“提高全体国民的科学素养和培养具有创新精神、创新意识和创新能力的人才”,这是基础教育改革的一个主要目标。
诺贝尔奖获得者朱棣文曾说:“要想在科学上取得成就,最主要的一点就是学会用和别人不同的思维方式,用别人忽略的思维方式来思考问题,也就是说要有一点创新性。”创新精神、刨新意识和创新能力的培养是相当重要的。本文结合日常的教学实践,探讨高中生物新课程教学中如何进行创新教育。
一、重视学生非智力因素的培养,促进创造性人格形成
心理学研究表明,与智力相比,创造力受兴趣、动机、情感等非智力因素制约更大,培养创新能力的过程与培养非智力因素,促进学生创造性人格的形成有明显的同步性。因此,在教学中应做到以下两点。
1.培养学生对生物学的兴趣,激发学生的创造欲
生物学是一门实验科学,在实验教学中,一方面要创造条件把教材中设备简单、操作方便且安全可靠的演示实验改为边讲边做实验,增加学生的动手的机会。这样,在加强实验能力的同时,提高了学生的学习兴趣。另外一方面,把部分的验证实验改为探究性实验或是从探究一个问题改为探究另外一个问题,以发展学生的创造思维。要培养学生求知欲,教学中应准确把握“量”和“度”,努力引导学生运用已获得的知识,“跳一跳”去掌握难度较大的知识,突破教学上难点,这样跳起来品尝果子,使学生沉浸在成功的喜悦中,可以为大面积提高教学质量奠定基础。如学生在高中做过了植物细胞吸水和失水的探究实验,又学习了质壁分离与复原的有关知识后,可以换个角度探究某植物细胞液的浓度、细胞死活、原生质层和细胞壁伸缩性的大小等等。在新课程中,教材重视介绍生物学的新发展和科学历程,这些内容可以和生活实践相结合应用于生物教学中。如:克隆动物研究、转基因的食用油、流感病毒基因组的研究等,特别是生物科技成果对解决粮食危机、人口剧增、环境污染、资源开发的不合理等方面显示的巨大作用,以及生物科学方面还有很多有待于人们去探索的未知领域。比如艾滋病和癌症的攻克等其他的一些疑难杂症的治疗都要依赖生物科学的的发展与进步。这些都能激发学生的学习兴趣,有利于学生产生创造欲,培养其创新精神。
2.培养学生顽强的意志和创造性人格
理论联系实际是生物学教学的重要原则之一,贯彻理论联系实-际这一原则,可以真正地使学生理解掌握生物学的知识与原理,提高运用能力。在教学中不仅要通过举例联系实际,而且要联系学生周围的实际,特别是让学生走出课堂,走向社会,自己去调查。这样学生可以获得在课堂上获取不到的知识、信息,在实践中进行创造性学习。比如利用暑期时间,在教师的指导下,学生在已有的知识基础上,确定一个切实可行的创新课题,利用学校或者是校外机构的实验条件,开展创新课题的研究。如学习了遗传基本规律等有关知识后,让学生利用课余时间进行社会调查,了解某种遗传病的发病几率和发病的原因等等。在进行调查和实验过程中,肯定会遇到很多实际困难,学生就得想办法去克服,既可培养学生顽强意志,又可培养创新精神。生物新课程教材上有很多生物科学发展史,教师在讲课过程中,要有意识地讲述科学家为探索生命的奥秘付出的精力、甚至献出了宝贵的生命,做出了杰出的贡献。他们在科学探究中取得的成就,都是不断探索,不断创新的结果。光合作用的探究和生长素的发现过程就是如此。
创新人格的形成,还须在长期的社会实践中养成习惯定势。这种定势是创新能力形成的生理和心理基础。在日常生物教学中,要有意识给学生创造宽松的创新空间,经过长时间锻炼和培养,就能促进创造性人格的形成。在今后的学习中,他们会不断表现出自己的创新性格与能力,总会发现有别于其他人的一些见解和新思维,然后饶有兴趣地不断探索,在各种困难与打击中表现我强大的抵抗力和创造性。所以说培养学生勇于创新、不怕困难和挫折的顽强意志,形成具有独立、挑战精神的创造性人格,这是培养学生创新能力的前提。
二、巧设问题情境,有利于培养学生创新能力
现代科学之父的爱因斯坦指出:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要,因为解决一个问题仅仅是一个数学上的或实验上的技能而已,而提出新的问题,新的可能性,从新的角度去看旧的问题,却需要有创造性的想象力,而且标志着科学的真正进步。”在新课程的课堂教学中,要善于挖掘教材内容,创设问题情境,诱发学生进入更深层次的思维活动,对学生产生创新意识和培养创新能力无疑是非常有帮助的。笔者对《DNA是主要的遗传物质》高考复习教学进行了这方面的尝试。
高考复习不能是简单的重温所学的知识,更应是培养和提高能力的过程。《DNA是主要的遗传物质》一节内容中有两个证明DNA是遗传物质的经典实验—“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的试验”,学生已经了解实验的设计思路、过程和结果之后,就可以引导学生从实验中发现以下问题:
第一,加热杀死的s型细菌仍具有使R型活菌转化为S型细菌的能力,说明了其中肯定保留了完整的“转化因子”即DNA,那么加热对s型细菌有什么影响呢?学生可能很快会想到:加热使蛋白质变性,蛋白质是生命活动的体现者,所以不会表现出生命现象。而对细菌的DNA又有什么影响昵?引导学生来分析,用DNA酶处理s型细菌的DNA,会使DNA分解,结果不能使R型细菌发生转化,同时说明加热不会使DNA分解,也只使DNA发生变性,而这种变性只使DNA氢键断裂,变成单链,并不涉及其他化学键的断裂,并且这种变性在一定的条件下是可以恢复的,即两条彼此分开的链可重新结合,所以加热杀死的s型细菌仍然具有使R型细菌发生转化的能力。这时还可以进一步来探索这种变性与哪些碱基的含量有关,因为鸟嘌呤和胞嘧啶之间以三个氢键连接,所以通常能在高温中生存的生物G-C含量越高。
