考怎樣改進實驗裝置，才能推遲瓶中生物的死亡時間，才能讓瓶中生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進一步提高。學生接受任務(wù)后，興趣很高，動腦動手，交流合作，努力創(chuàng)新，積極實踐。最后，筆者拿出一節(jié)課時間進行各小組間經(jīng)驗交流，并推出最佳設(shè)計方案。這樣學生通過思考、設(shè)計、觀察、分析、交流等一系列實踐活動，思維深度得到了充分的挖掘，不僅更好地理解了生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的原理，還提升了實踐精神和創(chuàng)新水平。

5 重視習題設(shè)計，訓練創(chuàng)新思維

采用超常規(guī)的、獨特的、全新的方法來解決問題的思維過程就是創(chuàng)新思維。它是創(chuàng)新能力的前提和基礎(chǔ)。教師通過精心編制生物習題，訓練學生審題、析題、答題能力，強化學生合作意識，促進學生養(yǎng)成嚴謹求實、一絲不茍的科學態(tài)度，這也是生物科學素養(yǎng)的一個重要教育內(nèi)容。

例如，筆者在自由組合定律教學之后，讓學生完成一道習題：用具有兩對相對性狀（控制兩對相對性狀的基因位于非同源染色體上）的純合子豌豆作親本雜交，問F2中表現(xiàn)型不同于親本的個體占多少比例？學生由于受到課本中孟德爾豌豆雜交實驗?zāi)Ｊ降挠绊懚a(chǎn)生思維定勢，只考慮一種情況（即設(shè)親本基因型為YYRR×yyrr），得出答案為。此時筆者要求學生再認真審題、思考，終于有部分學生想到另一種情況（即設(shè)親本基因型為YYrr×yyRR），得出答案為。接著筆者又“趁熱打鐵”，再問：“剛才你們是怎樣算出的？”學生的解法有：（1）把表現(xiàn)型與親本不同的各種基因型所占比例相加，即YYRR+ YyRR +YYRr+YyRr+yyrr=++++=；（2）把表現(xiàn)型與親本不同的各類基因型所占比例相加，即Y R + yyrr= +=；（3）先求F2中表現(xiàn)型與親本相同的個體所占比例，即Y rr+yyR =+=，再求F2中表現(xiàn)型與親本不同的個體所占比例：1-=。這時教師指出解法一比較復(fù)雜，解法二雖較簡便，但在有多對性狀時容易出錯。解法三簡捷、實用、正確率高，且更具有創(chuàng)造性。

可見，教師在習題教學中應(yīng)注意幫助學生樹立目標意識，引導(dǎo)學生挖掘習題內(nèi)涵，突破常規(guī)，養(yǎng)成嚴謹?shù)膶W習態(tài)度和“又好又快”的思維習慣，激發(fā)學生思維的創(chuàng)造性與靈活性。

總之，素質(zhì)教育的核心和教育工作者面臨的偉大使命是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。在生物學教學中，為了培養(yǎng)出具有生物科學素養(yǎng)的創(chuàng)新人才，我們需要深入理解生物科學素養(yǎng)的內(nèi)涵，認真挖掘生物科學素養(yǎng)的教育內(nèi)容，充分調(diào)動學生的積極性，引導(dǎo)學生大膽創(chuàng)新，勇于實踐。

參考文獻：

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[3]夏衛(wèi)娟.新課程理念下如何提高學生生物科學素養(yǎng)[J].中學生物學，2009，25（5）：63-64.