初中生物實驗探究教學培養學生創新能力的實踐探索

摘要：面對中學生創新能力不足的現狀，初中生物學科應積極承擔創新能力培養重任，利用生物實驗教學資源為學生創造探究契機，以打下創新基礎、喚醒創新意識、營造創新環境、形成創新思維、鍛煉創新能力的思路，深入開發學生創新潛能，促進學生創新能力的生成與發展.

關鍵詞：實驗探究教學；創新能力；培養策略；初中生物

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2024）20-0137-03

收稿日期：2024-04-15

作者簡介：林小玲（1988.11—），女，福建省永春人，本科，中學一級教師，從事中學生物教學研究.

基金項目：2022年度永春縣課題“初中生物實驗探究教學培養學生創新能力的實踐探究”（編號：YC2022-12）.

中華民族偉大復興愿景的提出指出了培養創新人才的迫切性與必要性，而初中是學生創新能力發展的黃金階段，學生的發展正從積累知識技能經驗轉變到運用已掌握知識、原理、方法，客觀、辯證認識世界.基于此，初中生物實驗教學應理性分析學生思維發展變化，以手腦并用探究實驗活動的形式，促進學生積極主動思考、探究、實踐，完成對知識的認識從感性到理性、從形象到抽象的轉變，從而抓住知識本質，促成創新.

1做好知識積累，落實創新基礎

傳統課堂會導致學生創新力不足，根本原因在于學生的探究視角過窄，知識基礎薄弱，創新缺少知識基礎的支撐.因此，教學中還需要調整策略與方法，一方面為學生拓展知識面、豐富知識儲備，另一方面讓學生感受生物知識點之間的聯系，不斷完善知識地圖，使腦海中的知識點有邏輯、有結構.

例如，在人教版七年級生物上冊第三單元“綠色植物的呼吸作用”教學中，為了探究綠色植物呼吸作用過程，本節課設置了三項實驗任務.

實驗一：探究有機物分解時產生二氧化碳與水，利用石灰水中加入二氧化碳變渾濁實驗，引導學生探究出植物種子萌發過程中會產生二氧化碳與水.

實驗二：探究有機物分解過程中是否需要氧氣參與，將萌發種子與煮熟后的種子提前24小時放在廣口瓶中，置于溫暖位置；實驗中，將點燃的蠟燭放置在廣口瓶內，觀察并記錄現象.通過觀察，學生發現種子萌發過程中會消耗氧氣.

實驗三：探究有機物分解時釋放能量，引導學生發現種子萌發會釋放熱量，觀察熱量來自哪里，確定能量的種類以及在細胞哪個結構中完成能量轉化.

本次實驗教學過程中，按照常規流程完成了綠色植物呼吸過程的探索，并將本部分知識與“光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣”知識相結合，使學生理解如何實現綠色植物與生物圈的碳氧平衡，視野得到拓展，也感受到知識并非孤立的，知識點之間相互聯系、生物知識與現實生活之間存在聯系.進而積累豐富的知識，能夠立足扎實的知識儲備生成創新想法，如：光合作用也是綠色植物完成呼吸的重要條件，在非正常光合條件下植物呼吸是否會正常？由此在課后自主設計實驗完成驗證.

2培養實驗興趣，喚醒創新意識

與枯燥的理論學習相比，實驗具有實踐性，學生的興趣更強.但生物實驗還具有時間性與復雜性，諸多實驗現象無法立即顯現，后期需要其他操作維持實驗進行，導致很多學生失去興趣[1].因此，教師需要優化實驗教學過程，激發學生探究實驗現象原理的好奇心與欲望，享受獲得生物知識奧秘的成就感、喜悅感，從而產生創新意識，將自己的想法與理解融入實驗設計與探究中[2].

