“二次實(shí)驗(yàn)法”在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

趙靜 李滿紅 尹爽

二次實(shí)驗(yàn)法教學(xué)是指在初次進(jìn)行傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上，教師發(fā)揮引領(lǐng)作用，學(xué)生自主反思實(shí)驗(yàn)，科學(xué)探究，發(fā)現(xiàn)問題，通過師生間、生生間合作交流，在創(chuàng)造性精神和科學(xué)性思維的指導(dǎo)下重新設(shè)計(jì)并再次實(shí)施實(shí)驗(yàn)的教學(xué)。這是實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施過程中對于學(xué)生學(xué)習(xí)方式的一項(xiàng)變革，可以引導(dǎo)學(xué)生主動參與實(shí)驗(yàn)探究、手腦結(jié)合、拓展思維，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力、獲取知識的能力、利用批判性思維采納知識的能力、分析和解決問題的能力，以及交流傾聽與合作學(xué)習(xí)的能力。

一、二次實(shí)驗(yàn)法教學(xué)實(shí)例

二次實(shí)驗(yàn)法教學(xué)的操作模式的教學(xué)程序如表1所示。

現(xiàn)以人教版高中生物選修1“DNA的粗提取與鑒定”為例，論述二次實(shí)驗(yàn)法在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。

1.實(shí)驗(yàn)課題分析

“DNA的粗提取與鑒定”的教學(xué)目標(biāo)是學(xué)生應(yīng)用DNA的粗提取與鑒定的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察提取出來的DNA，形成實(shí)事求是、敢于質(zhì)疑和勇于探究的科學(xué)態(tài)度。本實(shí)驗(yàn)是現(xiàn)行高中生物學(xué)中唯一的分子生物學(xué)水平的實(shí)驗(yàn)，具有一定的難度，應(yīng)用二次實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行教學(xué)，既可以深化教學(xué)目標(biāo)，又能加強(qiáng)對學(xué)生自主探究能力的培養(yǎng)。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程

（1）組織教學(xué)。教師在授課前要充分了解學(xué)生的知識儲備、能力水平，預(yù)先布置學(xué)生查閱資料，預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，扎實(shí)理論基礎(chǔ)。授課時(shí)教師以多媒體課件展示DNA的相關(guān)圖片，設(shè)置問題串：DNA的分布場所在哪里？選擇什么樣的材料提取DNA最為理想？提取DNA的原理是什么？如何提取DNA？怎樣檢驗(yàn)提取物是否為DNA？引起學(xué)生的積極思考，進(jìn)入學(xué)習(xí)情境。然后，教師講授DNA粗提取與鑒定的實(shí)驗(yàn)原理和操作步驟，學(xué)生根據(jù)課本內(nèi)容進(jìn)行操作。

（2）實(shí)驗(yàn)操作。學(xué)生以菜花為材料分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，教師監(jiān)督、檢查學(xué)生的操作情況，糾正學(xué)生的不當(dāng)操作，針對學(xué)生提出的問題，教師首先鼓勵(lì)學(xué)生自主思考，確實(shí)有難度的，再給予解答。

（3）結(jié)果展示。初次實(shí)驗(yàn)后，各實(shí)驗(yàn)小組展示自己的實(shí)驗(yàn)成果，結(jié)果顯示學(xué)生得到了白色絲狀物，但多數(shù)小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為加入絲狀物的試管內(nèi)藍(lán)色不明顯，另一支試管內(nèi)不變色。教師總結(jié)實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)，點(diǎn)評各組表現(xiàn)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)中存在的問題。

（4）反思總結(jié)。針對實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有同學(xué)提出，提取出的絲狀物與變性的蛋白質(zhì)十分相像，該絲狀物是否大部分為蛋白質(zhì)而并非DNA呢？教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)猜想探究絲狀物的成分，學(xué)生結(jié)合必修1中所學(xué)知識，提出用雙縮脲試劑對絲狀物進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示，該絲狀物遇雙縮脲試劑顯紫色，故提取物的主要成分為蛋白質(zhì)。經(jīng)各組討論之后，學(xué)生分析原因如下：菜花不易研磨，影響DNA的溶出；蛋白質(zhì)去除的不夠徹底。針對以上原因，教師引導(dǎo)學(xué)生查閱資料，自主探究，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)提取較為純凈的DNA。

（5）改進(jìn)設(shè)計(jì)。學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)、圖書館等資源，拓展知識面，組內(nèi)討論，分組設(shè)計(jì)二次實(shí)驗(yàn)方案。

（6）交流評估。教師組織學(xué)生對設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行展示交流，以學(xué)生整合出的實(shí)驗(yàn)方案為基礎(chǔ)，結(jié)合高中生物實(shí)驗(yàn)室的具體情況，對學(xué)生設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行評價(jià)與改進(jìn)。初次實(shí)驗(yàn)與二次實(shí)驗(yàn)對比見表2。

