指向学生初中生物实验教学创新素养的研究

摘要：生物实验教学是生物教学的重要部分，在初中生物教学中起到良好的辅助教学功能。通过探究实验、演示实验、模拟实验、拓展实验等创新研究，可以促进师生思维深度和广度的培养，增强培养学生创新素养的责任感和使命感。为此，我们着重从创新人格、创新思维和创新方法三个方面入手，培养学生的创新素养，从而增强学生适应未来社会发展要求的各种能力。

关键词：生物实验、创新素养

针对生物实验教学，我们从实验材料、实验设计方案、拓展模拟、构建生物模型、发散思维观察等几个方面进行改进和创新，以达到提高实验教学的有效性。

   一、精选实验材料、突显高效课堂

   生物实验要想取得理想的效果，材料的选择至关重要，结合当地情况，只要用心，总能找到合适的实验材料，达到意想不到的惊喜。例如，我们在人教版七年级生物上册第三单元第三章《绿色植物与生物圈的水循环》中的实验：“观察叶片的结构”中的第三个实验内容，教材要求学生制作蚕豆叶片下表皮临时装片，观察叶片的下表皮、保卫细胞和气孔并画图。这个实验有助于培养学生制作临时装片的能力、画图能力，对于学生理解“水分是通过气孔散失的”具有重要意义。

实验原型中的不足之处：课本介绍的操作方法是要求学生用镊子撕取叶片下表皮并制作成临时装片。事实上学生分组实验过程中往往遇到以下困难：课本介绍使用蚕豆的叶片进行观察，而蚕豆在我们临沂地区并不常见，取材较困难。在平时的实践过程中我们往往用菠菜替代，但用菠菜进行实验时，菠菜叶的下表皮与叶肉结合紧密，难于分离，加上学生用镊子操作不熟练，难以撕取到符合实验要求的透明薄膜，实验的成功率较低。对此，我们师生决定自己寻找更为合适的实验材料。为此，我们查阅了大量的资料并进行了相关的实验，对实验进行了两点改进：

1、实验材料改为韭菜。韭菜比较适于撕取叶片下表皮，而且非常常见，易于取材。

2、改进撕取叶片下表皮的方法。课本介绍的镊子撕取方法对于很多学生来说难以操作，我们选取韭菜进行实验时，将新鲜叶片的背面向里折叠，然后从折叠处轻轻撕拉，折断处有白色薄膜（即下表皮），操作简单且宽度适宜。

实验器材：显微镜、载玻片、盖玻片、镊子、清水、滴管、韭菜叶（新鲜的）、纱布、吸水纸。

实验过程：

1、制作叶表皮的临时装片

在载玻片中央滴一滴清水，将新鲜叶片的背面向里折叠，然后从折叠处轻轻撕拉，折断处有白色薄膜（即下表皮），将其用镊子放在载玻片的水滴中展平，盖上盖玻片，制成临时装片。

2、用显微镜观察临时装片

将制好的临时装片放在低倍镜下观察，除可以看到许多形状不规则的表皮细胞外，还可看到成对的半月形的保卫细胞以及由保卫细胞间隙所形成的气孔。

在寻找并选取多种材料的过程中，我们师生选过多肉、冬青、黄杨、韭菜，最后觉得多肉、韭菜的撕取方法最简单，更快捷。实验改进后，减少了准备实验的难度；取材及方法改进后，使得整个实验变得简单、容易，学生的可操作性有了很大提高，实验的成功率也有了相应的提升，大大提高了整个实验课堂的效率；同时也激发了学生的求异思维，也让他们体验到科学就在身边，离我们并不遥远。

   二、优化实验设计、激发创新思维

在生物实验教学中，我们需要让孩子们在探究中收获成功，让他们体验到探究过程中成功带来的喜悦，而对教材中的实验过程进行改进、创新，会让孩子们更有成就感、获得感。例如，在人教版七年级生物上册第三单元第五章第二节《植物的呼吸作用》中的第二个演示实验“种子的呼吸作用释放了二氧化碳”。该实验探究了生物体进行生命活动时，发生了某些物质变化，即植物在呼吸过程中有二氧化碳释放出来。由于二氧化碳是一种无色无味的气体，看不见摸不着，通过该实验，可以让学生直观的感受呼吸作用释放了二氧化碳，帮助学生更好的理解呼吸作用。实验原型：

不足之处：1.原实验装置复杂，不易携带。2.实验操作繁琐。该实验装置使用灌水排气法，从组装到完成，操作复杂。3.气密性不好。释放的二氧化碳会从漏斗口逸散，会降低瓶内二氧化碳的浓度。4.该装置不能连续使用，无法保证平行班的开课，既增加了工作量又浪费了实验材料。5.未设置对照实验。不能说明是“活的”才有呼吸作用，也不能说明呼吸作用是生物的共同特征。故我们对实验装置、材料进行了创新并设置了对照实验：改进后的实验装置如下图所示：