例如，在人教版七年級下冊第四單元第七章教學結束后，進行模擬探究實驗“酸雨對生物的影響”，實驗過程相對復雜，操作步驟與用品較多.以往多進行演示實驗，為了培養學生實驗興趣由演示實驗轉變為分組實驗.每個小組領取實驗素材：培養皿（2個）、綠豆（60粒）、pH試紙、紗布、玉米種子（10粒）、燒杯、醋、清水、花盆（2個）.為了降低實驗誤差，實驗器材統一購買，保證規格，質量相同.將花盆置于相同的外界條件下，設置實驗保護區域，每個小組做好記號，其中實驗組種子用酸雨澆（醋與清水配制的pH值為4的溶液），對照組種子利用清水澆，每組需要分別記錄實驗組與對照組種子發芽數量、計算發芽率.實驗為期1周，每天均需要觀察種子發芽情況，與其他小組進行交流，分析發芽情況的不同，避免因實驗時間長而感到枯燥.

3鼓勵質疑問難，營造創新環境

初中階段，學生渴望并嘗試著利用掌握的理論知識、實驗方法、實踐技能，認識世界、了解世界、探究世界，對事物的好奇心較強.而初次接觸生物學科，加之通過學習了解到生物與生活之間的聯系，存在諸多疑問想要在生物學習中解決，而這也正是學生創新能力發展的契機.因此，教學中教師可以鼓勵學生質疑問難，促進創新意識的生成.但要想營造創新環境，就要給學生創造充足、開放、自由的空間，避免學生不敢問、不敢表達.

例如，在人教版八年級下冊第七章第一單元教學結束后，進行“觀察鳥卵的結構”實驗.由學生分組完成實驗，借助培養皿、鑷子、放大鏡、牙簽等實驗工具觀察新鮮雞蛋，先后觀察到雞卵的鈍端、卵殼、外卵膜、氣室、內卵殼膜、卵白、系帶、卵黃膜、卵黃、胚盤等結構.學生在觀察實驗中聯系以往所學生物知識，提出諸多問題：

（1）受精卵分裂形成胚盤，但實驗中的雞蛋均是產蛋雞下的，沒有公雞受精怎么會有受精卵？

（2）按照邏輯沒有受精卵就沒有胚盤，那么雞蛋中的小白點又是什么呢？書中的知識點是否存在錯誤？

面對以上困惑，繼續引導學生通過實驗探究問題.將原本的實驗小組以兩組為一隊的形式組隊，其中一組采用產蛋雞下的未受精蛋進行實驗，另一種采用草雞下的受精蛋進行實驗.觀察中發現兩種雞蛋均有胚盤（小白點），由此使很多學生更加困惑，提出以下問題：

（1）兩種雞蛋中的小白點結構是否相同？

（2）雞蛋中哪部分為卵細胞？

為了進一步探究，教師可帶領學生參觀養雞場以及散養草雞的農戶，了解孵化條件，并采集關于雞胚盤的相關材料與信息.經過師生的共同努力，對雞蛋的發育過程、未受精蛋、受精蛋進行了分析，總結出未受精蛋中的小白點由細胞核以及細胞質組成，其并非真正意義上的胎盤，無法發育；而已受精蛋切實存在受精，其胎盤是受精卵在母體內滯留期間分裂產生的細胞，胚盤色濃，也是胚胎發育的部位.因此，教材上的知識并未出錯，受精與未受精雞蛋的胚盤確實存在不同.

4基于改進實驗，形成創新思維

在生物實驗教學中，實驗設計不同，實驗的效果、結論也不同.目前初中教材中的諸多實驗均具有可優化空間，引導學生在體驗實驗過程中形成改進實驗意識，使實驗過程更簡化、實驗探究更深入，有助于啟發學生創新思維，進一步感受生物學科的樂趣以及自身發揮創造力帶來的成就感.

例如，在人教版七年級上冊第三單元第二章教學結束后，進行探究實驗“種子萌發的環境條件”，常規實驗中需要準備兩支試管，均加入半管清水，將3個規格相同的脫脂棉球加入試管中，分別置于水上、水中、水面，并在棉球上放置相同類型的種子.其中，水上種子經過烘烤、水中種子胚胎完整且成活、水面種子胚胎被切除，將一支試管放在室溫0 ℃環境內，一支試管放在寒冷環境內.傳統實驗方案雖能比較溫度、水分以及種子自身條件對發育的影響，但未能體現空氣、光照對種子發育的影響，且操作復雜，不便于學生直觀比較.教師應引導學生對實驗方案進行改進與創新，諸多學生結合以往實驗經驗提出如下改進方案：

