實(shí)驗(yàn)教學(xué)中伴隨的“糾錯(cuò)”*

陳廷華 （無(wú)錫市輔仁高級(jí)中學(xué) 江蘇無(wú)錫 214123）

生物學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)決定了實(shí)驗(yàn)教學(xué)在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中的重要性。生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)多以實(shí)驗(yàn)形式呈現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在強(qiáng)化學(xué)生直觀體驗(yàn)、轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣、提升科學(xué)素養(yǎng)、培養(yǎng)綜合探究能力等方面有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)看似以“實(shí)驗(yàn)操作”為核心，但絕不僅僅是學(xué)會(huì)“做”，更重要的是實(shí)現(xiàn)從“做”到“思”的轉(zhuǎn)化，最終形成科學(xué)探究和思維的方法，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的有效“糾錯(cuò)”是實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化的重要途徑。

1 以“糾錯(cuò)”明晰實(shí)驗(yàn)原理和細(xì)節(jié)

實(shí)驗(yàn)原理是實(shí)驗(yàn)的“靈魂”，是領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、方法、步驟的前提，是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析評(píng)價(jià)的依據(jù)。但實(shí)驗(yàn)教學(xué)中往往重視“怎么做”而忽視“為什么這么做”，即輕視實(shí)驗(yàn)原理的教學(xué)，忽視對(duì)學(xué)生思維的訓(xùn)練，以致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)把握不準(zhǔn)，影響實(shí)驗(yàn)的效果。

以“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化”為例：

本實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是：引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的觀察，探究種群數(shù)量的變化規(guī)律，繪制數(shù)量變化曲線，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，強(qiáng)化模型構(gòu)建的思路和方法。其中如何使用血球計(jì)數(shù)板等實(shí)驗(yàn)操作并非重點(diǎn)，所以教材只作了基本的原則性指導(dǎo)，對(duì)一些操作過(guò)程的細(xì)節(jié)未作詳細(xì)解釋?zhuān)纾孩偃绾巫R(shí)別血球計(jì)數(shù)板的構(gòu)造？②計(jì)數(shù)室樣品的添加方法是什么？③如何進(jìn)行顯微計(jì)數(shù)？④特殊情形的計(jì)數(shù)方法，例如沉降在大方格雙線上的細(xì)胞如何計(jì)數(shù)？⑤如何區(qū)別活菌與死菌？⑥如果后期觀察計(jì)數(shù)時(shí)濃度偏大，應(yīng)如何處理？⑦提高計(jì)數(shù)結(jié)果準(zhǔn)確性的措施有哪些？⑧血球計(jì)數(shù)板如何清洗？這些細(xì)節(jié)操作不當(dāng)，必將導(dǎo)致計(jì)數(shù)結(jié)果出現(xiàn)偏差，從而在分析酵母菌種群數(shù)量變化時(shí)構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型與預(yù)期模型相差較大，影響分析的準(zhǔn)確性。

由于本實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)較多，時(shí)間跨度較大（連續(xù)觀察1周），若直接將正確的操作方法教給學(xué)生，學(xué)生并不明白為什么要這樣做，很難做到面面俱到，易出現(xiàn)各種失誤。為了讓學(xué)生理解本實(shí)驗(yàn)的原理和操作細(xì)節(jié)，筆者采用了“糾錯(cuò)”教學(xué)。

1）進(jìn)一步細(xì)化實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，制定了詳細(xì)的操作指南，錄制成“微視頻1”，并將學(xué)生分組，先組織小組長(zhǎng)學(xué)習(xí)，再由小組長(zhǎng)教會(huì)組員。

2）讓2位學(xué)生演示上述①～⑧項(xiàng)涉及的關(guān)鍵性操作細(xì)節(jié)，并刻意做錯(cuò)，錄制成“微視頻2”，課堂上讓全體學(xué)生觀看并找錯(cuò)，重點(diǎn)分析錯(cuò)誤操作對(duì)結(jié)果的影響（偏大或偏?。?，闡述理由，從而明晰實(shí)驗(yàn)原理和細(xì)節(jié)。

