关于生物实验中创新思维的一点思考——从一个生物实验教学的案例说起

关于生物实验中创新思维的一点思考——从一个生物实验教学的案例说起

向婷

湖南省洪江市黔阳一中 

摘要：生物学科是一门实验性极强的学科，许多生物学结论都是在实验中获得，通过生物实验，学生可以提高问题解决能力、创造性思维和实验设计能力等方面的创新思维能力。因此，在生物实验中，教师应该注重引导学生主动思考、自主探究，同时提供充分的实验材料和设备，鼓励学生进行创新实践和探索。

关键词：高中生物     实验教学     创新思维

生物实验是培养学生创造性思维和实验设计能力等方面的创新思维的重要途径之一，可以为未来的科学研究和创新奠定坚实的基础。

在高考中，实验设计能力和创新能力也是重要的考核内容之一。高考生物试卷中通常会涉及到一些实验设计题目，需要考生具备扎实的实验基础知识和实验设计能力，能够熟练掌握各种实验器材和仪器的使用方法，能够分析实验结果，得出科学结论。此外，试卷中还会涉及到一些创新性问题，要求考生运用所学的知识和思维方法，解决实际问题，提出创新性的解决方案。这需要考生具备较强的创新思维能力，能够灵活运用所学的知识和思维方法，发现问题，提出解决方案，并进行实验验证。关于实验设计能力和创新能力，需要老师在平时的学习中注重培养和提高。

一、实验的改进与实施：

人教版高中生物必修二P6页第一章第一节中的实验《性状分离比的模拟实验》是一个对上述内容进行实践的好案例。

（一）实验原理

进行有性生殖的生物产生配子时，成对的遗传因子会发生分离，产生比例相等的两种配子。受精时，雌雄配子随机结合，杂合子自交后代会出现一定比例的性状分离。

（二）实验器材

奶茶饮料的塑料瓶、吸管                  四种不同颜色的珠子

装置说明：如下图所示，本装置两个瓶子分别模拟雌雄生殖器官，每个瓶子放入数量相等的两种颜色的珠子，模拟比例相等的两种配子。通过把瓶子倒置随机摇动瓶子的形式产生珠子组合，模拟雌雄配子的随机结合。

所有器材进行组装                         进行实验操作

（三）实验创新与改进

1.原实验不足

（1）学生抓取小球时难以做到完全随机，甚至有同学为了实验结果接近理论比值，故意“选球”，这就违背了实事求是的科学研究精神。

（2）抓取小球后，总有学生忘记放回原小桶导致较大的实验误差。

（3）用无盖小桶进行操作时，会在摇匀的环节出现小球掉出小桶的情况；使用带盖小桶时，则每次操作都要揭开和盖上盖子，50到100次的重复操作，耗时较长。

（4）实验器材搬移困难，使用有限。

2.创新与改进

（1）取奶茶等饮料的塑料瓶，材料易得，低碳生活，废物利用，成本低。

（2）杯子自带孔，无需打孔，吸管与瓶子固定，制作简单，提高学生动手的兴趣。

（3）操作方便，排除人为干扰，减小误差，速度快，耗时短。

（4）装置透明，操作过程中方便观察。还可模拟两对相对性状的杂交实验等情况，做到“一器多用”。

（四）实验过程

为了更好的达成教学目标，对实验的开设时间进行了调整，安

排在学习完减数分裂之后。在正式实验之前，提前布置好了预习任务，要求实验小组内所有成员熟悉教材实验步骤，提前分好工。

1、小组讨论，弄懂新装置是如何进行模拟实验的，梳理实验

（教师设置问题串进行引导点拨：1.两个瓶子分别模拟什么？2.每个瓶子里放入两种颜色且等量的珠子模拟什么？3.两个瓶子摇动后得到的珠子组合在一起模拟什么？4.珠子有多少种组合方式？预期珠子组合的数量比是多少？）

2、小组合作，进行实验，得出结果，分析数据

学生进行实验，并统计数据。

深蓝色：D       浅蓝色：d                 红色：D         粉色：d

小组结果进行展示，发现个别小组结果与理论存在一定差异，让学生分析原因。统计全班的结果进行验证。

3、自制装置的拓展应用：学生在操作中可以体验到改良装置的便捷性，兴致正浓时，布置新任务，用自制装置进行实验探究。

①两对相对性状的遗传因子自由组合形成配子的种类及比例的模拟实验

用两个装置同时进行，一个瓶子内放置深蓝和浅蓝珠子各20个，模拟基因A和a的分离，另一个瓶子内放置红色和粉红色珠子各20个，模拟基因B和b的分离，两组摇动后得到的组合模拟两对基因的自由组合后得到的配子，小组统计配子的种类及比例。

