初中生物实验创新中运用创新技法DIY教具的浅析

摘要：生物学是一门以实验为基础的自然科学，许多的生命现象、生命活动规律、生物学的原理，都是在实验观察或探究中获得的，因此，生物学实验是初中学生物教学的重要组成部分，通过实验不仅可以加强学生对理论知识的理解和掌握，而且具有培养学生观察能力、动手操作能力、科学探究能力和创新能力等教育功能。为了降低实验操作的难度，提高实验的科学性，可靠性，提高实验教学的效果，让学生实验中更好获取生物学知识，培养学生的科技素养与创新能力。在实验创新中引入科技创新的多种创新技法，更有利于初中生物实验教学中找准实验创新的切入点，通过改进生物实验的教具或实验器具，提升实验，创新实验，更好的让学生在实验中体验，在实验中创新。

关键词： 实验创新      创新技法      DIY教具

由于考试制度的制约，升学考试的分数压力和课时紧张等原因的限制，师生并不十分重视实验教学。在实验教学开展的过程中，注重知识传授而忽略探究创新，注重笔试成绩而忽略培养学生的技能的现象在很多学校仍普遍存在存。在开展的实验教学中，仍然是教师讲授为主，教会学生操作步骤和注意事项，学生就按教师的讲解或课本上的步骤来操作，缺少探究也没有创新，这样的传统实验教学模式严重制约着对学生创新思维的培养。然而，创新性的人才是推动社会进步的原动力，教育的目的就是培养有创新思维的知识性创新人才，来满足社会发展的需要。需要通过提高教师的认识，改进生物实验课现状，在初中生物实验教学中引入科技创新技法，通过对实验器具等方面对实验进行改进；从实验设计上进行创新，促进学生科学素养的形成，创新能力的提高。

初中生物实验创新，在很多情况下都会涉及教具的改进与创新，从某种意义上说，DIY教具的好环，直接影响到实验创新的成效。而自制教具的选题往往来源于教学实践，从事一线教学的老师们在备课中准备实验，以及在课堂上开展实验教学中，对教材上提供的实验设计方案感到不完美，对实验室提供的实验器材觉得不理想，都可能成为制作自制教具的选题参考，从而也就能找到实验创新的切入点。作为自制教具的创作者要耐心倾听别人的意见与建议，找准教学上的需要与要求，现有设备的不足与差距，从而发现其中的创新点、吸取其中合理的成分，再加上自己的思考，往往能设计、制作出比较新颖、实用，甚至较为先进的自制教具，从而能通过实验创新，大大提高实验的科学性，有效性，降低实验操作的难度，提高实验的教学的效果。下面是结合科技创新几种技法，在初中生物实验创新中运用的一些尝试。

一、运用填补空白法自制教具，增强实验的直观性

二、利用缺点列举法改进教具，提高实验的精准性

人类的希望、社会的需求和事物的缺陷，构成了发明和革新的不尽源泉．教师应该从现有的实验器材的缺陷中寻找自制教具的课题。缺点列举技法是指通过发掘现有事物的缺陷，且—一列举，然后提出改进或革新的一种技法。列举缺点，就是发现问题，而创造发明就是要解决问题。每发现一个缺点，提出一个问题，也就找到了一个自制教具的课题。通过观察或使用现有的教具，从实验器材性能角度，从外形、结构、材料角度，从实验方式、方法、教师演示和学生观察角度等，找出现有教具客观存在的缺点，并针对缺点，进行改进，使原有教具在功能上，可操作性方面，精确度、稳定性、可靠性方面更加精良。缺点列举法是改进与自制教具广泛使用的方法。

运用缺点改进法的过程：观察或使用原有教具→发现缺点→找出缺点产生的原因→设计改进的方案→对方案进行评价和修改→按方案实施改进→改进后试用→试用后再改进→改进成功。如：测定反应速度，教材中用一把直尺作为测试工具，这样的测试方法虽然简单，容易操作，每位学生都有，但是这样测试的缺陷太多。第一，两人操作时，由于手容易抖动，使手指容易偏离尺的零刻度，产生误差；第二，抓尺时由于手指与尺的接触面积较大，手指边缘不整齐，无法准确读数；第三，由于普通的刻度尺上只有距离刻度，没有相应的时间刻度，因此这样测试就只能定性，无法定量，不能充分调动学生的学习积极性。通过大家的分析，造成这些缺点的主要原因是教具的局限性所导致的。因此针对这些缺点，大胆设想，设计改进的方案，利用自由落体公式换算出反应时间与距离的对应关系制成刻度表，在钢球上方用很薄的金属环片制作成环形指针，能精确指示刻度，并使读数容易。制作一个支架与零刻度处的导线环，能解决由于手的抖动不能准确归零的问题，于是便制作出了能精确到千分之一秒的反应速度测试仪。

三、妙用功能拓展法设计教具，提高实验的科学性

功能拓展是在原有教学装备、技术手段基础上，根据教学需求进行广度和深度开发的方法，特别的对原有的教具或其他设备用品在原有功能上进行拓展的技法。如功能多样化，一物多用、一机多用，其特点是能汇集多种功能，使用方便，使原的功能更强更多。实现功能拓展可采用组合法，将两个或两个以上已有的技术原理或不同的形态结构，通过巧妙地结合或重组，以获得具有统一的整体功能的新技术、新产品或新的功能。如：使用显微镜观察时，通常需要眼睛靠近目镜进行观察，不但不方便，而且时间久了，眼睛也很容易疲劳，影响视力。通过自制的简易显微镜头，连接到普通的电脑视频头上，再通过自制的简易支架，安装在废旧的显微镜上，就制作成了一台简易显微摄像仪，能将微观图像输入到电脑，进行放大、拍照、摄像、投影等相关的处理，实观了原有的显微镜功能拓展。