3）各小組根據(jù)自選的課題進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，分工協(xié)作，每天定時(shí)（課間或午休時(shí)間）觀察計(jì)數(shù)，連續(xù)觀察1周。期間，組內(nèi)每位成員都有機(jī)會(huì)仔細(xì)體會(huì)操作過(guò)程及其意義，解決了原本在課堂上練習(xí)耗時(shí)較多且不一定能掌握的難題。原本擔(dān)心學(xué)生連續(xù)觀察1周會(huì)出現(xiàn)“虎頭蛇尾”現(xiàn)象，但實(shí)踐證明，學(xué)生興趣很高，小組長(zhǎng)工作負(fù)責(zé)，組內(nèi)分工明確，責(zé)任到人，取樣計(jì)數(shù)，一絲不茍，較好地培養(yǎng)了學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)品質(zhì)。

2 以“糾錯(cuò)”感悟關(guān)鍵操作

實(shí)驗(yàn)操作的每一步對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果都有影響，其中的關(guān)鍵步驟將直接決定實(shí)驗(yàn)的成敗。在教學(xué)中即使教師反復(fù)強(qiáng)調(diào)某些操作的重要性，但若學(xué)生未能深入理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?，不能從全局角度思考每一步操作的意義，就不會(huì)特意關(guān)心哪一步最關(guān)鍵，大多只會(huì)按部就班地完成實(shí)驗(yàn)，不太可能對(duì)關(guān)鍵操作進(jìn)行個(gè)別化的處理和創(chuàng)新。

以“酵母細(xì)胞的固定化技術(shù)”實(shí)驗(yàn)為例：本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵步驟是“配制海藻酸鈉溶液”，因?yàn)槠錆舛戎苯記Q定了凝膠珠的質(zhì)量。操作中需注意小火或間斷加熱，但攪拌的力度、完全融化的標(biāo)準(zhǔn)、加多少蒸餾水定容等并沒(méi)有固定的標(biāo)準(zhǔn)，需要操作者根據(jù)實(shí)際情況確定，例如：將海藻酸鈉調(diào)成糊狀后，需要用蒸餾水定容至10 mL，但粘稠物液面不呈水平，加多少蒸餾水?dāng)噭蚝笄『檬?0 mL，這就考驗(yàn)實(shí)驗(yàn)者的智慧。在多次教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在完成這一操作時(shí)，加水存在較大的隨意性。為了讓學(xué)生關(guān)注這一操作，筆者采用了“糾錯(cuò)”教學(xué)。

1）播放該實(shí)驗(yàn)的全程錄像，讓學(xué)生初步了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

2）展示上一班級(jí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)況照片，包括正常的凝膠珠照片，因操作不當(dāng)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果有偏差的系列圖片，即凝膠珠顏色偏淡、凝膠珠在氯化鈣溶液中浸泡時(shí)浮在表面、凝膠珠拖尾、凝膠珠大小不一、發(fā)酵過(guò)程中凝膠珠破裂等，并提供“凝膠珠彈性試驗(yàn)”錄像（彈性好與彈性差進(jìn)行比較），讓學(xué)生分析導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)生偏差的可能原因。

3）學(xué)生討論分析原因：（略）。

4）引導(dǎo)學(xué)生比較：凝膠珠是否合格很大程度上取決于海藻酸鈉溶液的濃度，濃度過(guò)高凝膠珠不呈球形，濃度過(guò)低則包埋酵母細(xì)胞過(guò)少，故配制適宜的海藻酸鈉溶液是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。

通過(guò)“糾錯(cuò)”，學(xué)生感悟關(guān)鍵操作的意義，從而在處理如何定容、攪拌、滴注、浸泡等技巧性動(dòng)作時(shí)能積極思考，在“動(dòng)手”的同時(shí)“動(dòng)腦”，靈活解決實(shí)際問(wèn)題。

