淺析高中生物學(xué)習(xí)中實(shí)驗(yàn)的拓展與創(chuàng)新

□曾浩天

生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，而生物實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虺浞职l(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性?，F(xiàn)行 “人教版”高中生物新教材必修部分的3本教材為學(xué)生提供了包括觀察類、驗(yàn)證與探究類、調(diào)查類等19個(gè)實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生搭建了活動(dòng)平臺(tái)。 “紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。”在高中生物學(xué)習(xí)過程中，除了緊跟教師的步伐、認(rèn)真聽講外，學(xué)生還應(yīng)善于在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，通過自主學(xué)習(xí)、合作探究來尋求解決問題的途徑和方法。

一、對(duì)教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行拓展與創(chuàng)新

高中生物學(xué)習(xí)重在舉一反三、靈活運(yùn)用。在探究實(shí)驗(yàn)中，許多學(xué)生僅憑好奇心隨便擺弄，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不會(huì)有太多的關(guān)注。如何有效地用好教材實(shí)驗(yàn)，需要學(xué)生與教師密切配合，但更多的是要發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性。

例如， “人教版”高中生物必修一中的實(shí)驗(yàn) “探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”提到影響光合作用強(qiáng)度的外界因素有光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度、光的成分、溫度等，教材提供了一個(gè)案例：探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。在案例分析的基礎(chǔ)上，可從以下方面對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行思考并動(dòng)手探究：①如何控制自變量 （光照強(qiáng)度）？教材案例中是通過調(diào)節(jié)臺(tái)燈與裝置之間的距離來控制的，那么能否通過改變臺(tái)燈的功率來控制呢？②如何正確描述觀察指標(biāo)？案例中用單位時(shí)間內(nèi)小葉圓片上浮的數(shù)量來表示，能否用上浮相同數(shù)量的小葉圓片所需的時(shí)間來表示呢？③如何控制溫度這一無關(guān)變量？用臺(tái)燈照射時(shí)，由于距離近會(huì)導(dǎo)致燒杯中的水溫發(fā)生變化，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。能否改用節(jié)能燈 （冷光源）或在臺(tái)燈與裝置之間加一玻璃裝置的水柱來吸收燈光散發(fā)的熱量？④如果要探究二氧化碳濃度的影響，該如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)？有同學(xué)提出：向小燒杯中吹氣。該方法雖然操作容易，但說服力不強(qiáng)。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)可用以下方法來解決：向小燒杯中加入不同濃度的碳酸氫鈉溶液，加入不同量的可樂或雪碧飲料，加入不同大小的干冰塊。⑤如果要探究光的成分的影響，該如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)？可將裝置放入暗箱中，用相同功率不同顏色的燈泡或不同顏色的濾光片處理。⑥在農(nóng)業(yè)大棚生產(chǎn)中，如何有效控制光照、二氧化碳濃度、溫度等影響因素？ （從經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮）通過以上內(nèi)容的拓展與探究，學(xué)生對(duì)光合作用會(huì)有全面的了解和掌握，并在解題過程中做到應(yīng)用自如。

二、對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行拓展與創(chuàng)新

學(xué)習(xí)不僅在于知其然，而且要知其所以然。在高中生物實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)步驟等都有嚴(yán)格的要求，在實(shí)驗(yàn)過程中可以就這些問題進(jìn)行思考。

例如， “人教版”高中生物必修一 “生物組織中還原糖、蛋白質(zhì)的鑒定”實(shí)驗(yàn)中對(duì)斐林試劑和雙縮脲試劑的使用有如下要求：①用斐林試劑鑒定還原糖時(shí)，必須將斐林試劑的甲液和乙液混合均勻后使用，切勿分別加入生物組織樣液中進(jìn)行檢測(cè)；②用雙縮脲試劑鑒定蛋白質(zhì)時(shí)，先向蛋白稀釋液中加入A液（2mL），搖蕩均勻，再加B液3～4滴。從上述實(shí)驗(yàn)操作要求看，使用斐林試劑時(shí)必須先將甲液和乙液混合后加入組織樣液中，使用雙縮脲試劑時(shí)必須先加A液 （NaOH溶液）后加B液 （CuSO4溶液），兩種試劑不能替換使用。

因此，筆者提出以下問題：①能否把斐林試劑乙液的濃度稀釋后作B液使用呢？②使用斐林試劑時(shí)先加甲液再加乙液，或者先加乙液再加甲液，或者先混合后再加入，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)怎樣呢？③使用雙縮脲試劑時(shí)先加A液后再加B液，或者先加B液后再加A液，或者先將A液和B液按要求的量混合后再加入，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)怎樣呢？④將斐林試劑的甲液和乙液與雙縮脲試劑的A液和B液互換后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)怎樣呢？學(xué)生對(duì)這些問題產(chǎn)生濃厚興趣，并通過反復(fù)實(shí)踐后，發(fā)現(xiàn)兩種試劑可以互換，添加順序也可以改變。斐林試劑和雙縮脲試劑的成分相同，不同的是CuSO4溶液的濃度：斐林試劑的乙液中CuSO4溶液的濃度是0.05g/mL，而雙縮脲試劑B液中CuSO4溶液的濃度是0.01g/mL，將乙液 （0.05g/mL）稀釋為 B液 （0.01g/mL）是可行的。通過這樣的探究，學(xué)生學(xué)會(huì)了在實(shí)驗(yàn)過程中如何去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，如何在學(xué)習(xí)中進(jìn)行合作與探究，同時(shí)也體驗(yàn)了實(shí)驗(yàn)成功的喜悅。

