謝　婕，吳松斌， 陳佳敏

(廣東第二師范學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院， 廣東 廣州 510303)

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中學(xué)生物實驗存在的問題及改進(jìn)原則

謝婕，吳松斌， 陳佳敏

(廣東第二師范學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院， 廣東 廣州 510303)

以中學(xué)生物實驗研究與教學(xué)中存在的困境為切入點，分析問題原因，尋找相應(yīng)的改進(jìn)對策，并提出實驗改進(jìn)應(yīng)遵循的原則：實驗材料的易得、環(huán)保、趣味性原則；實驗藥品的高效、節(jié)約、安全性原則；實驗器具的簡化、顯效、替代性原則；實驗方法的科學(xué)、拓展、創(chuàng)新性原則.為中學(xué)生物實驗教學(xué)效果的提高，提供參考.

中學(xué)生物實驗；改進(jìn)對策；改進(jìn)原則

實驗教學(xué)是中學(xué)生物教學(xué)的重要組成部分，也是實施素質(zhì)教育的重要途徑，它不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)知識的興趣，鞏固理論知識，而且具有培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、動手操作能力、科學(xué)探究能力和創(chuàng)新能力等教育功能[1].中學(xué)生物課程標(biāo)準(zhǔn)指出，中學(xué)生物學(xué)課程的開展是為了提高每一位學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)，而觀察和實驗是生物學(xué)科研究的基本方法，故在中學(xué)生物學(xué)中必須進(jìn)行實驗教學(xué)，才能真正達(dá)到開展該門課程的意義.

為鍛煉學(xué)生的實踐能力，達(dá)到中學(xué)生物學(xué)的教學(xué)目的以及培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)，生物教師應(yīng)當(dāng)盡可能地開展相關(guān)的實驗課程，讓學(xué)生親自去體驗探索生物界的奧秘，使他們真正成為實驗教學(xué)的受益者.然而，在開展相關(guān)的教學(xué)實驗中，往往會由于主觀或者客觀的原因?qū)е聦嶒灍o法開展或者開展實驗未能達(dá)到教學(xué)目的，使學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性受挫.

1　生物學(xué)實驗中常見問題

1.1教材建議的生物材料較難取得

生物是按照一定規(guī)律生長的，比如隨季節(jié)生長、隨地域生長、隨陽光生長等，很多時候教材建議使用的生物實驗材料就難以準(zhǔn)備.如學(xué)習(xí)花的結(jié)構(gòu)一節(jié)，教材使用桃花(AmygdaluspersicaL.)作為例子，但是在講這一節(jié)課時，并不是桃花開放的季節(jié)，無法采摘到桃花.又如，在中學(xué)生物實驗中最常用材料是洋蔥(Alliumcepa)，而某些地區(qū)不產(chǎn)洋蔥或沒有食用洋蔥的習(xí)慣，導(dǎo)致采購洋蔥比較困難，也影響了實驗的進(jìn)行.

1.2實驗開展的時間較長

中學(xué)生物有些實驗開展的時間較長，教師需要付出更多時間來安排實驗的整個過程，容易影響教學(xué)進(jìn)度，因此教師會選擇傾向于避免開展這些實驗.如：高中生物 “檢測生物組織中的還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)”實驗中，常常需要通過分別研磨來提取生物組織中的還原性糖類和蛋白質(zhì)，但這個過程費時費力.同時，該實驗還原性糖類的檢測中，常常需要用到斐林試劑，而該溶液不易保存，需要現(xiàn)配現(xiàn)用，每次進(jìn)行實驗都需要預(yù)先及時配制，這無疑讓教師在實驗準(zhǔn)備上花費大量時間.

1.3實驗現(xiàn)象觀察難度大

對實驗現(xiàn)象進(jìn)行觀察，是得出正確結(jié)論的前提.一個顯而易見的實驗現(xiàn)象對于實驗的成功開展起到事半功倍的效果.清晰的實驗現(xiàn)象不僅能夠集中學(xué)生觀察的注意力，同時也能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣.生物學(xué)實驗中，如何保證現(xiàn)象的清晰明了，雖說是教師所追求的，但往往在具體的教學(xué)中容易被忽略.如，“觀察草履蟲的身體結(jié)構(gòu)”時，由于草履蟲的運(yùn)動能力較強(qiáng)，加之其全身透明，不利于學(xué)生觀察.