又如：“微生物的分離與培養(yǎng)”實(shí)驗(yàn)，“無(wú)菌”是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，只有進(jìn)行熟練的無(wú)菌操作，才能成功完成微生物分離與純化培養(yǎng)。而無(wú)菌操作的要領(lǐng)是什么？哪些操作可避免雜菌污染？學(xué)生似乎很難領(lǐng)會(huì)。筆者在教學(xué)實(shí)踐中采取“抓拍學(xué)生操作實(shí)況，讓學(xué)生相互糾錯(cuò)”的方法進(jìn)行教學(xué)，由于提供的圖片情境真實(shí)，學(xué)生參與熱情較高，在幫助別人糾錯(cuò)的同時(shí)，也看到自己的不足，從而留下深刻印象，真正感悟無(wú)菌操作的關(guān)鍵步驟［1］。

3 以“糾錯(cuò)”完善實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅僅是讓學(xué)生學(xué)會(huì)“做”高考考試說(shuō)明中規(guī)定的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，更重要的是讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)理清實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，學(xué)會(huì)科學(xué)研究的方法，提高解決生物學(xué)問(wèn)題的能力，合理評(píng)價(jià)、完善、拓展和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案等。

實(shí)驗(yàn)方案在設(shè)計(jì)之初不可能考慮周全，且鮮活的實(shí)驗(yàn)材料本身具有不確定性，學(xué)生個(gè)體的認(rèn)知能力也存在差異，原有方案需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)展進(jìn)行修正，學(xué)生通過(guò)“糾錯(cuò)”（包括修改不合理、不理想的實(shí)驗(yàn)方案）完善或創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案是建立在對(duì)原有實(shí)驗(yàn)全盤(pán)思考基礎(chǔ)上的能力提升。

例如人教版“探究影響酶活性的條件”的實(shí)驗(yàn)，探究了pH和溫度對(duì)酶活性的影響，教材提供的參考方案是：分別采用H2O2和淀粉為底物，探究不同pH條件下H2O2酶的活性和不同溫度條件下淀粉酶的活性。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，由于反映酶活性高低的指標(biāo)分別是氣泡產(chǎn)生的快慢或淀粉遇碘變藍(lán)的程度，指標(biāo)不明確，各人對(duì)此認(rèn)識(shí)會(huì)有較大差異，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，很難將酶活性直接轉(zhuǎn)化為學(xué)生頭腦中量化的圖表。能否對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行改進(jìn)，將定性實(shí)驗(yàn)改為定量實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生主動(dòng)參與數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建？筆者采用了“糾錯(cuò)”教學(xué)法引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，合理修改了實(shí)驗(yàn)方案。

1）差異可視：按教材方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，引導(dǎo)學(xué)生觀察，并讓每位學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，繪制不同pH條件下H2O2酶活性高低的曲線，挑選所繪曲線差異明顯的進(jìn)行展示。

2）差異分析：同樣的實(shí)驗(yàn)，同樣的現(xiàn)象，為什么繪制的曲線差異如此明顯？誰(shuí)對(duì)誰(shuí)錯(cuò)？學(xué)生有爭(zhēng)議，經(jīng)過(guò)分析討論認(rèn)為：很難說(shuō)誰(shuí)對(duì)誰(shuí)錯(cuò)，主要是各自對(duì)氣泡多少的認(rèn)定有偏差。

3）引導(dǎo)修改：如何采用合適的材料改進(jìn)本實(shí)驗(yàn)并統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)？

4）提供材料：在日常生活中，隔夜蘋(píng)果和土豆塊的切口都會(huì)發(fā)生褐變現(xiàn)象。這是由普遍存在于果蔬中的多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO），通過(guò)氧化兒茶酚等多酚物質(zhì)而引起的，當(dāng)多酚氧化酶活性越大，果蔬褐變就越明顯［2］（如圖 1，見(jiàn)封四）。

5）方案創(chuàng)新：組織學(xué)生討論，形成共識(shí)：采用常見(jiàn)的土豆（含有多酚氧化酶）和茶多酚進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，以探索酶活性伴隨溫度、pH的變化趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)褐變程度進(jìn)行量化，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

6）探究意義：土豆中多酚氧化酶能夠更好地適應(yīng)高溫和強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的實(shí)驗(yàn)條件，實(shí)驗(yàn)材料也貼近學(xué)生生活，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可視程度高，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，有利于學(xué)生構(gòu)建正確的數(shù)學(xué)模型。

