高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)化探究

李芳芳 王海瑋

（1.南京師范大學(xué)第二附屬高級中學(xué) 江蘇揚(yáng)州 211400）

（2.儀征市教學(xué)研究室 江蘇揚(yáng)州 211400）

生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，生物學(xué)實(shí)驗(yàn)在中學(xué)生物教學(xué)中占有極其重要的地位。縱觀近幾年的考試說明及生物高考試卷，對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計、實(shí)驗(yàn)分析等實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊笥忻黠@提高。高中生物學(xué)教材有大量的驗(yàn)證性或探究性實(shí)驗(yàn)，教師如何切實(shí)開好這些實(shí)驗(yàn)課，從而提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?chuàng)造能力，提高生物教學(xué)效果和提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)？

1 實(shí)驗(yàn)操作方法的優(yōu)化

1.1 對實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行預(yù)處理

在“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中，如果實(shí)驗(yàn)材料——菠菜帶有大量雜質(zhì)并且水分不充足，則會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，為了得到色素更純的濾液，教師必須預(yù)處理菠菜：將菠菜沖洗干凈，去掉葉片上過于大的葉脈，晾干備用。在實(shí)驗(yàn)課上，為了避免學(xué)生在研磨菠菜葉上耗費(fèi)大量時間，學(xué)生可將菠菜葉放入微波爐中烘干1～2 min。烘干后研磨節(jié)約了課堂時間，在降低菠菜葉水分的同時，增加了色素的提取率。

在“植物細(xì)胞的吸水和失水”實(shí)驗(yàn)中，對洋蔥進(jìn)行預(yù)處理以更好地撕去其外表皮的方法：剝下洋蔥鱗片，并且放在特定的環(huán)境中晾曬。在晾曬的過程中，洋蔥細(xì)胞因?yàn)槭チ舜罅康乃?，可能會出現(xiàn)和表皮脫離的現(xiàn)象，而且因失去了大量的水分，液泡中的紫色會明顯加深。這種方式可以高效率地撕取表皮細(xì)胞，取得了一定的實(shí)驗(yàn)效果。但是，教師也要注意不能將洋蔥放在陽光下晾曬，洋蔥里的細(xì)胞會直接死亡，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。

1.2 畫濾液細(xì)線

在實(shí)驗(yàn)“綠葉中色素的提取和分離”中，筆者發(fā)現(xiàn)使用毛細(xì)吸管來畫濾液細(xì)線很難使實(shí)驗(yàn)難取得一定的成效，主要是由于：①在整個實(shí)驗(yàn)的過程中，可能會因操作失誤導(dǎo)致毛細(xì)管發(fā)生破裂；②毛細(xì)吸管移液管的孔中很容易溢出濾液，導(dǎo)致濾紙上的線條雜亂分布，顏色難以順利實(shí)現(xiàn)分離。教師可采用如下方式：選擇0.5 mm直徑的水筆芯，取出色素提取物在鉛筆線上畫一條細(xì)線，并在濾液細(xì)線干燥后重復(fù)多次操作。經(jīng)過實(shí)踐，用水筆芯代替毛細(xì)管移液管控制濾液拉絲更容易掌控，也可以很好地避免濾液流出過多，可以促使印花顏料線細(xì)膩均勻。

2 教學(xué)方法的優(yōu)化

科學(xué)化的教學(xué)方法能夠很好地指引實(shí)驗(yàn)操作，脫離實(shí)際的教學(xué)方式不能很好地落地實(shí)踐，因此在實(shí)驗(yàn)中，選取更科學(xué)合理的方法就顯得格外重要。

2.1 設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)

教材中有的實(shí)驗(yàn)沒有設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考并設(shè)置對照組。例如，教材一直強(qiáng)調(diào)不要讓濾液細(xì)線觸及層析液。為了更好地解釋這個問題，教師可以鼓勵學(xué)生成立對照小組，小組成員把濾液細(xì)線浸入層析液中，并比較結(jié)果。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對照組中的色素徹底融入到層析液中，幾乎看不到色素帶。這種采用對照方式進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作，可以提高實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，也可以清晰地解決學(xué)生對此存在的疑慮。

2.2 選擇實(shí)驗(yàn)效果便于觀察的材料

實(shí)驗(yàn)效果的好壞一定程度上取決于實(shí)驗(yàn)觀察，尤其是在觀察和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)上更為明顯。教師必須依據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的，慎重選擇材料。例如，西瓜勻漿雖富含還原糖，主要是由于其自身為紅色，在使用斐林試劑檢測還原糖時，勻漿本身的顏色對觀察造成了影響。因此西瓜勻漿不適合做為檢測還原糖的實(shí)驗(yàn)材料。也有些實(shí)驗(yàn)材料染色后對比度大，有助于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察。例如，人體口腔上皮細(xì)胞經(jīng)甲基綠吡羅紅染液染色后，DNA呈現(xiàn)的綠色和RNA呈現(xiàn)的紅色在無色口腔上皮細(xì)胞內(nèi)特別明顯，很容易觀察。

