開放生物實驗室 提高學生實驗能力

趙蘋

實驗是生物教學的靈魂，傳統(tǒng)的實驗教學，學生只是在規(guī)定時間到特定的實驗室，按照實驗指導書上的步驟被動地模仿實驗，限制了學生個性的發(fā)展和創(chuàng)造性的發(fā)揮。實施開放實驗室既可充分發(fā)揮實驗室資源的優(yōu)勢，又能給予學生自主安排實驗時間、確定實驗內容和方法的權利[1]，學生在活動中能積極主動思考，改變學習方式，提高綜合素質。

一、更新實驗理念 ? 樹立開放意識

建構主義學習觀認為，知識不是被動地接受，而是在學生認知的基礎上與經驗世界對話中建構起來的。細觀當前生物實驗教學，不難發(fā)現，教師中普遍存在“做實驗不如講實驗”“講實驗不如背實驗”的認識，由于教學課時的緊缺導致學生實驗變成演示實驗、演示實驗變成不做實驗的現象時常發(fā)生。

確信實驗教學與理論學習應同步并重、協(xié)調發(fā)展，才能樹立以學生為主體的實驗教學理念，改變傳統(tǒng)實驗教學的方法和手段，將實驗室對學生開放。實驗室的開放不僅是實驗室場所的開放，還要有教學內容、教學手段、學習方法的開放，當然更重要的是觀念意識上的開放。把實驗時間、實驗設備、實驗資料等，向學生有目的地開放，學生不拘泥于課堂實驗時空限制，利用課余時間走進實驗室做自己喜愛的實驗、教師的演示實驗、課堂內失敗的實驗、自主設計的探究實驗，甚至可將儀器借出校園進行家庭實驗。實驗室課程資源與學科課程的有效整合，能啟發(fā)學生心智，提升其求知創(chuàng)新能力，讓其擁有更多的自我發(fā)揮空間。

二、精選實驗內容 ? 強化實驗質量

建構主義的教學策略強調以學習者為中心，最大限度地促進學習者與情境的交互作用，以主動地建構知識。開放實驗室把學生推到實驗的主體位置上。教師可根據教學目標和學生發(fā)展規(guī)劃，優(yōu)化整合實驗范圍或課題，讓學生自己去選定實驗內容、選擇儀器設備、制定實驗步驟、處理分析數據、得出結論報告。[2]只有這樣，實驗室才能行之有效地持久地開放下去。

（一）立足基礎性 ? 激發(fā)學生實驗興趣

實驗室開放的程度取決于學生實驗基本技能的高低。選擇簡單有趣的實驗，就能有更多學生加入開放實驗室的隊伍，而在實驗操作中培養(yǎng)的實驗技能，又能為更高層次的探究提供保障。課本實驗多為基礎的經典性實驗，重視課本實驗的學習和操作，學生能明確每步規(guī)范操作的原因，理解實驗注意事項，熟悉常規(guī)設備的正確使用，培養(yǎng)自己敏銳的觀察能力，學會實驗數據的處理歸納，養(yǎng)成良好的實驗習慣和嚴謹的科研態(tài)度。

整合優(yōu)化課本實驗內容，引導學生利用已有的實驗知識，開發(fā)實驗資源進行趣味實驗、微型實驗、家庭實驗，激活學生的創(chuàng)新思維。如在做“觀察植物細胞質壁分離和復原”的實驗時，撕取的紫色洋蔥外表皮常是厚薄不均、形狀殘缺、卷曲不平的，嚴重影響了實驗操作時間和觀察效果。要怎樣才能撕取出符合實驗要求的表皮細胞？教師適時設置懸念創(chuàng)設情境，激起學生的好奇心和求知欲。學生通過實驗發(fā)現，三角形沒有四邊形卷曲，撕出圓形可能最好。如何獲取圓形表皮？最后探索出用打孔器在洋蔥外表皮上輕緩旋轉即能快速獲得不易卷曲的完整表皮。學生在享受成功感的同時，會產生澎湃的激情和實驗欲望。