4 以“糾錯(cuò)”延伸實(shí)驗(yàn)探究的方向

探究性實(shí)驗(yàn)?zāi)茌^好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、科學(xué)過(guò)程與方法和創(chuàng)新精神。在現(xiàn)有教學(xué)課時(shí)分配體系下，額外組織學(xué)生開(kāi)展課外科學(xué)探究活動(dòng)較為困難，而充分利用教材實(shí)驗(yàn)資源，改驗(yàn)證為探究、改演示為探究、延伸原有實(shí)驗(yàn)探究方向等，可在一定程度上緩解探究性實(shí)驗(yàn)課時(shí)不足的矛盾；高考對(duì)實(shí)驗(yàn)的考查也是立足于教材實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行適度拓展和創(chuàng)新。所以通過(guò)“糾錯(cuò)”進(jìn)一步延伸實(shí)驗(yàn)探究的方向，是對(duì)原有教材實(shí)驗(yàn)研究?jī)?nèi)容的“升華”，有效拓展了學(xué)生的思維空間。

例如“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)，教學(xué)目的是進(jìn)行綠葉中色素的提取和分離、探究綠葉中色素的種類(lèi)。在常規(guī)教學(xué)中，該實(shí)驗(yàn)常被作為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)處理，探究意味不足。為了在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加探究的成分，筆者采用了以下“糾錯(cuò)”教學(xué)法，合理延伸了探究方向。

1）情境創(chuàng)設(shè)：教師在學(xué)生完成綠葉中色素的提取和分離各步驟后，提供了如下實(shí)驗(yàn)操作步驟［如表1，素材選自2012年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測(cè)試（必修科目）試卷第40題］。

表1 綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)操作步驟

2）引導(dǎo)思考：上述實(shí)驗(yàn)操作中存在3處錯(cuò)誤，請(qǐng)找出后分別改正并闡述理由。

3）學(xué)生糾錯(cuò)：

步驟①中應(yīng)該用新鮮成熟的綠葉，理由是幼嫩的菠菜葉色素含量少；步驟②中應(yīng)在研磨之前加少量碳酸鈣，理由是在研磨過(guò)程中葉綠素容易遭到破壞；步驟③中漏斗基部應(yīng)該放一塊單層尼龍布，理由是色素濾液不容易透過(guò)濾紙但可透過(guò)尼龍布。

4）延伸探究：學(xué)生在糾錯(cuò)的基礎(chǔ)上自然延伸出如下探究課題：

①若要提取天然葉綠素，應(yīng)如何選擇葉片？

②若按表1中的方法步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，收集到的濾液呈什么顏色？為什么？

③有人將提取的天然葉綠素用作食品添加劑，發(fā)現(xiàn)有的食品呈誘人的綠色，有的食品呈暗淡的褐色，如何探究天然葉綠素的適用范圍？

再如：在“酵母細(xì)胞的固定化技術(shù)”實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)糾錯(cuò)教學(xué)學(xué)生體會(huì)到海藻酸鈉溶液濃度將直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，什么是海藻酸鈉溶液的適宜濃度？這是一個(gè)很有意義的延伸探究課題。同樣為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果可視化，選擇什么材料也是值得研究的課題，例如選擇小球藻做材料檢測(cè)凝膠珠質(zhì)量時(shí)，可將其置于水中，如果海藻酸鈉濃度過(guò)小，小球藻漏出，會(huì)使水呈綠色，直接可視；如果海藻酸鈉濃度過(guò)大，限制了小球藻的生長(zhǎng)，也可以測(cè)定等。這些課題都是對(duì)原實(shí)驗(yàn)實(shí)施進(jìn)一步探究的重要延伸。

［1]陳廷華.以糾錯(cuò)為主線的“微生物實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè) 計(jì).生物學(xué)教學(xué)，2011，36(1)：18.

［2]王清，王蒂.溫度、pH對(duì)馬鈴薯多酚氧化酶活性的影響.中國(guó)馬鈴薯，2003，17(3)：157.