顏炳穩(wěn)

近幾年實(shí)驗(yàn)題在高考題的份額呈逐年增加的趨勢，而生物設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)題又是生物試卷和理綜卷生物部分最重要的題型。但高考閱卷和?？挤治鼍@示，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本理念，基本“套路”了解不明，對答題時(shí)應(yīng)考慮的細(xì)節(jié)和用規(guī)范術(shù)語表述不夠貼切，因而考生得分率普遍較低。究其深層原因在于課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)和備考實(shí)驗(yàn)題訓(xùn)練中沒有切入要點(diǎn)、抓住關(guān)鍵，未能從不同實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的特點(diǎn)出發(fā)，總結(jié)歸納出共同的規(guī)律，構(gòu)建答題的基本模式。筆者認(rèn)為，可從以下三方面探討提高設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效途徑。

1對考綱必做實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化規(guī)范操作，能力培養(yǎng)

海南考綱生物實(shí)驗(yàn)部分含必修1-3教材中的15個(gè)實(shí)驗(yàn)，其中“檢測生物組織中還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)”、“探究影響酶活性的因素”等8個(gè)實(shí)驗(yàn)涉及實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)。但教材編寫實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容時(shí)，有的實(shí)驗(yàn)如“檢測生物組織中還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)”、“觀察細(xì)胞的有絲分裂”等實(shí)驗(yàn)的方法步驟敘述詳細(xì)，取材方法、藥品用量、操作順序、時(shí)間分配等描述清楚，老師在教學(xué)時(shí)可指導(dǎo)學(xué)生按教材內(nèi)容或稍微加工成板書，引導(dǎo)學(xué)生按步操作即可。但有些實(shí)驗(yàn)，如“探究影響酶活性的因素”、“探究酵母菌的呼吸方式”等探究性實(shí)驗(yàn)，教材只是提供相關(guān)的信息，并未寫出詳細(xì)可供操作的步驟，此時(shí)需要師生共同解讀探討，提取出有效信息后，編寫出合乎規(guī)范的設(shè)計(jì)方案。

如在“影響酶活性的條件”實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，老師先組織學(xué)生分組討論產(chǎn)生幾個(gè)子課題，如“探究溫度對酶活性的影響”、“探究pH對酶活性的影響”、“探究光照有無或光照強(qiáng)度對酶活性的影響”等，然后各課題組每位成員按具體實(shí)驗(yàn)步驟寫出設(shè)計(jì)方案，通過組內(nèi)和老師評價(jià)修改，最終選出一份最佳方案供全組使用。這樣對教材深刻思考，創(chuàng)新加工，真正把實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)落到實(shí)處，既培養(yǎng)了學(xué)生設(shè)計(jì)和操作技能，又培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新精神。

對考綱未列入的重要實(shí)驗(yàn)因其潛在的價(jià)值也應(yīng)列入必做范圍。如必修1“探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響”，因該實(shí)驗(yàn)與2006年全國卷高考實(shí)驗(yàn)題內(nèi)容相近，有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，我將它改為一個(gè)驗(yàn)證性半設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)“驗(yàn)證光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響”，發(fā)給學(xué)生一份精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)題作業(yè)，提供給學(xué)生以下信息：材料用具(打孔器、注射器、3盞40W臺燈、燒杯若干只、NaHCO₃溶液、菠菜葉片、清水、吸管、鑷子等所需實(shí)驗(yàn)器材)和實(shí)驗(yàn)步驟1(用打孔器打出小圓葉片30片；用注射器抽出小圓葉片內(nèi)氣體后，將小圓葉片放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用。此時(shí)，全部葉片沉在水底)，然后要求學(xué)生按標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫出實(shí)驗(yàn)原理，補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)步驟，寫出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論，并啟發(fā)學(xué)生思考：①若將課題改為“探究不同光質(zhì)對光合作用強(qiáng)度的影響”，則該選用哪幾種顏色燈泡進(jìn)行對照更合適?此時(shí)燈泡與燒杯間距離如何?②你還可以確定什么課題進(jìn)行探究或驗(yàn)證?如此一改，學(xué)生的思維打開了，興趣濃厚，思做結(jié)合，新課改的理念得到充分的體現(xiàn)。

2對經(jīng)典必講實(shí)驗(yàn)，注重還原再現(xiàn)，演繹推理

教材中有幾處著名的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，如光合作用的發(fā)現(xiàn)系列實(shí)驗(yàn)、生長素的發(fā)現(xiàn)、證明DNA是遺傳物質(zhì)等實(shí)驗(yàn)，這些內(nèi)容是作為相關(guān)章節(jié)的導(dǎo)引部分或拓展、訓(xùn)練內(nèi)容，教學(xué)時(shí)老師一般是把它們作為知識點(diǎn)來略講，不會以實(shí)驗(yàn)的原貌用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。正確的教學(xué)理念應(yīng)當(dāng)是將經(jīng)典實(shí)驗(yàn)還原為實(shí)驗(yàn)過程，并酌情輔以少量材料用具來講解，雖是“紙上談兵”，但這種從“實(shí)驗(yàn)原理——材料用具——實(shí)驗(yàn)步驟——結(jié)果分析——得出結(jié)論”的探究或驗(yàn)證，與演繹推理式的教學(xué)過程一樣，同樣使學(xué)生得到一次身臨其境的實(shí)驗(yàn)歷程。