（7）二次操作。學(xué)生按照改進(jìn)的流程進(jìn)行二次實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步提升操作能力，檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，全部小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為加入絲狀物的試管內(nèi)藍(lán)色明顯，另一支試管內(nèi)不變色。學(xué)生再將絲狀物與雙縮脲試劑反應(yīng)，結(jié)果顯示紫色很淡。

（8）總結(jié)評價(jià)。二次實(shí)驗(yàn)步驟簡潔，實(shí)驗(yàn)結(jié)果理想。教師對本次探究歷程做出總結(jié)評價(jià)，以表揚(yáng)鼓勵(lì)為主，增強(qiáng)學(xué)生的自信心，讓學(xué)生愈戰(zhàn)愈勇，帶著敢于質(zhì)疑和勇于探究的精神積極地投入到新課程的學(xué)習(xí)中。

二、二次實(shí)驗(yàn)法教學(xué)時(shí)應(yīng)注意的問題

1.選取恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)課題進(jìn)行二次實(shí)驗(yàn)

二次實(shí)驗(yàn)法教學(xué)注重學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中結(jié)合理論，以批判性的思維審視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，積極思考，發(fā)現(xiàn)問題，在初次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，深化實(shí)驗(yàn)。這就要求實(shí)驗(yàn)課題本身必須具備五點(diǎn)特征：（1）實(shí)驗(yàn)課題與生活聯(lián)系緊密，學(xué)生能在實(shí)驗(yàn)中提高應(yīng)用理論解決實(shí)際問題的能力，激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)；（2）實(shí)驗(yàn)課題的相關(guān)背景知識在學(xué)生的認(rèn)知接受能力之內(nèi)；（3）實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛟诮處煹闹笇?dǎo)下順利完成；（4）實(shí)驗(yàn)的具體操作過程具備一定的難度，需要學(xué)生之間的配合來完成，以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神；（5）實(shí)驗(yàn)課題具備一定的外延拓展內(nèi)容，學(xué)生可以自主尋求內(nèi)容進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)。

2.教師在二次實(shí)驗(yàn)法教學(xué)中發(fā)揮“一設(shè)三導(dǎo)”作用

教師在二次實(shí)驗(yàn)法教學(xué)中的主導(dǎo)作用體現(xiàn)為“一設(shè)三導(dǎo)”?！耙辉O(shè)”是指在組織教學(xué)時(shí)創(chuàng)設(shè)情境，將學(xué)生帶入實(shí)驗(yàn)，啟迪思考，激發(fā)興趣?！叭龑?dǎo)”中的第一導(dǎo)為在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)的巡回指導(dǎo)。教師要保證學(xué)生安全操作，糾正操作錯(cuò)誤，提升操作技能。第二導(dǎo)為在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后的啟發(fā)誘導(dǎo)。學(xué)生對問題的看法會有片面性，因此教師要啟發(fā)誘導(dǎo)學(xué)生全方位多角度地看待、分析、解決問題。第三導(dǎo)為在學(xué)生交流討論時(shí)的鼓勵(lì)引導(dǎo)。引導(dǎo)思維活躍的學(xué)生不偏離正題，鼓勵(lì)內(nèi)向的學(xué)生積極發(fā)言。

3.保證學(xué)生在二次實(shí)驗(yàn)中做到“一探四思”

在二次實(shí)驗(yàn)法的實(shí)施中，“一探”是指學(xué)生應(yīng)全程保持探究性學(xué)習(xí)態(tài)度，自主參與更高認(rèn)知水平和技能的二次實(shí)驗(yàn)活動，形成對待科學(xué)的積極態(tài)度。“四思”中的第一思為初次實(shí)驗(yàn)前的積極思考。教師創(chuàng)設(shè)情境時(shí)，學(xué)生要積極思考，結(jié)合背景知識，做好如熟悉實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、用品、方法、注意事?xiàng)以及預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果等準(zhǔn)備。第二思為初次實(shí)驗(yàn)后的積極反思。初次實(shí)驗(yàn)得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往會出現(xiàn)各種狀況，這時(shí)學(xué)生要冷靜理性地進(jìn)行反思。在反思的過程中組織二次實(shí)驗(yàn)，深化、拓展、完善實(shí)驗(yàn)，同時(shí)加深對理論的理解。第三思為改進(jìn)設(shè)計(jì)時(shí)的集思廣益。好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需要多人的合作才能得到，因此在設(shè)計(jì)二次實(shí)驗(yàn)的過程中，需要學(xué)生集思廣益、各抒己見，積極思考他人的設(shè)計(jì)，給予中肯的建議，共同完善設(shè)計(jì)。第四思為二次實(shí)驗(yàn)后的總結(jié)思考。經(jīng)過兩次的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)課題有了一個(gè)全方位多角度的認(rèn)識。學(xué)生要總結(jié)自己在此過程中的收獲，并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告呈現(xiàn)學(xué)習(xí)成果。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐曉明，林子杰，滕慰群.“香蕉細(xì)胞中DNA粗提取與鑒定”簡化實(shí)驗(yàn)的研究[J].生物學(xué)通報(bào)，2013（2）.

【責(zé)任編輯 郭振玲】