采用植物種子、帶蓋罐頭瓶、餐巾紙、小勺、清水、標簽、膠水等實驗器材，在5個帶蓋罐頭瓶中放入餐巾紙，撒下種子，對瓶子進行編號，用膠水將帶有阿拉伯數字1、2、3、4、5的標簽粘在瓶身.其中1號罐不加水，擰緊瓶蓋；2號、4號、5號加適量水，但未浸沒種子，保持紙巾潮濕，擰緊瓶蓋；3號加入半瓶水，擰緊瓶蓋；4號放入冰箱內，其余放在臨近窗戶的桌子上，5號采用黑紙盒罩住.本方案可以更直觀地比較不同條件下種子的發育情況，實驗更具直觀性；且實驗中器材可回收利用，增強學生的節約、環保意識.

5自主設計實驗，鍛煉創新能力

待知識經驗豐富后，教師可以引導學生自主設計實驗，完全突破知識條款以及教材要求的限制，最大程度地實現自我的創新想法，發揮學生在創新上的主觀能動性[3].同時，自主設計實驗過程后，驗證實驗能否達到預期目標，培養學生善于反思的良好習慣，助力創新能力發展形成一個良性循環.

例如，在人教版八年級上冊第五單元第三章教學結束后進行“飼養和觀察蚯蚓”實驗，為了讓學生鍛煉創新能力，告知學生本次實驗的思想與目標，確定實驗時間，由學習小組共同探討實驗方案，最后進行評比，最佳小組的實驗方案在班級內推廣.經過評選最佳的實驗方案如下：提前1周完成蚯蚓采集工作，將蚯蚓放置在大小不同、均被裁掉一節的礦泉水瓶內，為了保證存活，加入具有一定濕度的土壤，完成觀蟲器的制作；采集資料，了解蚯蚓的習性，明確飼養過程中需要注意的事項，如土壤水分、土質、喂食等；準備蚯蚓、放大鏡、棉球、玻璃板、直尺、秒表、粗糙紙等器材完成觀察實驗，觀察按照外形、運動的順序，運動應在粗糙紙與玻璃板上進行，觀察蚯蚓能否運動、運動速度、身體變化等；實驗結束將蚯蚓放回自然.將本方案在全班范圍內推行，學生總結出蚯蚓的生活環境、習性、主要食物、運動方式、身體結構、呼吸、穴居原因等.

學生在回顧實驗時，發現蚯蚓在玻璃上爬行的速度明顯快于粗糙紙上，結合物理學科知識玻璃板上光滑、摩擦力小，得出蚯蚓爬行速度應該慢的結論，有學生提問：出現反常的實驗結果是否因飼養出現問題或蚯蚓爬行較久后過于勞累？為此，其他小組提出改進意見，新增兩條可以使蚯蚓沿直線運動的玻璃槽，一個玻璃槽內灑上水，另一個玻璃槽內鋪上潮濕的紙巾，選擇一條蚯蚓爬行，記錄爬行距離.通過觀察發現初次實驗在粗糙紙上爬行速度慢是因紙干，蚯蚓身體潮濕，被粘在紙上，改進實驗后未出現異常結果，如此一來，實驗不嚴謹、不統一的問題得到處理.

6結束語

綜上所述，培養創新能力是初中生物實驗教學的重要目標.但能力的形成需要時間與實踐，教師應按照科學的教學思路，從知識儲備開始為創新能力的形成打下基礎.開發一切可利用資源，引導學生大膽創新并表達，強化其創新意識，發展其創造力，以實現理想教學效果.

參考文獻：

［1］ 賈貴華.初中生物實驗教學中學生自主探究能力培養[J].學周刊，2022（18）：115-117.

[2] 顧燁.初中生物實驗探究教學培養學生創新能力的實踐研究[J].數理化解題研究，2022（11）：137-139.

[3] 黃淑瑛.初中生物實驗探究教學培養學生創新能力實踐探索[J].當代家庭教育，2021（36）：101-102.［責任編輯：季春陽］