創(chuàng)新生物學(xué)實驗，以提升學(xué)生的創(chuàng)新思維

關(guān)淑鸞

摘要：初中生物核心素養(yǎng)的四方面是指導(dǎo)生物教學(xué)的重要依據(jù)，是基礎(chǔ)教育階段總的課程目標。生物科學(xué)素養(yǎng)和思維創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是初中學(xué)生學(xué)習(xí)生物的主要目標。本文以人教版初中生物課本中的“探究種子萌發(fā)的環(huán)境條件”實驗裝置改進為例，利用學(xué)生身邊常見的廢棄物品做成實驗?zāi)Ｐ停囵B(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，同時也為實驗教學(xué)提供便利。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng) 創(chuàng)新思維 實驗創(chuàng)新

一、生物教學(xué)重在提升學(xué)生的生物學(xué)科素養(yǎng)

生物學(xué)科素養(yǎng)是學(xué)生在解決實際問題時表現(xiàn)出來的價值觀、能力和必備品格，是學(xué)生在學(xué)習(xí)生物學(xué)知識過程中逐漸發(fā)展起來的知識、能力、情感態(tài)度與價值觀的綜合體現(xiàn)，同時也是生物教學(xué)的培養(yǎng)目標。其中包括四點內(nèi)容，即生命觀念、科學(xué)探究、科學(xué)思維、社會責任。生命觀念是學(xué)生在理解并構(gòu)建生物學(xué)概念性知識的基礎(chǔ)上形成的；科學(xué)探究是學(xué)生構(gòu)建生物學(xué)概念的重要方法和途徑，從觀察現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)問題到通過實驗解決問題，并對實驗的結(jié)果進行交流和討論；科學(xué)思維貫穿于科學(xué)探究的整個過程；社會責任則要求學(xué)在掌握了基本生物學(xué)的知識后，有解決生產(chǎn)生活問題的能力。要提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)，特別是注重開展生物探究活動。教材中的探究性活動包括觀察與思考、調(diào)查、探究實驗、資料分析、技能訓(xùn)練、課外實踐等。教學(xué)中充分并靈活運用這些探究活動，能較好地培養(yǎng)學(xué)生的各種能力及科學(xué)態(tài)度和科學(xué)品質(zhì)。

在落實核心素養(yǎng)組織科學(xué)探究時，需要學(xué)生在真實的情境中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析和解決問題。所謂真實的情境，是指生產(chǎn)生活中的實際情境。這需要老師創(chuàng)設(shè)或提供事實性的資料來幫助學(xué)生分析和解決問題，這不僅可以讓學(xué)生在知識方面達到教學(xué)目標，也能夠培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，培養(yǎng)他們對科學(xué)探究的理解，培養(yǎng)他們的社會責任。同時將課堂知識轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)生活的能力，解決生活中遇到的實際問題。實現(xiàn)生物教學(xué)來源于生活并指導(dǎo)生活的真正意義。

二、結(jié)合教材，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

目前社會對于創(chuàng)新人才的需求量很大，對人才的創(chuàng)新能力要求也越來越高，所以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新技能，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，已成為現(xiàn)階段發(fā)展的需要。因此，老師除了自己要不斷地加強學(xué)習(xí)外，還要培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的中學(xué)生。提高學(xué)生科學(xué)探索、勇于創(chuàng)新的能力，對于學(xué)生發(fā)展和社會進步都具有重要的意義。

我們在平時的教育教學(xué)中，要從不同角度、采用不同的方式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力。在教學(xué)過程中要注意培養(yǎng)學(xué)生收集和處理科學(xué)信息的能力，獲取新知識的能力、分析與解決問題的能力、交流與合作的能力，特別是創(chuàng)新精神和實踐能力等探索能力；培養(yǎng)學(xué)生具有良好的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)品質(zhì)，以及正確的價值觀。另外，核心素養(yǎng)的落實還要做到實踐育人，學(xué)生能力和品格的培養(yǎng)關(guān)鍵在實踐。

三、結(jié)合“探究種子萌發(fā)的環(huán)境條件”實驗教學(xué)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識

（一）實驗背景和改進的基本思路

《種子的萌發(fā)》是人教版七年級生物學(xué)上冊重點內(nèi)容，探究種子萌發(fā)的環(huán)境條件是人教版生物學(xué)七年級上冊教學(xué)中必做的實驗之一，這個實驗是七（上）探究實驗的核心實驗，目的在于培養(yǎng)學(xué)生控制變量，設(shè)計對照實驗的能力。

依據(jù)課標要求，學(xué)生分組設(shè)計控制一個變量的實驗裝置，這樣至少需要三套裝置，然后匯總得出結(jié)論。傳統(tǒng)實驗裝置的缺點是：玻璃器材易碎，瓶蓋擰緊后不易打開，需要多組實驗裝置進行對照實驗。

