可以利用DIY實驗輔助生物學概念教學的實踐探索

摘 要：概念教學是生物學知識教學中的重要內(nèi)容，是落實生物學課程內(nèi)容標準的關鍵。教師需要通過一些必要的生物學事實來幫助學生形成概念，而事實性知識主要依靠實驗手段獲得。本文通過利用DIY實驗輔助生物學概念教學的嘗試，以改變當前高中生物實驗教學存在的諸多問題。

關鍵詞：DIY實驗 生物學概念 概念教學 核心概念

生物學科知識本身是一個相互關聯(lián)、相互作用的整體，有如生命系統(tǒng)基于一系列的動態(tài)過程完成生命的存活與延續(xù)一樣。過于靜態(tài)和孤立的概念教學會不能使學生深入地理解生物學概念，不能完好的在理解的基礎上搭建起生物學知識框架，也難以在現(xiàn)實生活的情境中進行所學知識的遷移和應用。顯然，這不符合我國現(xiàn)行課程標準明確提出“倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解生物學的核心概念”的要求[1]。

泰米爾Tamir（1989）曾經(jīng)提出：科學課程最獨特之處在于實驗課程。美國著名教育家杜威（（ J.Dewev ） 1992提出“做中學learning by doing"的學習理念。教育家陶行知在《教育的新生》中寫到“行動是老子，知識是兒子，創(chuàng)造是孫子。有行動之勇敢，才有真知的收獲。”他強調(diào)要通過行動實現(xiàn)知行合一[2]。

但當前高中生物實驗教學存在很多問題，如實驗內(nèi)容增加、教學課時不足；實驗教師專業(yè)化程度低；實驗條件缺乏、實驗教學難以開展；如何才能在有限的教學課時內(nèi)，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的動手操作能力，真正提高教學質(zhì)量？筆者受日益流行的“DIY”的啟發(fā)，結(jié)合自身的教學工作，有了利用DIY實驗輔助生物學概念教學的想法和嘗試。

什么是DIY ？ Do It Yourself ！這不是一句簡單的英文，他代表的是一種精神。什么精神？開動大腦，用你的雙手去創(chuàng)造，自己去做，自己體驗，挑戰(zhàn)自我，享受其中的快樂，這就是DIY的最高境界。簡而言之，就是“親歷親為”。DIY實驗就是依據(jù)教材內(nèi)容、教材實驗及科學史，以取材方便、制作容易、思路簡潔明了、時間短、操作簡單、容易成功為原則，人人都會做，人人都可以做的課堂實驗[2]。

下面就以性狀分離比的概念為例，談談生物課堂中融入DIY實驗輔助教學的一些嘗試。性狀分離比DIY實驗（案例）：

[嘗試1]

材料用具：粉筆盒2個，分別在其正面標上甲、乙二字；顏色、形狀和質(zhì)地一樣的的紙片40張；紅色和黑色簽字筆各一支。

實驗方法與步驟：將40張紙片分為兩組，每組紙片中各有10張用紅筆寫上字母D，另外10張用黑筆寫上字母d，并將所有紙片對折好，使其不能看見所寫的字母。取甲、乙兩個粉筆盒，每個粉筆盒內(nèi)分別放入寫有字母D和d的兩組紙片。甲粉筆盒上標記雌配子，乙粉筆盒上標記雄配子，甲粉筆盒中的D紙片與d紙片，就分別代表含基因D和含基因d的雌配子；乙粉筆盒中的D紙片與d紙片，就分別代表含基因D和含基因d的雄配子。

（1）混合紙片：分別搖動甲、乙粉筆盒，使粉筆盒內(nèi)紙片充分混合。

（2）隨機取紙：分別從兩個粉筆盒內(nèi)隨機抓取一張紙片，組合在一起，這表示雌配子與雄配子隨機結(jié)合成合子的過程。記錄下這兩張紙片的字母組合。

（3）重復實驗：將抓取的紙片放回原來的粉筆盒，搖動粉筆盒中的彩紙，使紙片充分混合后，再按上述方法重復做50～100次（重復次數(shù)越多，模擬效果越好）。記錄時，可將三種基因型寫好，列出表格，以后每抓一次，在不同基因型后以“正”字形式記錄（如下表）。

將班上的學生每三人分為一組，其中第一人控制甲粉筆盒，第二人控制乙粉筆盒，第三人負責記錄，完成上述實驗。

在本次改進中，實驗材料很容易獲得，學生的參與積極性很高。在實際教學過程中，基本所有學生都能按照老師的要求進行實驗準備和實驗操作。但在實驗具體操作過程中卻出現(xiàn)了如下問題：

1.普遍出現(xiàn)紙片混合不均勻的情況。由于紙片的重量太輕，所以在搖動粉筆盒的過程中很難混勻紙片。同時由于粉筆盒的空間太小，紙片的滾動性不強等因素都妨礙了紙片的充分混勻，使得實驗的誤差很大。

2.由于紙片容易出現(xiàn)重疊的現(xiàn)象，所有當不少同學抽出多張紙片后，在選擇其中一張時往往容易受到主觀意識的影響，從而影響了實驗結(jié)果的客觀性。