实验原理 ：植物呼吸作用产生的二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊。

实验器材：新鲜和煮熟的果实、种子和茎、塑料瓶（同一规格）、注射器、盛有澄清石灰水的小烧杯。

实验过程：1.将等量煮熟的和新鲜的果实、种子和茎分别装入三个塑料瓶中，加盖拧紧，贴标签。 2.一段时间后检验瓶中气体成分的变化：（1）先用三支注射器分别抽取10ml澄清的石灰水，再分别插入装有新鲜果实、种子和茎的塑料瓶中；乙插入到装有煮熟果实、种子和茎的塑料瓶中。（2）用三支注射器分别从三个塑料瓶中抽取10ml气体，轻摇晃注射器使瓶中气体与澄清石灰水充分混合，观察现象：发现装有新鲜的种子、茎、果实的装置中澄清的石灰水变浑浊；装有煮熟的三个的装置中澄清的石灰水未变浑浊。

实验改进、创新后优势：1.简化了实验器材，只用到饮料瓶、注射器和石灰水，器材容易获得，易操作，可清楚的观看实验现象，效果明显。2.改进了操作方法，将注水排气法改为注射器抽气法。3.增设了实验材料，将原来的种子实验材料扩展为根、茎、叶、花、种子、果实。4.设置了对照实验，使实验结果更具说服力。

实验改进后，实验装置变的简单，实验器材来源于生活，容易取得，而且节约了成本，使学生觉得生活中的许多材料都可以用来做实验。实验操作简便，实验效果非常明显。改进后的实验设置了对照实验，更有利于学生理解呼吸作用产生了二氧化碳。实验在短时间内可重复操作，有利于教师进行多班教学。

三、拓展模拟实验、提升创新素养

生物学知识有时候很抽象，单凭观察材料，不易理解掌握。我们需要利用一些简单易懂的材料巧妙化解抽象的知识，例如：巴斯德的鹅颈瓶实验是八年级上册第五单元第四章第二节《细菌》中涉及的内容。他通过实验向人们证实了肉汤的腐败是由空气中的细菌造成的，从而推翻了一直以来禁锢人类思想的自然发生论。

探究“细菌的发现”时涉及到巴斯德的鹅颈瓶实验，但是教材中只有简短的文字介绍和图片展示，并没有形象地体现出鹅颈瓶的精妙之处。在以往的教学当中，大部分教师也只是通过视频或者动画向学生展示鹅颈瓶实验的过程和结果。而在课后辅导时发现，部分学生并不能透彻理解此实验。因此，我们认为有必要设计一个切实可行的方案，将鹅颈瓶实验的精妙之处展示给学生，引导学生将知识理解透彻，同时体会科学家们探索之路的艰辛，学习他们勇于探索的精神，所以，我们在课堂教学中拓展了这一模拟实验。该实验需要将一个直颈瓶设计成鹅颈瓶，我们最初找了化学老师帮忙用玻璃管烧成弯曲的形态，但是口太小，效果不明显，于是我们利用了可伸缩波纹管，其管口粗，操作简单，现象明显。实验器材：两个平底烧瓶、酚酞试剂、澄清的石灰水、可伸缩波纹管。实验过程：

1.将两个烧瓶内放入等量的石灰水，把管子套在两个瓶子口，一个设计成直筒状、另一个设计成弯曲状，如图所示：

2.用喷壶内放入一定量的酚酞，向两个装置上方喷洒，模拟空气中的细菌，如图所示：

3.观察两个装置中的液体的变化，如图所示：

现象：因为直颈瓶可以落入酚酞，所以石灰水变成紫红色；鹅颈瓶虽然可以接触空气，但酚酞无法进入瓶内，所以其内的液体没有变化。用此模拟直颈瓶中有细菌进入，会导致食物腐败，鹅颈瓶装置虽与外界接触，但细菌无法进入，食物新鲜。本模拟实验创新的优点：

1. 设置了对照实验，实验现象明显。2.实验装置简单轻便，便于携带。可操作性强，可以多个班级循环实验。3.将抽象的知识直观化，易于学生理解。

一个化学小实验可以巧妙的化解这节课的一个抽象问题。所以，在教学过程中，我们老师应该尽可能的利用身边随手可得的材料，或模型，或简单的演示实验等，使我们的教学活起来，使我们的学生动起来，使我们我们的课堂多姿多彩！