1.4簡單實驗不能滿足學(xué)生創(chuàng)造性學(xué)習(xí)要求

創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)和造就，要靠社會的關(guān)注，教育的改革，更要靠學(xué)生的創(chuàng)造性學(xué)習(xí).然而，簡單的實驗教學(xué)，已經(jīng)不能滿足學(xué)生創(chuàng)造性學(xué)習(xí)的要求.傳統(tǒng)的實驗設(shè)計，教師準(zhǔn)備好實驗材料和藥品用具，全面系統(tǒng)地安排好實驗步驟，并預(yù)告知實驗結(jié)果，學(xué)生只要按圖索驥，就能完成實驗，得到實驗結(jié)果.固化的實驗教學(xué)模式，缺乏對學(xué)生創(chuàng)造性的培養(yǎng).

2　生物學(xué)實驗中常見的改進(jìn)方法

面對生物學(xué)實驗常見的問題，生物學(xué)教師常常會從以下幾個方面對實驗加以改進(jìn)，以滿足教學(xué)需求，滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需要.

2.1對實驗材料進(jìn)行改進(jìn)

我國幅員遼闊，存在著明顯的地區(qū)差異，而且每所學(xué)校亦有其自身的特點，使用同樣的生物材料做實驗，顯然不可能的.故針對實驗材料取得的問題，可以考慮生物材料的本土化.例如，在“綠葉在光下制造有機(jī)物”實驗中，所用到天竺葵(PelargoniumhortorumBailey)并非所有地方都有，可使用常見的酢醬草(OxaliscorniculataLinn.)或蔓花生(Arachisduranensis)等野生小植株替代天竺葵，效果良好；“觀察小魚尾鰭血液流動現(xiàn)象”可使用常見的蝌蚪替代小魚，就地取材，方便適合并節(jié)約購買經(jīng)費.

2.2對實驗藥品進(jìn)行改進(jìn)

在中學(xué)生物實驗中，為了能夠在有限的課時內(nèi)很好地開展和安排實驗，學(xué)生可以親眼見到實驗現(xiàn)象并能夠滿足學(xué)生進(jìn)一步探索的欲望，就得縮短實驗中等待的時間，改進(jìn)實驗藥品并且改變實驗條件中的部分因素，使實驗現(xiàn)象更加明顯，更加快速地呈現(xiàn)實驗結(jié)果.在“觀察質(zhì)壁分離和復(fù)原”實驗中，原實驗要求用30%的蔗糖溶液所用時間較長，且效果不太明顯；而改用35%或40%的蔗糖溶液，能夠在較短的時間下觀察到明顯的實驗現(xiàn)象，縮短實驗時間，增加實驗成功率；在“觀察草履蟲的身體結(jié)構(gòu)”實驗中，可以通過在視野培養(yǎng)液中鋪上幾條棉花纖維，限制草履蟲的活動范圍；在載玻片上滴少許蛋清液，增加培養(yǎng)液的黏稠度，降低草履蟲的移動速度；在培養(yǎng)液中滴加少量紅墨水，將草履蟲的食物泡染色等操作，以便觀察草履蟲的身體結(jié)構(gòu)[2].

2.3對實驗器具進(jìn)行改進(jìn)

中學(xué)生物部分實驗的裝置設(shè)計比較復(fù)雜，需要教師提前制作和準(zhǔn)備，且學(xué)生在課堂不能同時開展實驗，教學(xué)效果不佳.改進(jìn)實驗裝置可以減少教師的負(fù)擔(dān)，同時也可以保證實驗課的正常開展和學(xué)生們學(xué)習(xí)激情的保持.例如“驗證人體呼出氣體含有較多的二氧化碳”，原實驗中需要用到多個玻璃瓶、玻璃管進(jìn)行復(fù)雜連接，改進(jìn)實驗可以用一個塑料袋將呼出來的氣體收集起來，再使用一個大注射器(50 mL)抽出收集在塑料袋中的氣體，并將其緩慢注入澄清石灰水中進(jìn)行驗證；同時用另一注射器抽取等量空氣做對照.同樣，在植物呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳的實驗中，也可以直接將塑料袋套于植物枝條上，隔夜后抽取塑料袋中的氣體進(jìn)行驗證.

2.4對實驗教學(xué)模式的改進(jìn)

為了激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，生物教師還會改進(jìn)實驗教學(xué)模式，將一些簡單的觀察實驗、驗證性實驗，改為探究性實驗，引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家一樣進(jìn)行探究思維，從而培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的創(chuàng)造和創(chuàng)新能力.如張淑偉[3]將驗證性實驗“唾液淀粉酶對淀粉的分解作用”變?yōu)樘骄啃詫嶒灐疤骄客僖旱矸勖笇Φ矸酆驼崽堑乃狻保淖儗嶒灲虒W(xué)模式，改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式，能更好地達(dá)到素質(zhì)教育的目的.