[嘗試2]

材料用具：易拉罐2個，分別在易拉罐表面標上甲、乙二字；紅豆和黃豆（或家用跳棋的黑色和白色玻璃珠，下同）各20粒。

實驗方法與步驟：取甲、乙兩個易拉罐，每個易拉罐內(nèi)放有紅豆和黃豆各10粒，并將紅豆和黃豆分別標上字母D和d。甲易拉罐上標記雌配子，乙易拉罐上標記雄配子，甲易拉罐中的D紅豆與d黃豆，就分別代表含基因D和含基因d的雌配子；乙易拉罐中的D紅豆與d黃豆，就分別代表含基因D和含基因d的雄配子。

其他步驟與嘗試1相同。

在本次改進中，實驗材料同樣很容易獲得，并且克服了嘗試1中的所有不足之處。在實際教學過程中，所取得的教學效果明顯比嘗試1的好。但在實驗具體操作過程中也出現(xiàn)了一個小問題：不同種類的豆子在大小上會有比較明顯的差別，很難做到大小統(tǒng)一，所以學生在抓取豆子時仍然容易受到主觀意識的影響，增加實驗的誤差。同時在豆子上很難做標記，所以需要在實驗操作前先和學生約定好分別用什么顏色的豆子代表D基因和d基因，相比較而言，雖然在玻璃珠上同樣很難做標記，但大小比較一致，只需要在實驗操作前先和學生約定好分別用什么顏色的玻璃珠代表D基因和d基因即可。

[嘗試3]

材料用具：易拉罐2個，分別在易拉罐表面標上甲、乙二字；家用跳棋的黑色和白色玻璃珠各30粒。

實驗方法與步驟：取甲、乙兩個易拉罐，甲易拉罐內(nèi)放有黑色玻璃珠和白色玻璃珠各20粒，乙易拉罐內(nèi)放有黑色玻璃珠和白色玻璃珠各10粒，并將黑色玻璃珠和白色玻璃珠分別標上字母D和d。甲易拉罐上標記雄配子，乙易拉罐上標記雌配子，甲易拉罐中的D黑色玻璃珠與d白色玻璃珠，就分別代表含基因D和含基因d的雄配子；乙易拉罐中的D黑色玻璃珠與d白色玻璃珠，就分別代表含基因D和含基因d的雌配子。

其他步驟與嘗試1相同。

在本次改進中，實驗設置了雄配子數(shù)量多于雌配子數(shù)量的情況，通過實驗操作以后學生會發(fā)現(xiàn)其分離比不變，從而讓學生明白分離比與雌雄配子種類的比例有關，而與雌雄配子數(shù)量無關。在本次改進中還可以嘗試雌配子數(shù)量多于雄配子數(shù)量的情況。

除本案例外，制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型和建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型等內(nèi)容也是很好的DIY實驗題材。

[例]建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型DIY實驗

1.活動準備：

（1）用彩色紙片做出4條藍色和4條紅色的染色單體，其中2條藍色的染色單體長3-4cm ， 2條長6-8cm；2條紅色的染色單體長3-4cm ， 2條長6-8cm，其中紅色表示來自母方，藍色表示來自父方。

（2）把顏色、長度相同的兩條染色單體成對并排放置。用同種顏色的吸扣代表著絲點，在兩條染色單體中部將其粘起來，代表減數(shù)分裂開始時已完成復制的染色體。

（3）磁力小黑板1個，在左側(cè)畫一個初級精母細胞的輪廓、中心體和紡錘體；在右側(cè)畫2個次級精母細胞的輪廓，中心體和紡錘體。

2.活動任務：

模擬減數(shù)分裂時染色體數(shù)目及主要行為的動態(tài)變化；邊操作邊完成染色體/DNA數(shù)量變化表和曲線圖。

總之，為了面向全體學生，引導學生主動參與實驗，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，從而使其主動構(gòu)建核心概念，教師必須做好生物實驗教學工作。生物課堂中融入DIY實驗輔助概念教學，做到“教學做”合一，這不僅可以解決實驗室建設上的不足，而且制作DIY實驗中的材料也是對實驗能力的一個重要補充。更重要的是優(yōu)化了教學資源和教學環(huán)境，使自主、合作、探究的教學模式逐漸完善，培養(yǎng)了學生的實踐操作能力和科學探究能力，積累了做的經(jīng)驗，有利于生物學概念的建構(gòu)。

參考文獻

[1]劉恩山，張穎之.課堂教學中的生物學概念及其表述方式.生物學通報.（45）7：40—42.2010

[2]陳衛(wèi)良.生物課堂中融入DIY實驗輔助概念教學的嘗試.當代教育實踐與教學研究（電子刊）.2015.6

[3]王洪祥.新課標下高中生物課堂教學中存在的問題及對策淺析.現(xiàn)代閱讀：教育版.（05）.2010

作者簡介

馮敏，女，漢族，1986.01，四川廣安人，廈門集美灌口中學中學一級教師職稱，大學本科學歷。