3 教學(xué)設(shè)計的優(yōu)化

在實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，學(xué)生都會有或多或少的錯誤操作。教師應(yīng)關(guān)注所有的學(xué)生，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生所存在的缺陷，并對其進(jìn)行指導(dǎo)和幫助，幫助學(xué)生高效地完成實(shí)驗(yàn)。例如，在學(xué)生對動物和植物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察時，教師應(yīng)該要求學(xué)生由上往下、由內(nèi)而外進(jìn)行觀察。又如，當(dāng)研究洋蔥表皮細(xì)胞時應(yīng)該取一定厚度的材料，但是許多學(xué)生采取的材料太厚，可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)偏差。這就要求教師首先進(jìn)行一些示范操作，再引導(dǎo)學(xué)生自主操作。學(xué)生通過反復(fù)的練習(xí)，確定實(shí)驗(yàn)材料的合適厚度。在實(shí)驗(yàn)操作完成后，教師應(yīng)該立即指出學(xué)生在之前的操作中的一些誤區(qū)，引導(dǎo)學(xué)生尋找相應(yīng)的解決方案。教師可以事先制定相應(yīng)的操作評估表，在學(xué)生操作的同時對其進(jìn)行綜合評估，可以促進(jìn)學(xué)生的實(shí)操操作更好地貼近標(biāo)準(zhǔn)，同時又能作為實(shí)驗(yàn)評估的手段來評價實(shí)驗(yàn)課的具體情況。

4 實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)化

4.1 探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式

教師可以改進(jìn)教科書中關(guān)于有氧呼吸的實(shí)驗(yàn)裝置，在裝有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液的錐形燒瓶之后加一個澄清石灰水的錐形瓶。這種裝置可以檢驗(yàn)空氣中的二氧化碳是否已經(jīng)被NaOH溶液完全吸收，使實(shí)驗(yàn)操作更加嚴(yán)謹(jǐn)。可以將一組控制裝置添加到無氧呼吸操作中，具體操作是把一些未添加酵母的葡萄糖培養(yǎng)溶液和含有澄清石灰水的錐形瓶連接以消除澄清石灰水中的二氧化碳。另外，還可以將兩種裝置的培養(yǎng)液的液面添加一些油脂以形成厭氧環(huán)境，來排除錐形瓶中的空氣對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

4.2 比較過氧化氫在不同條件下的分解

比較過氧化氫在不同條件下的分解的實(shí)驗(yàn)過程會產(chǎn)生一些氣泡，氣泡中或多或少都會有些水分，會影響衛(wèi)生香的燃燒效果，也有可能會導(dǎo)致衛(wèi)生香熄滅，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，甚至直接導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。同時，過氧化氫分解出來的氣體在實(shí)驗(yàn)過程中也極易揮發(fā)，在進(jìn)行衛(wèi)生香的檢驗(yàn)時，當(dāng)檢測到氣體時，實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果就有明顯的區(qū)別。

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。

圖1 過氧化氫在不同條件下的反應(yīng)裝置圖

原有的實(shí)驗(yàn)裝置在實(shí)際操作中容易溢流。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置能充分回收產(chǎn)生的氣體，并且利用氣球體積來展現(xiàn)出所有的氣體量，可以使該實(shí)驗(yàn)效果更加明顯。

5 實(shí)驗(yàn)類型的優(yōu)化

高中教師在開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)的開設(shè)率較高，探索類實(shí)驗(yàn)較低。過高頻率地開展驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)會在一定程度上降低學(xué)生的主觀能動性和參與實(shí)驗(yàn)的積極性，還會對學(xué)生的創(chuàng)新能力造成一定的阻礙。教師將一些驗(yàn)證類的實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變成探究類的實(shí)驗(yàn)，可以提升學(xué)生的主觀能動性。

例如，在“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中，教師將實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸诟叩戎参锏娜~綠體中探索其有幾種色素和顏色”。在實(shí)驗(yàn)的初期，教師按照一定的順序，將有顏色的條帶和實(shí)驗(yàn)材料擺放在一起。讓學(xué)生借助實(shí)驗(yàn)來自己分析結(jié)果，并根據(jù)條帶的顏色確定隸屬于哪個色素帶，進(jìn)而真正理解色素的具體排列順序。此外，教師提出問題，引導(dǎo)學(xué)生分析具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：為什么不同的色素會分隔開？為什么一些色素帶的寬窄不同？

又如，在“植物細(xì)胞的吸水和失水”的實(shí)驗(yàn)中，教師在預(yù)實(shí)驗(yàn)時，確定洋蔥表皮細(xì)胞細(xì)胞液的質(zhì)量濃度為0～0.30 g/mL，以0.05 g/mL為濃度梯度，共設(shè)置6個濃度值，引導(dǎo)學(xué)生對洋蔥表皮細(xì)胞的細(xì)胞液濃度范圍進(jìn)行相關(guān)的探討和分析。

6 實(shí)驗(yàn)考評方式的優(yōu)化

在實(shí)驗(yàn)中，教師要重點(diǎn)關(guān)注實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評價方式，盡可能地搭建一個全方位的評估體系，可利用試卷測試以及實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，為每個實(shí)驗(yàn)制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)則，依據(jù)評估內(nèi)容的重要性設(shè)定相應(yīng)的比重，全面評價學(xué)生的實(shí)驗(yàn)態(tài)度及實(shí)操技能、實(shí)驗(yàn)探究及分析、科學(xué)方法的使用和思維能力。例如，筆者搭建的實(shí)驗(yàn)綜合評價體系見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)綜合評估體系

在實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確性是整個實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。所以，在實(shí)驗(yàn)實(shí)操的評估中，教師應(yīng)當(dāng)提升實(shí)驗(yàn)操作技能這一項(xiàng)考核比重，促進(jìn)學(xué)生重視實(shí)操。每一個實(shí)驗(yàn)的操作要點(diǎn)不同，所評價的項(xiàng)目也不相同。實(shí)驗(yàn)操作能力主要通過實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性來體現(xiàn)的。

在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程當(dāng)中，教師要采用多種評價方法，有助于學(xué)生對于自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)有一個更深入的了解，促使學(xué)生的全方位能力得到明顯提高。