如必修2“噬菌體侵染細(xì)菌”實(shí)驗(yàn)，我們的教學(xué)思路是還原為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，要求學(xué)生閱讀教材后，完成下列學(xué)習(xí)任務(wù)：①寫出實(shí)驗(yàn)原理及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)材料用具。②實(shí)驗(yàn)應(yīng)分幾組?③如何培養(yǎng)并標(biāo)記大腸桿菌?如何培養(yǎng)并標(biāo)記噬菌體?其理論依據(jù)分別是什么?④如何控制變量設(shè)置對照?⑤根據(jù)噬菌體侵染細(xì)菌的5個(gè)過程，理論上預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)束后在上清液和沉淀物中何處出現(xiàn)放射性?由此得出什么結(jié)論?⑥為什么理論預(yù)期數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(教材中內(nèi)容)出現(xiàn)較大的誤差?請對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行誤差分析。

再如光合作用的發(fā)現(xiàn)歷程中有一系列實(shí)驗(yàn)，如海爾蒙特的柳樹實(shí)驗(yàn)、普利斯特利的植物更新空氣實(shí)驗(yàn)、恩格爾曼的水綿實(shí)驗(yàn)、薩克斯的天竺葵實(shí)驗(yàn)、魯賓和卡門的同位素標(biāo)記法實(shí)驗(yàn)等，我們建議學(xué)生尊重科學(xué)家的首創(chuàng)精神，還原經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)步驟，逐一設(shè)計(jì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)方案。原本單調(diào)的說教變成了學(xué)生創(chuàng)新思考，學(xué)生對光合作用內(nèi)容有了全面深刻的理解，收到了知其然且知其所以然的效果，同時(shí)對學(xué)生自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的提高得到了加強(qiáng)。

3對已考備考實(shí)驗(yàn)，總結(jié)“六步口訣”，指點(diǎn)迷津

老師精選近幾年考過的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題并將其納入實(shí)驗(yàn)備考內(nèi)容，巧思妙用，可收到事半功倍的效果。老師分析這些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的參考答案及評分細(xì)則，引導(dǎo)學(xué)生共同歸納出適用于一般驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟的“六步口訣”，如下：A．材料等同先編號；B．設(shè)置對照單變量；C．條件適宜且相同；D．觀察檢測說具體；E．注意前測和后測；F．重復(fù)三次求均值。

簡要說明：A句指實(shí)驗(yàn)材料及器具、化學(xué)藥品的規(guī)格力求相同、相近；材料數(shù)量、化學(xué)試劑用量相等；對所用器具先編號標(biāo)注再分組。B句指實(shí)驗(yàn)組和對照組控制在一個(gè)變量，減少無關(guān)變量的干擾。C句指對照設(shè)置后的培養(yǎng)或反應(yīng)所需的條件適宜且相同。D句指過一段時(shí)間后，需要觀察具體對象(顯色反應(yīng)、氣體或沉淀物生成等)或檢測具體的生化生理指標(biāo)。以上四句高度概括了常規(guī)實(shí)驗(yàn)基本步驟，學(xué)生若能照此思考設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確表述，可以得到實(shí)驗(yàn)步驟的大多數(shù)分值。為了進(jìn)一步方便學(xué)生理解記記，常規(guī)四步可用表1表示。

有些實(shí)驗(yàn)需增加E句前測(檢)和后測(檢)，如2007年海南卷“驗(yàn)證促性腺激素有促進(jìn)蟾蜍排卵的作用”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有4步，其中第2步是“前檢”，檢查兩組每只蟾蜍的泄殖腔孔有無卵并記錄，第3步分組對照設(shè)置后再行“后檢”。“前檢”的目的是排除實(shí)驗(yàn)誤差，力求實(shí)驗(yàn)初的材料生理狀況相同，而很多考生未寫此項(xiàng)而致失分。再如2004年廣東卷“驗(yàn)證甲狀腺激素的生理作用”，需在對照設(shè)置前測與記錄大白鼠的耗氧量和活動(dòng)量；2007年廣東卷“研究動(dòng)物下丘腦與其他內(nèi)分泌腺之間的功能關(guān)系”，同樣需前測，即在實(shí)驗(yàn)手術(shù)前連續(xù)3天每天1次測定和記錄12只家兔血液中四種激素的含量及12h內(nèi)的尿量，以此作為對照數(shù)值。

F句是指有的定量性實(shí)驗(yàn)需通過數(shù)據(jù)的變化來說明問題，因此在測量數(shù)據(jù)時(shí)要做3次以上的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，這樣獲得的數(shù)據(jù)精確可靠，減少誤差，如前段所述的2007年廣東卷實(shí)驗(yàn)題中連續(xù)3天測定4種激素的含量和尿量，就是用同種材料做重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，力求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。2008年北京理綜卷第31題是關(guān)于藍(lán)藻爆發(fā)引發(fā)水華的一道實(shí)驗(yàn)題，第(4)問中將溶藻細(xì)菌侵染藍(lán)藻時(shí)需進(jìn)行3個(gè)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，具體做法是在每個(gè)培養(yǎng)皿中選擇三個(gè)不同位置各滴加等量的菌液，然后再做三個(gè)對照實(shí)驗(yàn)。2008年四川非延考區(qū)理綜卷第30Ⅱ題是關(guān)于不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下呼出的CO₂濃度引起pH變化的實(shí)驗(yàn)，同樣需要進(jìn)行多次重復(fù)性實(shí)驗(yàn)后方能獲得比較精確的數(shù)據(jù)。

應(yīng)當(dāng)引起教師思考的是，學(xué)生失分點(diǎn)正是教學(xué)的薄弱點(diǎn)。考生失去的不單是分?jǐn)?shù)，缺失的是科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。