新課標下高中生物學(xué)微實驗的設(shè)計
——以“脂肪的檢測”為例

張 晶 鄒崢嶸 （江西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 江西南昌 330022）

生物學(xué)是研究生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的科學(xué)，讓學(xué)生在獲得生物學(xué)的基礎(chǔ)知識的同時，也能領(lǐng)悟到生物學(xué)家在研究過程中的觀點及解決問題的思路和方法?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標準（2017年版）》提出了由生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究及社會責任構(gòu)成的“核心素養(yǎng)”這一重要概念，并將提高學(xué)生的“生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”作為高中教育階段生物學(xué)課程教學(xué)的重要目標和基本任務(wù)。與上一版課標相比，2017年版課程標準更關(guān)注學(xué)生在實際生活中應(yīng)用基礎(chǔ)知識的態(tài)度、習慣及能力。為完成這一目標，在教學(xué)建議模塊中，突出強調(diào)了“加強和完善生物學(xué)實驗教學(xué)”；在地方和學(xué)校實施本課程的建議中，提出“加強生物學(xué)實驗室的建設(shè)”?？梢?，提升高中生物學(xué)的實驗教學(xué)質(zhì)量對于培養(yǎng)學(xué)生的“生物學(xué)核心素養(yǎng)”具有重要作用。

但目前我國高中階段生物學(xué)實驗教學(xué)的開展現(xiàn)狀并不樂觀，主要原因有：①重視程度不夠,學(xué)生、教師、學(xué)校乃至某些教育管理部門，為追求升學(xué)率，更重視學(xué)生對學(xué)科理論知識的掌握。②實驗經(jīng)費欠缺，我國部分學(xué)校的經(jīng)濟條件有限，對實驗室的投入更是少而又少，某些貧窮學(xué)校甚至沒有能力設(shè)置實驗室。③教學(xué)時間不足，生物學(xué)蘊含的知識十分豐富，教師要想在有限的課堂教學(xué)時間內(nèi)既高質(zhì)量地傳授基礎(chǔ)知識，又很好地完成實驗教學(xué)是十分困難的，一些耗時長的實驗更難開展。微實驗的開展為解決上述問題提供了有效手段。

微實驗指的是根據(jù)教學(xué)需要，在課堂中靈活實施的小型實驗及展示活動，或由學(xué)生在課后獨立完成的簡單實驗及模型制作，目的是通過學(xué)生的親身體驗，鞏固基礎(chǔ)知識，擴展科學(xué)思維，提高實踐能力。微實驗之所以可以有效地解決實驗教學(xué)開展不良的現(xiàn)狀，是因為具有材料易得、節(jié)省經(jīng)費、操作省時、趣味性高、學(xué)生參與度高等優(yōu)點。

1 微實驗的設(shè)計方法

為了更好地說明微實驗的設(shè)計方法和步驟，下面主要以微實驗“脂肪的檢測”為例加以說明。

1.1 內(nèi)容選擇

微實驗的過程簡短，因此在實驗內(nèi)容的選擇上，教師一定要選擇在短時間內(nèi)可以實現(xiàn)目標、操作簡單并具有教學(xué)意義的內(nèi)容。

人教版高中生物必修一教材的“細胞中的元素和化合物”一節(jié)中設(shè)置了“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”這一驗證性實驗。根據(jù)教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，本實驗實施的最大困難是時間安排。由于時間很緊，實驗過程主要是學(xué)生機械地完成教師事先設(shè)計好的實驗步驟，不能很好地達成實驗教學(xué)目標。因此，可以將本實驗進行分解，只進行“脂肪的檢測”這一部分內(nèi)容。

1.2 材料篩選

任何形式的實驗在材料的選擇上，首要條件都是安全，尤其是微實驗中還包括學(xué)生課后獨立完成的形式。因此，教師一定要盡量選擇無毒無害、無爆炸性的材料，同時要盡量選擇實際生活中容易得到的材料，使實驗更貼近學(xué)生的實際生活，也可以節(jié)省實驗經(jīng)費，并避免給學(xué)生造成額外的經(jīng)濟壓力，以確保所有學(xué)生有條件進行課后微實驗。在篩選材料的過程中，教師還要注意選擇易于操作、反應(yīng)速度快，反應(yīng)現(xiàn)象明顯的實驗材料，以保證教師及學(xué)生在有限的時間內(nèi)完整地、高質(zhì)量地完成實驗。

“脂肪的檢測”實驗中，教材中選用的材料是花生。實驗前，教師要先對其進行浸泡處理，注意浸泡時間不能過長。課堂上，學(xué)生要在教師的指導(dǎo)下進行技術(shù)要求較高、耗時較長的切片操作。由于刀片的使用存在一定的危險性，因此，在微實驗中，教師可以將實驗材料換成日常生活中常見的液態(tài)食品。這些材料在實驗過程中不需要做任何特殊處理，只需向其中滴加染液試劑即可。在“脂肪的檢測”這一微實驗中，選擇的材料可以是常見的食用油、牛奶或其他乳制品。食用油及部分乳制品是淡黃色的，因此，選擇可以將脂肪染成紅色的蘇丹Ⅳ染液作為實驗試劑，會比能將脂肪染成橘黃色的蘇丹Ⅲ染液效果更明顯。

1.3 方案制定

微實驗雖然規(guī)模微小，但其方案的設(shè)計不可輕視，依然要遵守高中生物學(xué)實驗設(shè)計的科學(xué)性、嚴謹性、安全性、可行性、可重復(fù)性、隨機性、控制變量原則以及設(shè)立對照原則等基本原則。除基本原則外，教師還需要注意實驗原理應(yīng)選擇學(xué)生較容易理解的內(nèi)容，并且實驗方法一定要簡單，步驟要盡量簡化。