②两对相对性状F1自交F2出现9:3:3:1性状分离比的模拟实验

用四个装置同时进行，两个瓶子摇动后得到为雌配子的基因型，同理另外两个瓶子同样操作，得到雄配子的基因型，雌雄配子随机结合得到的就是后代的基因型。在此基础上让学生区别自由组合发生在形成配子过程中，随机结合发生在雌雄配子结合过程中。

4、布置课后新任务：

在完成了一对和两对相对性状的模拟实验之后，让学生用本套装置模拟雌雄配子的数目不相等时，是否会影响最终的结果，让学生明白要保持相等的是两种配子，而非雌雄配子的数目。还可以模拟分离定律和自由组合定律的测交实验，并可以选择双色珠子模拟基因的连锁现象，让学生在课后进行实验操作。同时要求学生总结在使用这套装置进行操作的过程中发现的不足之处，鼓励大家进行进一步的改进，使实验和创新理念都不仅仅止步于此！

二、实验反思

（一）、实验创新重难点

1.选择生活中合适的材料

通过对比透明材质的矿泉水瓶、奶茶杯和奶茶瓶，选择合适的材料。

2.保证实验现象正确，更具科学性

为保证每次摇取只出一颗珠子，升高吸管高度控制每次珠子只掉落一颗（几率），使实验更具科学性，每次试验完后只需轻轻一倒，珠子又回到瓶中保证实验的准确性。

3.方便观察实验现象

用纸团堵住吸管下端，防止珠子掉落，既方便观察又使现象更加明显。

（二）、实验反思

1.课堂开篇便以不同于教材的自制新装置吸引学生注意，引起学生浓厚的兴趣。实验新装置简单易行，减少了学生操作上的失误对实验结果的影响。     

2.让学生探究并动手演示实验，更容易暴露存在的问题和对知识理解的偏差，有助于学生对知识的理解。让各小组进行展示交流，相互学习，既肯定了每个小组的成果，又能激发学生的探究激情。

3.学生利用新装置进行教材实验和拓展实验，开阔了学生的学习思路，提高了学生的创新探究能力，培养了学生实验思维能力，老师以此为契机鼓励学生在创新的路上继续走下去，为学生以后的自主探索打下了坚实的基础。

三、实验创新思维的思考

实验创新思维是指在实验过程中，通过创新性的思考和方法，提出新的实验设计和实验方案，解决实验中遇到的问题，实现实验目标的能力。实验创新思维是现代科学研究中非常重要的一环，也是培养创新人才的重要途径之一。
   生物实验对于培养学生的创新思维具有重要作用。实验设计能力和创新能力在高考中都是非常重要的考核内容，需要在平时的学习中注重培养和提高。教师应该注重引导学生在实验中进行创新实践和探索，提供充分的实验材料和设备，同时采取有效的教学策略，促进学生的创新思维能力的发展。

具体来说，实验创新思维需要从以下几个方面进行培养和提高：

1.强调问题解决能力：

在实验教学中，教师可以鼓励学生通过实验操作和实验结果分析，解决实验中遇到的问题。通过这种方式，学生可以培养解决问题的能力，同时也可以锻炼创新思维。

2. 引导学生进行思维训练：

教师可以通过引导学生进行思维训练，例如逆向思维、联想思维、类比思维等，让学生在思维训练中提高创新思维的能力。

3. 鼓励学生进行实验设计：

教师可以鼓励学生进行实验设计，让学生在实验设计中锻炼创新思维的能力。例如，教师可以让学生自行设计实验方案，并在实验中进行验证。

4. 培养学生的实践能力：

教师可以通过实验教学，培养学生的实践能力。通过实践，学生可以更好地理解实验原理和方法，同时也可以锻炼创新思维。

5. 引导学生进行讨论和交流：

教师可以引导学生进行讨论和交流，让学生分享自己的实验经验和实验思路。通过讨论和交流，学生可以互相学习，同时也可以提高创新思维的能力。

总之，通过实验教学来提高学生的创新思维，需要教师在教学中注重培养学生的实践能力和解决问题的能力，同时也需要引导学生进行思维训练和实验设计，让学生在实践中不断提高创新思维的能力。

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