（二）關注實效性 ? 利于化解學習疑難

開放實驗室要快速開展實驗，其實驗內容應有利于解決學生學習的疑難點。有些教學難點只憑教師的口頭講解學生很難理解，如果用實驗演示出來，學生就容易接受，如ATP的含量與轉化速率、細胞呼吸的釋放能量高低、靜息電位與動作電位、雌雄配子的隨機結合等知識抽象難懂，通過“螢火蟲的發(fā)光”“熱水瓶內溫度的數學化測量”等實驗能加深學生對知識的領悟。有些知識僅靠學生的直接經驗也難理解，如基因工程中“單酶切”和“雙酶切”與環(huán)化的關系，學生動手制作卡片將平時不容易觀察到的現象呈現出來，對限制性核酸內切酶的理解就會更深刻，掌握更牢固，應用更自如。

教學中發(fā)現有些習題學生一錯再錯，如“U形管中間用半透膜隔開，兩側分別裝入等體積等質量濃度葡萄糖溶液和蔗糖溶液后，液面變化情況”等。這類習題，學生總是不能領悟教師單純的講解，如果用實驗做出現象，學生觀察后再分析，從感性認識提升到理性認識，理解就很透徹。對于學生存在爭議的習題，教師可將不同觀點挖掘出來，進行二次加工。如在探究“溫度影響酶活性”的實驗中，實驗材料能否用過氧化氫替代淀粉、能否用斐林試劑代替碘液進行檢測？可讓學生自行設計實驗，再到實驗室通過探究找出最佳答案。在這個過程中，學生不僅知道了實驗怎樣做，還明白了為什么要這樣做，怎樣做才能更好，進而深化對原理和規(guī)律的理解，養(yǎng)成自主學習的習慣。

（三）注重應用性 ? 引導學生回歸生活

開展生活化的實驗能推進實驗室開放的前行。實驗內容聯系學生的生活和社會實際，既可以提高學生的實驗興趣，使學生感到身邊處處有生物，又讓學生在理解深奧知識的基礎上，清楚知道所學的知識能在生活中干什么，二者相得益彰。引導學生到生活中挖掘實驗資源，將實際生活中的問題和社會熱點演變成實驗。選取與生物有關的社會問題如“SO2對植物的傷害”“生活污水對水生生物的影響”“葉類蔬菜農藥殘留的檢測與危害的研究”等作為實驗內容，拓寬學生的視野，激發(fā)學生學習生物的欲望;選取生活中的生物現象如“自來水中的細菌數量”“削皮蘋果變色原因的分析”“羽絨制品不能用普通加酶洗衣粉洗滌”等素材作為實驗內容，緊扣學生的心弦，引導學生用實驗去服務生活;選取學生身邊的物品，如礦泉水瓶、注射器、砂糖等作為實驗材料，拉近實驗的距離，使學生產生親切感，進一步拓展實驗場所。

用生活充實實驗，用實驗引領生活，運用課內外所做實驗來研究和解釋生活中的現象。如家庭養(yǎng)金魚，大多數魚死亡時間為什么在早晨？學生通過實驗發(fā)現，金魚藻夜里不能進行光合作用產生氧氣，反而進行呼吸作用消耗大量氧氣，導致早晨水中氧氣濃度較低，而晚上撈出金魚藻能降低金魚的死亡率。許多農村學生發(fā)現，有的長勢茂盛的果樹掛果很少。組織學生實地調查，發(fā)現果園土壤肥沃，分析產生此現象原因是沒有控制植物的營養(yǎng)生長和生殖生長，學生剪去部分枝條，控制了營養(yǎng)生長，促進了開花結果，學以致用。以社會生活為背景，用實驗探究作載體，在解決問題的過程中，不僅能讓學生所學的知識在實驗中得到活化，還能充分發(fā)揮他們的獨創(chuàng)性，驗證自己的想法，享受實驗的樂趣，培養(yǎng)和發(fā)展了創(chuàng)新能力。endprint