3　實驗改進(jìn)應(yīng)遵循的原則

生物學(xué)新理論和新技術(shù)不斷發(fā)展，生物教材也隨之不斷推陳出新，教師作為知識的傳播者緊跟時代潮流，勇于創(chuàng)新，不斷探索出各種可行的、高效的實驗開展模式以滿足課堂教學(xué)需要.在實驗教學(xué)過程中，教師時常會對實驗進(jìn)行改進(jìn)以保證實驗教學(xué)的順利開展，但往往由于對改進(jìn)方向和改進(jìn)原則的把握不佳，使得有些改變陷入了“誤區(qū)”：例如偏離實驗?zāi)康摹⒃黾訉嶒灣杀?、使用危險藥品、復(fù)雜化實驗等等，違背新課程理念，使得“改進(jìn)”變?yōu)椤案耐恕?故對實驗改進(jìn)的原則進(jìn)行研究分析，有助于實驗改進(jìn)的順利進(jìn)行.

3.1實驗材料改進(jìn)遵循的原則

實驗材料是生物實驗的重要組成部分，是實驗成功的關(guān)鍵，選取合適的實驗材料，能使實驗進(jìn)展順利，并獲得明顯的實驗現(xiàn)象或可靠的實驗數(shù)據(jù).實驗材料的改進(jìn)，主要是指原實驗材料的選擇替代，可以從當(dāng)?shù)貙嶋H出發(fā)，選取合適的生物材料進(jìn)行研究.改進(jìn)實驗材料要注意遵循以下原則：

3.1.1易得性原則

易得性原則，即方便易得、就地取材，講究生物材料的選取方便快捷，可充分發(fā)揮教師與學(xué)生的研究潛力，使用本土化、本地化實驗材料，滿足實驗要求，而非為了使用指定的材料舍近求遠(yuǎn)，去易求繁.

3.1.2環(huán)保性原則

環(huán)保性原則要求在生物實驗的整個過程，包括實驗取材、實驗操作、實驗結(jié)束后廢水廢渣排放等，都盡可能地減少對環(huán)境的破壞；還要考慮實驗材料以及藥品的可重復(fù)使用性等.如“制作小腸壁結(jié)構(gòu)模型”、“制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型”和“制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”等實驗中，都可以采用橡皮泥為材料進(jìn)行模型的制作，而改進(jìn)后所用的實驗材料能夠循環(huán)利用，在節(jié)約實驗經(jīng)費的基礎(chǔ)上也減少垃圾對環(huán)境破壞.

3.1.3趣味性原則

“興趣是最好的老師”，要讓學(xué)生喜歡上生物課實驗課，就應(yīng)盡可能增加課堂教學(xué)趣味性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)他們主動學(xué)習(xí)主動探究.實驗材料的改進(jìn)，在科學(xué)合理的基礎(chǔ)上，增加趣味性因素，能使學(xué)生更加喜愛生物學(xué)實驗，熱愛生物學(xué)學(xué)習(xí).如“探究魚鰭在游泳中的作用”中的捆綁或剪去不同魚鰭，比較難捆綁或血腥，實際實驗中可以用橫向剪開氣球做成的寬橡皮圈替代，分步驟套住不同部分的魚鰭，方便操作又不會對魚產(chǎn)生傷害，增加實驗的趣味性.

3.2實驗藥品改進(jìn)原則

中學(xué)生物實驗會用到很多實驗藥品，藥品的選擇對實驗的成功至關(guān)重要，既要使實驗現(xiàn)象明顯、實驗反應(yīng)快速，又要注意節(jié)約使用，節(jié)省經(jīng)費，并注意減少藥品使用對環(huán)境的影響.在對實驗藥品進(jìn)行改進(jìn)的時候，還要注意根據(jù)不同的教學(xué)實驗的不同教學(xué)目的與要求，進(jìn)行改變，并遵循以下原則：

3.2.1高效性原則

高效性原則是指在實驗過程中通過對藥品種類的代替或者藥品用量的改進(jìn)，達(dá)到縮短實驗時間、使實驗現(xiàn)象更加明顯、優(yōu)化實驗的目的.在實驗教學(xué)中，一個顯而易見的實驗現(xiàn)象不僅能夠獲得良好的教學(xué)成效，同時也能夠提高學(xué)生們學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，從而實現(xiàn)生物實驗課堂的高效性.