第二,引导学生分析实验过程中的这两步:将加热杀死的s型细菌注射到小鼠体内,小鼠不会死亡。将无毒性的R型细菌和加热杀死后的s型细菌混合后,注射到小鼠体内,小鼠死亡。从这又能提出:转化的实质是什么?然后进行分析,要使R型活菌转化为s型细菌,即S型的基因在R型体内得以表达,说明了转化的实质就是s型菌的DNA分子进入了R型细菌体内,并且整合到R型细菌的DNA分子上,但不能进入小鼠细胞内。接着还可以结合一些广告上宣传语“核酸营养液可以修补缺损的DNA。”真有这样强大的作用吗?学生根据所学的知识可知,DNA是大分子物质是不容易进入细胞内的,一般要经过消化后吸收,再从核酸在生物体内的含量和组成元素上进一步分析,广告宣传值得怀疑。这样不仅能改变复习课的枯燥,而且能极大地激发了学生学习的兴趣,深化了所学知识,培养了学生的思维能力,与现实生活相联系,提高了解决问题的能力。
第三,在“噬菌体侵染细菌的实验”中要用到放射性同位素35S和32P标记噬菌体的蛋白质和核酸,在这儿又可以引导学生
来分析如何对噬菌体进行标记,学生会轻易回答用含35S和32P的培养基进行培养即可。但是病毒是不具细胞结构的,不进行独立的代谢,所以直接用一般培养基不能培养,因而只能首先培养细菌使之被标记,然后再用噬菌体侵染该细菌从而被标记。这样又加深了学生对病毒的认识。
创设问题情境,不仅仅是教师设疑,学生回答,更重要的是教师还应该创设一种促使学生提出问题的情境。启发学生学会发现问题。营造问题情境的关键是教师,教师要成为学生头脑里火种的点火者,而不是灭火者。学生提出问题,教师循循诱导,适时点拨,这样不仅可以达到举一反三、触类旁通的复习目的,而且还可以提高学生分析问题、探究问题,创新性的解决问题的能力。
三、充分发挥学生主体作用,努力营造创新氛围
心理学认为,创造过程是一个自我控制自发的释放过程,适宜创造力发展和表现的条件是要有实现和保障学生的心理安全和心理自由的环境。因此,在新课程生物教学中,要充分发挥学生的主体作用,培养学生的探究意识,注重学生主体意识的树立,努力营造民主、和谐和发展的创新氛围。
教育的根本的目的是育人。新课程要求教师要以全新的教育理念,“一切为了学生,为了一切的学生。”创造适合学生的教育,而不是创造适合教育的学生。贯彻以学生为主体,教师为主导,以培养学生创新精神为主线的思想。如在“叶绿素提取和分离”实验中。若按教材上介绍的实验材料:菠菜来做,则效果往往不好,看不清叶黄素。可以让学生自己去找找其他绿色植物来替代,学生试了好几种,发现换用空心莲子革,效果特别得好。不仅能节约实验经费,还能使学生感受到创新的乐趣,在这过程中,可以避免教材或教师如何说,学生就如何做。否则,会束缚学生创新意识的形成,不利于培养学生的创新能力。在学生做实验的过程中,要注意创造和谐的、宽松的、民主的教育环境,充分调动学生主动性。还可以让学生自己组织实验小组,采用讨论式、竞赛式等完成实验过程,相互学习各自的长处,这样能够在有限的教学时间内,最大限度地扩大本实验的内涵,把合作学习、研究性学习结合在一起,把学习的主动权还给学生,让学生真正成为学习的主人,而教师只是充当主导的作用,从而把学生培养成为创造地进行认识与实践活动的主体。
四、科学的方法有利于学生创新能力的培养
在新课程教学中,非常重视“授之于鱼”,更要“授之于渔”的教育理念。科学的方法是人们认识客观世界,获得知识,探索真理的工具。科学方法有经验性科学方法,如观察方法、实验方法、调查方法、测量方法等,理论性的科学方法有:分析、归纳、综合、演绎、类比等逻辑思维方法。只有掌握和灵活运用各种科学方法,才能提高学生创新能力,才有可能有更大的科学发现。如孟德尔在遗传学领域取得重大的成就,摩尔根发现基因在染色体上就与他们独特地、创新性地使用假说一演绎法有根本的关系。不然为什么很多人在研究,只有他们取得了重大的成果呢?所以教师在教学过程中,除了要注意传授给学生基本的科学方法外,教师自身在教学过程中也要注意使用不同的教学方法。高中生物内容比较抽象,学生没有感观经验,如果只是说教,可以说有时是“寸步难行”。这时候多采用演示实验、板画、生动形象的比喻等教学手段,还可以利用生物模型、挂图、投影机、多媒体教学等一些有效的教学媒介,强化抽象与形象相结合,创设情境,使学生在愉悦的氛围中接受信息,使抽象的问题具体化。形象化,有利于学生在认识知识原理本质的基础上,点燃学生创造的火花,对培养学生创新能力也是非常关键的。
总之,相对于传统教育而言,创新教育是一种超越式教育。相对现存教育而言,创新教育是一种主体教育。相对于应试教育而言,创新教育是一种健全人格教育。相对素质教育而言,创新教育是高层次的素质教育,培养的是人类最高体现的创造素质。所以说,创新教育能体现新课程的理念,并且是人类教育史上的最高级的阶段,也是素质教育最高形式的实践模式。
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