三、對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析與拓展

在實(shí)驗(yàn)過程中，有的學(xué)生可能對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不甚了解就盲目動(dòng)手操作，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不明顯或以失敗告終，但很少有學(xué)生認(rèn)真分析其中的原因。

例如， “人教版”高中生物必修一 “探究植物細(xì)胞的吸水與失水”實(shí)驗(yàn)中，所使用的材料是紫色洋蔥外表皮，有2個(gè)因素會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果：①洋蔥鱗片葉外層顏色淺，不便觀察；②內(nèi)層細(xì)嫩鱗片葉的葉肉細(xì)胞與表皮細(xì)胞緊密結(jié)合，難以剝離。學(xué)生對(duì)這些特點(diǎn)并不了解，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不明顯。

通過小組討論、合作探究，最后得出以下解決方案：①洋蔥紫色外表皮有紫色大液泡，便于觀察。如果使用了無色素的洋蔥內(nèi)表皮，可在溶液中加入有色染料，增加細(xì)胞內(nèi)外液的對(duì)比度，便于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；②將鱗片葉逐片剝離，然后晾曬兩三天，葉肉細(xì)胞散失水分后與表皮細(xì)胞逐漸分離，此時(shí)撕取表皮比較容易。

四、對(duì)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行拓展與創(chuàng)新

實(shí)驗(yàn)原理是制定實(shí)驗(yàn)方案的基本指導(dǎo)思想，同時(shí)也是達(dá)到預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理論依據(jù)。筆者發(fā)現(xiàn)，高中生物實(shí)驗(yàn)原理主要是生物學(xué)和有關(guān)理化學(xué)科的基本方法和原則，也可以進(jìn)行拓展與創(chuàng)新。

例如，在洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)中，其實(shí)驗(yàn)原理的依據(jù)是滲透作用。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生可以進(jìn)行深入探究，如測(cè)定洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的細(xì)胞液濃度，總結(jié)與高中生物學(xué)鑒定細(xì)胞活性的方法。植物細(xì)胞質(zhì)壁分離法的原理是植物活細(xì)胞的原生質(zhì)層具有選擇透過性，死細(xì)胞則為全透性。原生質(zhì)層的選擇透過性是質(zhì)壁分離的前提條件，能發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞就是活細(xì)胞，不能發(fā)生質(zhì)壁分離的則是死細(xì)胞。因此，質(zhì)壁分離法可用來鑒定細(xì)胞的死活。另外，染色排除法也是一種重要的鑒別方法，如使用臺(tái)盼藍(lán)染色可鑒定死細(xì)胞和活細(xì)胞，死細(xì)胞被染色成藍(lán)色，而活細(xì)胞不著色。與臺(tái)盼藍(lán)類似的還有紅墨水染色法、健那綠染色法。后兩種方法使活細(xì)胞中的線粒體著色，原因是線粒體中細(xì)胞色素氧化酶使染料保持氧化狀態(tài) （即有色狀態(tài)）呈藍(lán)綠色，而在周圍的細(xì)胞質(zhì)中染料被還原成無色狀態(tài)。

五、將實(shí)驗(yàn)探究與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合

對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)是一種學(xué)用結(jié)合的學(xué)習(xí)活動(dòng)。因此，學(xué)生要多關(guān)注生活，從實(shí)踐中學(xué)習(xí)知識(shí)，并應(yīng)用于實(shí)踐。

例如，學(xué)習(xí)細(xì)胞呼吸的內(nèi)容時(shí)，可以通過參觀谷酒釀造工藝流程，或者學(xué)做葡萄酒、葡萄醋及泡菜等途徑來了解；學(xué)習(xí)植物激素調(diào)節(jié)時(shí)，可以參與學(xué)校的綠化活動(dòng)，對(duì)綠籬、盆景等進(jìn)行修理、美化處理；學(xué)習(xí)生物與環(huán)境時(shí)，可以在學(xué)校的草地、植物園中進(jìn)行種群密度調(diào)查或土壤小動(dòng)物豐富度調(diào)查。

總之，通過這樣的探究活動(dòng)，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣濃了，學(xué)習(xí)積極性提高了，學(xué)習(xí)效果顯著增強(qiáng)，學(xué)生在實(shí)際操作中既增長(zhǎng)了知識(shí)，也培養(yǎng)了能力。