3.2.2節(jié)約性原則

生物實驗中需要用到各種各樣的實驗藥品，而科學(xué)設(shè)計實驗，節(jié)約使用藥品同樣能達(dá)到預(yù)期的實驗結(jié)果，并且實驗過程中養(yǎng)成節(jié)約藥品的習(xí)慣，不僅能節(jié)省實驗經(jīng)費，還能培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炑芯繎B(tài)度.比如高中實驗“觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布”，吡羅紅、甲基綠染液需現(xiàn)配現(xiàn)用，比較繁瑣，浪費嚴(yán)重.李桂芝[4]通過實驗發(fā)現(xiàn)，吡羅紅甲基綠染液并不需要每次使用都現(xiàn)場配制，一次學(xué)生分組實驗只配制一次就可以；而其中A液更是可以連續(xù)使用幾年，大大節(jié)約了藥品的用量，并減少廢棄藥品對環(huán)境的污染.

3.2.3安全性原則

生物實驗用到一些藥品，如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有毒藥品等，存在一定的安全隱患，藥品改進(jìn)可以從減少使用危險藥品的方面考慮，用安全藥品替代，使實驗容易開展并減少實驗事故.例如“模擬探究細(xì)胞表面積與體積關(guān)系”一課，原材料是含酚酞的瓊脂塊，并使用氫氧化鈉進(jìn)行反應(yīng).氫氧化鈉是有強(qiáng)腐蝕性的強(qiáng)堿，存在較大的安全隱患，改進(jìn)實驗材料可以使用常見的白涼粉、硬豆腐、熟馬鈴薯塊代替，并使用普通紅墨水進(jìn)行染色，同樣也能達(dá)到實驗的目的[5].

3.3實驗器具改進(jìn)原則

實驗器具是生物實驗必備的教學(xué)“工具”，選擇實驗合適的“工具”，能使實驗教學(xué)工作更順利，達(dá)到更好控制實驗變量、操作容易、結(jié)果明顯的效果.生物實驗器具的改進(jìn)要大膽探索，敢于創(chuàng)新，更要綜合考慮，使實驗簡易可行.改進(jìn)實驗器具可從就地取材、重復(fù)利用、化繁為簡等角度出發(fā)，注意遵循以下原則：

3.3.1簡化性原則

使用簡化的裝置替代較復(fù)雜的實驗器具，可以使得實驗更容易準(zhǔn)備，實驗操作更加容易進(jìn)行.如“還原性糖的檢測”實驗中，教材中使用酒精燈加熱50～65°C水浴2 min，但實際現(xiàn)象并不理想，而使用熱水壺中的開水直接水浴加熱，提高水浴溫度，減少了用酒精燈加熱的過程，可以快速取得明顯的實驗現(xiàn)象.

3.3.2顯效性原則

在生物實驗教學(xué)過程中使用一個科學(xué)、直觀的實驗器具進(jìn)行觀察實驗，往往能夠?qū)︻A(yù)設(shè)結(jié)果的獲得起到一個至關(guān)重要的作用.如初中生物的“探究螞蟻或其他動物的行為”實驗，可以使用透明塑料裝置“螞蟻家園”進(jìn)行觀察教學(xué)，透明的裝置能夠直觀地將螞蟻的通訊、覓食等行為顯示出來，方便師生們能夠在任意時間對螞蟻的各種行為進(jìn)行長期的觀察和記錄.

3.3.3替代性原則

中學(xué)生物實驗的實驗方法靈活多變，實驗方法是否可行，決定實驗結(jié)果是否可靠、可信.無論是驗證性實驗還是探究性實驗，都要求獲得明顯的實驗現(xiàn)象，以達(dá)到預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo).在“綠葉中色素的提取和分離”實驗中，畫濾液細(xì)線時要求又細(xì)又直，很多學(xué)生在使用毛細(xì)管畫細(xì)線的時候往往畫得不好，改進(jìn)實驗用“印章法”替代畫線，使用潔凈的蓋玻片蘸取適量的提取液輕輕地印在濾紙上，即能得到細(xì)直線，方便快速效果好.

3.4實驗方法改進(jìn)原則

實驗的過程中，一些實驗方法步驟的改進(jìn)，能縮短實驗時間、降低實驗難度、增加實驗的可信度，達(dá)到更好的實驗效果，合適的實驗方法，可以起到事半功倍的效果，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和學(xué)習(xí)興趣起積極的作用.生物實驗方法的改進(jìn)，可遵循以下原則：

3.4.1科學(xué)性原則

科學(xué)性是實驗設(shè)計的基礎(chǔ)，在實驗設(shè)計中必須有充分的科學(xué)依據(jù)，只有使用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒灧椒?，才能得出正確可靠的實驗結(jié)果和結(jié)論.在生物實驗的改進(jìn)中，亦是如此.例如“檢測生物組織中的還原糖”實驗的改進(jìn)，可增加對照實驗：葡萄糖與菲林試劑反應(yīng)，能更好地說明生物組織中與試劑反應(yīng)的物質(zhì)就是還原糖.