1.3.1 選擇形式

微實驗包括課堂實施和課后完成兩種形式，教師應(yīng)根據(jù)實驗的性質(zhì)及過程所需時長等方面進行選擇。

本次實驗需要蘇丹Ⅳ染液，整個微實驗過程只需數(shù)分鐘，因此教師可以選擇在課堂上進行。同時，將本微實驗安排在“細胞中的糖類和脂質(zhì)”一節(jié)中進行，不僅能讓學(xué)生掌握實驗原理及方法，還能增加課堂趣味性，促進學(xué)生對脂質(zhì)相關(guān)知識的理解、掌握。

1.3.2 確定實驗原理及主題

該微實驗的實驗原理是簡單的顏色反應(yīng)（脂肪可以被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色，或被蘇丹Ⅳ染液染成紅色），學(xué)生很容易理解。因此設(shè)計實驗時，教師可以增加實驗的探究性，讓學(xué)生對市場上購置的“零脂肪”飲品進行檢測，或檢測食物油等他們感興趣的食品中是否含有脂肪。下面以更能引起學(xué)生興趣的“檢驗‘零脂肪’飲品”為本次微實驗的主題。

1.3.3 實驗方法步驟的設(shè)計

教材中的實驗步驟是：先將課前浸泡好的花生子葉進行切片處理，然后依次進行染色和顯微鏡下觀察。該實驗最耗時的一步是切片，因為這一操作要求操作者具有嫻熟的生物切片技能，高中生很難在短時間內(nèi)掌握。最常見的結(jié)果是，由于切片過厚而不能觀察到實驗現(xiàn)象。因此在選擇實驗材料時舍棄了花生種子，從而省去了復(fù)雜繁瑣的切片、染色和顯微鏡下觀察等過程，很大程度上簡化了實驗操作、縮短了實驗時間。

簡化后的實驗方法為：向樣品中滴加蘇丹Ⅳ染液后震蕩，即可看到反應(yīng)現(xiàn)象。由于本實驗的主題為檢驗“零脂肪”飲品，因此要設(shè)置好對照組，讓學(xué)生先以普通牛奶作為對照組，觀察脂肪的顏色反應(yīng)現(xiàn)象。然后，再向待測樣品中滴加染液，教師引導(dǎo)學(xué)生與對照組的實驗現(xiàn)象進行對比，從而得出結(jié)論。

這一微實驗的設(shè)計在向?qū)W生傳授“脂肪檢測的原理及方法”的同時，還增加了實驗的趣味性，對日常生活中常見的“零脂肪”飲品進行檢測，培養(yǎng)了學(xué)生對生物學(xué)知識的實際應(yīng)用能力，更符合新課標的要求。

2 微實驗設(shè)計中的注意事項

由于微實驗與傳統(tǒng)實驗存在一些不同之處，在微實驗的設(shè)計過程中還要注意以下幾點：

（1）教師要明確實驗?zāi)繕?。微實驗實施過程很短，因此在實施實驗前，教師必須要明確實驗?zāi)繕?，避免學(xué)生還未明白實驗?zāi)康?，實驗就結(jié)束了。尤其在學(xué)生課后獨立進行的部分，教師要掌控好方向。

（2）在內(nèi)容及方法的選擇上，教師一定要將學(xué)生的能力作為重要參考依據(jù)，要選擇學(xué)生已經(jīng)基本掌握的操作方法，避免微實驗的重點變?yōu)閷嶒灧椒ǖ膶W(xué)習。本次微實驗只要求學(xué)生掌握正確滴加染液和震蕩試管的方式。

（3）微實驗的主要目標是在有限的時間內(nèi)完成實驗并達成實驗教學(xué)目標，因此教師要控制時間，不能占用學(xué)生過多的時間，給他們造成額外的壓力。如本次微實驗在課上就只檢測一種材料，感興趣的學(xué)生可以課后檢測其他材料。

（4）教師要控制數(shù)量。微實驗雖然可以應(yīng)用于課堂的很多環(huán)節(jié)，但一節(jié)課不能開展太多，避免分散學(xué)生的注意力，降低教學(xué)質(zhì)量。如本次微實驗是在“細胞中的糖類和脂質(zhì)”一節(jié)中開展的，就不可以既設(shè)置“脂肪的檢測”，又設(shè)置“糖類的檢測”。

（5）教師在微實驗的過程中的作用是輔助，不宜過多地參與，要留給學(xué)生充足的空間去主動思考、自己動手。只有這樣才能更好地培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、尋找方法并解決問題的能力，久而達到微實驗的目的。如在開展此次微實驗前，教師可讓學(xué)生選擇探究材料，獨立操作。

（6）教師要注重反饋。微實驗雖然具有趣味性，但部分學(xué)生對實驗的重視程度還未達到應(yīng)有的水平，認為進行實驗是浪費時間，不愿意去做。因此教師要通過反饋環(huán)節(jié)進行監(jiān)督，并解決學(xué)生在實驗過程中遇到的問題。如，結(jié)束了本次微實驗的操作后，教師可以提問學(xué)生關(guān)于觀察到實驗現(xiàn)象及得出的結(jié)論的問題。

微實驗將理論和實踐緊密融合，充分地將實驗原理和實驗過程在極短的時間內(nèi)呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生可以在體驗性、探究性、合作性的情境下學(xué)習，通過實踐體驗，獲得豐富的直接經(jīng)驗，從而更好地培養(yǎng)“生物學(xué)核心素養(yǎng)”。當然，在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中，微實驗的開展尚處于起步階段，在價值探索、方法設(shè)計及教學(xué)實施等方面還存在許多問題，有待通過進一步教學(xué)實踐去檢驗及完善。