四、开发演示实验、丰富七彩课堂

教育心理学认为：“每个学生都具有某种程度的创造潜能，为创造性而教，发展学生的潜能，已成为当今教育的主要目标之一”。生物学中各种教学模型的制作，是发动学生利用周边的各种材料进行加工再利用，学生在亲自参与制作生物模型以及运用模型演示生物知识的过程中，不仅能加深对知识的理解，巩固和掌握所学知识，丰富了课堂；更能使自身的动手能力得到培养，从而更好地开发与训练自己的创造力和创新思维。让学生在简单有趣的制作中求知、求新，用巧手、智慧丰富七彩课堂，在快乐中学习，实验制作中成长。例如：酵母菌发酵是人教版八年级生物上册第五单元第四章《细菌和真菌》中第五节《人们对细菌和真菌的利用》的一个演示实验。酵母菌在我们的日常生活中用途广泛，主要用发酵做馒头、面包等面食，还可以用来酿酒，很具有代表性。本实验在教材中属于演示实验，通过实验可以直观地向学生展现酵母菌的发酵现象，学生在实验过程中会清楚的观察到瓶内液体中有气泡产生，并发现气球会慢慢的胀大，说明酵母菌的发酵过程中产生了气体，会使馒头、面包等食物暄软多孔。该演示实验不足之处表现在：一是原实验装置未设计对照实验；二是本实验仅能证明酵母菌发酵产生了气体，但不能证明该气体是二氧化碳。授课过程中，我们引导学生发现实验的不足、并将实验进行创新、改进，以小组为单位进行实验。下面是一组同学改进后的实验装置，如图所示：

该组同学一是将实验材料锥形瓶改用学生平时容易收集的饮料瓶、增加了实验器材：注射器和石灰水，用来验证二氧化碳；二是改进了操作方法，将塑料瓶瓶盖上，打上空，插入吸管，上端套上气球，瓶盖其他部位可插入抽取了一定量石灰水的注射器针头，以便一段时间后采用抽气法验证产生二氧化碳。三是增设了一组实验装置，设置了对照实验。

实验原理： 酵母菌的呼吸作用产生二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊。

实验器材：酵母菌、汤匙、气球、塑料瓶（同一规格）、注射器、小烧杯（盛有澄清的石灰水）。

实验过程

1.将等量温开水分别装入两个塑料瓶1号、2号内，贴标签。

2.在两个塑料瓶内加入等量的葡萄糖溶液、温开水，1号瓶内加入两勺酵母菌，2号不做处理，将插有吸管的瓶盖盖紧，将气球套在吸管上并扎紧，将抽取了十毫升的石灰水的注射器扎入瓶盖。

3.一段时间后，观察小气球的变化，并用瓶盖上的注射器分别从两个塑料瓶中抽取10ml气体，轻摇晃注射器使瓶中气体与澄清石灰水充分混合，检验装置中气体，观察石灰水的变化。

现象：1号小气球胀大；澄清的石灰水变浑浊；2号小气球无变化；澄清的石灰水未变浑浊

让学生参与开发演示实验过程，加深了学生对知识的记忆和理解 ，培养了他们动手能力和创造力，同时丰富了教学资源，起到了很好的辅助教学效果。改进后的实验设置了对照实验，更有利于学生理解是酵母菌分解葡萄糖产生了二氧化碳。

五、开放发散思维、挖掘思维广度

在实验教学中，利用设计开放性的探究问题和可选择性的学习任务，最大限度的开发学生发散思维，有深度的进行思维碰撞，构建开放式的教学模式，呈现充满多元化的思维成果。例如：在学到《鸟的生殖》时，我们让学生查阅资料，发挥自己的想象力，探究如何证明卵壳上气孔的存在，在学校内进行了比赛。下面主要介绍一些学生的“奇思妙想”：

方法1、实验器材：烧杯、50-60℃的温水、鸡卵。方法步骤：将鸡卵浸没在50-60℃的温水中，看卵壳上有小气泡产生，说明卵壳上有气孔。

方法2、实验器材：烧杯、沙子、铁架台、石棉网、酒精灯、打火机、鸡卵。

方法步骤：将鸡蛋放在装有沙子的烧杯中，加热，鸡蛋表面有液珠冒出。

方法3、实验器材：手电筒、清理干净的鸡卵卵壳。方法步骤：将鸡蛋钝端敲破，内部结构清除，将卵壳罩在手电筒光束中，观察气孔。

方法4、实验器材：胭脂红（俗称“洋红”）、煮熟的鸡卵。方法步骤：将胭脂红溶解于水中，鸡蛋煮熟之后马上将水倒掉，在染料中浸泡几分钟取出，放置一夜，观察内部是否染色。

  “人的大脑就像一个沉睡的巨人，他比世界上最强大的电脑还要强几千倍”。放手让学生独立思考解决问题，他们总会给我们惊喜。

   总之，生物实验是贯穿生物学知识的重要组成部分，通过对实验活动的积极创新开展，必将进一步促进学生科学素养的提升，培养学生用科学的思维方法解决生活问题、社会热点问题，将科学实验与生活实践密切联系，将探究精神的种子散播到每一位孩子的心田。