四、巧用多样缩放法制作教具，弥补实验的局限性

通过实验用具的设计与制作，不但能增强直观，加深学生对相关知识的理解，弥补了学生在学习相关知识时，只能根据图片或文字进行想象的局限性。

五、选用移植替代法替换教具，提高实验的可行性

任何事物都有其特定的结构要素，以表示一事物的特点和功能。如果更替其相应的结构要素，便会产生新的功能或新的技术手段，从而获得新的产品或新的技术。替代法有以下几种方式：①部件替代，更换某事物的关键部件，就能产生具有新功能的新的产品。②材料替代，更换构成某事物构成的材料，从而可实现生产技术，产品性能，生产成本，技术难度等方面的大大革新，从而能获得新的技术或新的产品。

如：教材中设计的光合作用产生的气体是氧气的实验装置，比较复杂学生操作的难度相对较大，取出试管时，试管中的气体容易散失影响实验，现用一个透明的矿泉水瓶就能替代原来的实验装置，使操作简化，管理更方便，做好装置后随意放在有太阳的地方就行，从而省去了取试管操作。再如，验证萌发的种子释放出了二氧化碳的演示实验的装置，需要从漏斗向瓶内灌水，将瓶内的空气挤入澄清的石灰水，这种装置如果需要在多个班进行演示，由于每次演示都需向里灌水，不会引起种子的腐烂，将水倒出时，外面的空气会进入瓶内。因此便可采用大一点的能产生形变的塑料瓶（如可乐瓶），在瓶盖上钻孔，并插入一段带有流量控制开关的清洁的输液管。这种装置在每个班进行演示时，只需打开流量控制开关，稍用力挤压瓶身，便可将一部分瓶内气体挤入到澄清的石灰水。待看到现象后，只需关闭流量控制开关即可（如图4）。

六、多用联想类比法选用教具，丰富实验的多样性

把事物的特长和功能巧妙地加以利用，移植，反向，组合，缩放等等，达到发明创造的目的。事物都是普遍联系的，巧妙利用这种内在联系和直观联系，把现有知识成果通过利用，移植，反向，组合，缩放等技法巧妙的用在新的领域，往往能促使人们以新的眼光、新的角度去发现新的事实，产生新的成果。如：讲解DNA经过反复螺旋，缩短变粗，我们可以巧妙利用电话与电话听筒的螺旋的电线进行演示，就能收到很好的效果。再如：探究绿叶在光下制造有机物淀粉的实验，用酒精灯对叶片进行脱色处理，酒精隔水加热装置，酒精容易溅到酒精灯上发生危险，根据这样的推理分析，我们能否自制一种既简易，又不会由于酒精溅出发生危险的实验装置呢？这时，便可引导学生采用反向思维的方法进行推理，酒精的燃烧需要点燃，也就是说需达到酒精的燃点温度，如果酒精遇到明火肯定会燃烧。因些，我们在本实验中，需要找一种不会产生明火的发热体，能将酒精加热到80多度的沸点，就能满足本实验溶解叶绿素的要求。因此，同学们便可用一种没有明火的发热体，来代替酒精灯，大大提高实验的安全性能。同学们会想起来，电磁炉，电热壶等、恒温水浴锅等。在恒温水浴锅内装一定的水，然后放入多个小烧杯，并编上组号，将酒精倒入小烧杯内，将恒温水浴锅的温度设定在85℃即可，既安全，又方便。

如：用小段电缆剥开一端露出里的电线与导电金属，类比神经的结构，电线内的导电金属类比神经细胞较长的突起（轴突），导电金属外的塑料绝缘层类比轴突外的髓鞘细胞，于是导电金属外包一层塑料绝缘层构成电线，相当于轴突与外包的髓鞘构成神经纤维，很多根电线集结成束外包一层塑料绝缘保护层构成电缆，相当于很多根神经纤维集结成束，外包一层结缔组织膜构成神经。利用学生熟悉的电缆实物，加深学生对从未看过的神经相关知识的理解（如图5）。

 

创新技法本身就是一种具有博大精深的学问，创新技法的恰当运用，能有效提高教学，改进实验，做到因材施教，因人施教，充分发挥教师、教材、学生及各种教学资源的作用。这需要教师与学生在实际运用中，充足了解与认识各种创新技法与实验教学具体内容的要求。让运用创新技法真正成为改进实验，促进教学的一种手段，而不能走进为创新而创新，让创新实验成为教学的一种负担，一种累赘的误区。我们在教学实践中只要有合理、恰当、有效的利用，创新技法定能成为初中生物实验教学改进与提升的一把利剑，将在初中生物实验教学、实验创新上产生意想不到的影响和作用。

参考文献：

1.《创新技法与实践》作者：檀润华   机械工业出版社  2010年7月。

2.《生物学》义务教育教科书  作者：朱正威 赵占良  人民教育出版社  2012年6月