（四）突出探究性 ? 促進學生持續(xù)發(fā)展

開放實驗室以自主、探究、合作為主要學習特征。如要更好地培養(yǎng)學生的探索思維，促進學生個性和智能的發(fā)展，就要將機械的驗證性實驗變?yōu)橹鲃拥奶骄啃詫嶒?。教師由驗證性實驗中的主宰者、評論者轉變成探究性實驗中的咨詢者、服務者和提問者。討論辯證時，創(chuàng)造民主的氣氛，故意持不同意見，誘導和促進學生去創(chuàng)造發(fā)現。實驗選題時既可給學生制定探究的方向，也可給學生留出自主選題的空間。充分體現學生的自主性，思路讓學生自主探究，方法讓學生自主尋找，規(guī)律讓學生自主發(fā)現，問題讓學生自主解決。如能源危機是當今社會的突出問題，學生想到能否利用植物光合作用的生物質能？教師不是直接給出答案，而是由學生自己去查閱文獻資料，最后確定“馬鈴薯能否作為電池”的探究課題，自由組建的實驗小組設計出“用鋅片和銅片分別插入4個土豆中，串聯在一起，連接到卸下電池的電子鬧鐘或空調遙控器或音樂賀卡或電流計上，觀察數字顯示或音樂聲”的實驗方案，選取實驗用品器材，獨立進行實驗操作，記錄實驗結果，撰寫實驗報告。真正讓學生在主動中發(fā)展，在合作中增知，在活動中學習，在探究中創(chuàng)新。學生完成實驗后，對實驗中涉及的原理會有更深刻的認識和理解。開放性的探究實驗步驟沒有固定模式，學生既動手又動腦，發(fā)現問題和解決問題的能力得到提高，理論聯系實際的能力得到鍛煉。培養(yǎng)的實驗技巧、數據處理、誤差分析、故障排除等基本能力，為以后的探究性科學研究和學生的終身發(fā)展奠定了堅實的基礎。

三、探索開放途徑 ? 提高實驗效果

（一）完善各項開放制度

與傳統(tǒng)實驗相比，開放實驗室后管理難度會增加很多，建立健全的規(guī)章制度是實驗室開放的前提。根據開放實驗室的具體情況應制定《開放實驗室管理制度》《開放實驗室學生實驗守則》等相關制度，認真及時做好開放實驗室檔案記錄工作，強化實驗室安全管理，努力提高實驗人員的實驗技術、服務意識和管理水平。

（二）確保時間與空間的開放

開放實驗室在時間上主要采取全面開放（上課時間）、定時開放（主要周末）和預約開放相結合。學生做實驗的時間長短沒有限制，不同學生做實驗的次數可以依據自己的實際情況確定?；顒拥目臻g不受課堂的限制，可到家庭、社會活動基地等進行實驗。

（三）推動資源與內容的開放

實驗室的開放應由易到難，由少到多。充分發(fā)揮實驗室的資源效益，讓學生參觀標本模型，熟悉儀器的使用，參與實驗的準備。開放課內實驗，讓學生選做教材涉及的演示實驗;補做失敗的學生實驗;增做教材中的實踐性實驗;換思路與方法重做分組實驗。開放課外實驗，讓學生自主確定課題解決自己的“奇思妙想”或具有個性特征的創(chuàng)新實驗。實驗內容的多樣性，能滿足不同層次的學生需求，因材施做，促進全體學生的發(fā)展。

（四）構建開放的評價體系

“以評促做”是促進學生主動實驗的有效策略，開放實驗室的評價也應具有開放性。定期展示學生實驗的圖片、制作的模型、撰寫的報告等，積極推薦優(yōu)秀的實驗成果參加各類競賽，使學生能看到自己的成功，從而激勵他們更努力地進行實驗探究。堅持評價指標多元化，讓發(fā)展評價多于靜止評價，積極評價多于消極評價。采用教師評價、學生自評、學生互評等多種評價方式，在激勵性評價中提高學習的情感，在導向性評價中提升實驗的能力。

開放實驗室是培養(yǎng)學生綜合素質的有效途徑。形式多樣的實驗不僅改變學生由“被動式實驗”為“主動探索式學習”，而且培養(yǎng)了學生實事求是的科學態(tài)度，提高了學生的各種研究能力。

參考文獻：

[1] 趙衛(wèi)軍，劉永真.開放式實驗教學的含義與特點[J].課程教育研究，2013（9）：220-221.

[2] 侯鳳才，張國華.高校實驗室開放存在的問題與對策分析[J].實驗技術與管理，2011，28（1）： 177-179.endprint