實驗教學(xué)中本人帶領(lǐng)學(xué)生認真分析課本中實驗裝置，并對會考真題中的實驗?zāi)Ｐ瓦M行改造，利用礦泉水瓶，冰淇淋盒蓋，玻璃棒，橡皮筋等進行實驗裝置的改進和創(chuàng)新。

具體構(gòu)成器材和操作步驟如下。

構(gòu)成器材（如下）：礦泉水瓶、冰淇淋盒蓋、玻璃棒、橡皮筋、剪刀、解剖針等。

操作步驟：①先在冰淇淋盒蓋上用剪刀剪成十字花小孔，以便玻璃棒可以穿過。②在中間孔周圍用解剖針打放射狀扎小孔。③將玻璃棒從中間穿過，并用黑色皮筋固定小托盤上下兩端。④三個托盤為一組，每個托盤內(nèi)放入同種且數(shù)量相同的種子。⑤將做好的裝置放入改造后盛有一定量水的透明礦泉水瓶中。⑥兩組裝置互為對照，一組放在遮光柜子中，一組放在冰箱內(nèi)冷藏。具體操作過程如下圖。

（二）科學(xué)方法與原理

依據(jù)教材提示，本實驗中對于種子萌發(fā)的環(huán)境條件主要有三種，即水分、溫度、空氣，利用制作好的實驗裝置可以完成這幾個環(huán)境條件的探究。裝置中的最上層接觸不到水，進而探究種子的萌發(fā)是否需要水分；中間層托盤內(nèi)的種子通過小孔既能接觸到水，又能接觸到上方空氣，一組放在遮光柜子中，一組放在冰箱冷藏柜中，進而探討種子的萌發(fā)是否需要適宜的溫度；最下層托盤中種子完全浸沒在水中模擬缺少空氣的特點。通過兩組實驗裝置就可以同時探究影響種子萌發(fā)的三種不同環(huán)境條件。

（三）改進后實驗裝置的效果評價

實驗裝置應(yīng)用后，學(xué)生每天觀察記錄種子萌發(fā)的情況并進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，結(jié)果發(fā)現(xiàn)中間層種子的萌發(fā)效果明顯，上下兩層種子沒有萌發(fā)或萌發(fā)數(shù)量極少。通過兩組對照實驗，最終得出實驗結(jié)論種子萌發(fā)的環(huán)境需要一定的環(huán)境條件即水分、溫度、空氣等。

（四）創(chuàng)新后的實驗裝置創(chuàng)新點和優(yōu)勢

1.實驗裝置由原來的圓形玻璃瓶，改造成新型裝置，避免了玻璃瓶不穩(wěn)且易碎等缺點。

2.裝置材料中用到礦泉水瓶、冰淇淋盒蓋、玻璃棒、橡皮筋等廢棄物品，取材容易，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，對生活廢品進行利用有利于環(huán)保，節(jié)約實驗成本的同時可以保護環(huán)境。

3.該設(shè)計體現(xiàn)了探究實驗的三個原則：設(shè)置對照、減少誤差、控制多個變量，對比觀察效果很好。學(xué)生可以利用裝置分成不同探究小組，分別對黃豆、綠豆、黑豆、紅豆等進行三種條件的探究，并分別設(shè)置低溫對照組。具有易于觀察，操作簡單，方便實用等特點。

4.該裝置適于探究式教學(xué)，有利于學(xué)生主動參與，合作交流，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和觀察能力，同時能增強學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象的處理能力。

5.該裝置除本實驗外，還具有其他探究功能，如探究光及種子自身條件對種子萌發(fā)的影響實驗等。

四、啟示與反思

以探究種子萌發(fā)的外界環(huán)境條件為主線，通過探究實驗的裝置創(chuàng)新與實驗教學(xué)的融合，讓學(xué)生親自體會發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的樂趣。養(yǎng)成敢于創(chuàng)新、大膽想象的思辨習(xí)慣，進而落實生物學(xué)科素養(yǎng)，發(fā)展科學(xué)思維，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。從科學(xué)探究走向科學(xué)實踐，對于種子萌發(fā)所需要的一般環(huán)境條件的掌握更加深入，學(xué)生對科學(xué)方法的理解和掌握也呈現(xiàn)上升的趨勢。這對其今后將生物學(xué)知識用于生活實踐具有重要的指導(dǎo)意義。

參考文獻：

[1]朱正威，趙占良.普通高中生物課本選修1（生物技術(shù)實踐）[M].北京：人民教育出版社，2007：18—19.

[2]趙占良.關(guān)于核心素養(yǎng)落地的幾個問題[M].北京：人民教育出版社，2018.

[3]黃桂瓊.種子萌發(fā)需外界條件實驗裝置的設(shè)計與改進[J].中學(xué)教學(xué)參考（理科），2011年第23期.

[4]劉萍，南蘭蘭，劉艷，楊智偉，劉丹丹.幾種探究種子萌發(fā)條件實驗裝置的設(shè)計與分析[J].生物學(xué)教學(xué)，2017年第42卷第4期.