3.4.2拓展性原則

“教學(xué)有法，教無定法”，一個實驗的設(shè)計是不會一成不變的，在日新月異的知識理論更新下，賦予了生物學(xué)實驗課程以更加廣闊的空間，教師可以根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)進(jìn)行實驗的拓展延伸，以全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).如：“探究種子萌發(fā)的條件”，除了空氣、水、溫度條件外，還可以增加光照(模擬灰霾天氣)、pH(模擬酸雨)條件進(jìn)行探究，既增加實驗的趣味性，豐富實驗內(nèi)容，又可以引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注與生物學(xué)有關(guān)的社會環(huán)境問題，進(jìn)行情感態(tài)度價值觀的教育.

3.4.3創(chuàng)新性原則

將簡單的觀察實驗、驗證性實驗變?yōu)樘骄啃詫嶒炇菍嶒瀯?chuàng)新的一種有效方法，既能發(fā)揮學(xué)生的主體地位，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，還能提高學(xué)生的實驗操作能力，不斷提升學(xué)生分析問題、設(shè)計實驗和實施操作的綜合能力.

4　結(jié)語

科學(xué)實驗是探究生命活動最基本的手段，是生物學(xué)得以形成和發(fā)展的源泉；生物學(xué)實驗是學(xué)習(xí)生物學(xué)的基礎(chǔ)，也是中學(xué)生物教學(xué)的重要組成部分.新課程標(biāo)準(zhǔn)注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，在中學(xué)生物實驗教學(xué)中要充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，促進(jìn)學(xué)生實驗的積極性和主動性，這些都要求以科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、合理、易行、顯效的實驗作為教學(xué)支撐. 在開展科學(xué)實驗教學(xué)過程中，生物教師應(yīng)當(dāng)善于發(fā)現(xiàn)實驗教學(xué)過程中存在的問題，遵循實驗改進(jìn)的基本原則，敢于鉆研、敢于創(chuàng)新，不斷優(yōu)化實驗研究與教學(xué)策略，在提高中學(xué)生物實驗教學(xué)質(zhì)量的同時，循序漸進(jìn)地提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).

[1] 姚家佳.淺談中學(xué)生物實驗的幾點改進(jìn)和創(chuàng)新[J].新課程研究，2010(1)：98-100.

[2] 盧菊花.關(guān)于幾例初中生物實驗改進(jìn)方法的分析[J].教材儀器與實驗，2016(1)：54.

[3] 張淑偉.高中生物實驗創(chuàng)新研究[D].陜西：陜西師范大學(xué)，2013.

[4] 李桂芝.觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布的實驗改進(jìn)[J].中學(xué)課程輔導(dǎo)(教師通訊)，2012，28(7)：15-16.

[5] 謝婕，陳慧妍，陳佳琪.“細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸關(guān)系”的實驗探索[J].生物學(xué)教學(xué)，2016，41(5)：59-60.

The Problems and Solutions in Biology Experiment of Middle School

XIE Jie, WU Song-bin, CHEN Jia-min

(School of Biotechnology and Food Engineering, Guangdong University of Education, Guangzhou, Guangdong, 510303,P.R.China)

Be based on the difficulties in biological experiments research and teaching practice, we analyze the problems and put forward the corresponding solutions and principles:the experiment material should be readily available, environmentally friendly and interesting; drugs concerned in the experiment should be effective, managing, safe and economic; the apparatus be simplified, effective and replaceable; the experimental method scientific, developing, and innovative. These provide a reference for improving the middle school biology experiment teaching effect.

experiment of middle school biology; solutions; principles

2016-01-05

廣東第二師范學(xué)院2016年度校級質(zhì)量工程項目(2016zcjf01)；廣東第二師范學(xué)院2014年度校級質(zhì)量工程項目(2014jxtd01)；廣東第二師范學(xué)院2012年度教學(xué)研究與改革項目(2012zcjf02)

謝婕，女，籍貫廣東潮州人，廣東第二師范學(xué)院生物與食品工程學(xué)院實驗師.

G424

A

2095-3798(2016)05-0108-05