麥文喆

【摘 要】本文舉出一系列教學實踐的例子，論述如何在課本原有的基礎上增加實驗材料的多樣性，及此做法對提高實驗教學質(zhì)量的意義，提出要重視實驗教學，并把它作為生物課程不可取代的重要內(nèi)容，通過探究性學習，增大生物實驗的開放性，培養(yǎng)學生的能力。

【關鍵詞】實驗教學? 實驗材料? 多樣性

【中圖分類號】G? 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2018）09B-0106-02

生物科學是一門實驗性的科學，所有生物學知識都要經(jīng)過實驗的檢驗。所以在高中生物教學中，實驗是必不可少的一個環(huán)節(jié)，其價值也是其他教學方式不可取代的。

新課標改革以來，生物實驗不再是由課本寫好現(xiàn)成而詳細的實驗步驟，學生只需“照單抓藥”，而是加大了實驗設計的開放性，給予學生非常大的自主選擇空間。特別是探究型實驗的實驗材料和實驗步驟都需要在教師的引導下由學生自主選擇。其中材料的選擇是非常關鍵的因素，在筆者的生物實驗教學中，在課本原有的基礎上進一步增加了實驗材料的多樣性，經(jīng)過實踐證明，這樣做對提高實驗教學質(zhì)量是有幫助的。

一、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，鍛煉學生發(fā)散思維

（一）培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。“科技是國家強盛之基，創(chuàng)新是民族進步之魂”。創(chuàng)新思維必須盡早在我國未來的建設者——我們學生的腦中根植。選擇實驗材料是實驗設計的第一步，鼓勵學生勇于選擇不同的原材料，就是鼓勵創(chuàng)新。在實驗課上，不同小組選用不同的實驗材料進行實驗，得到不同實驗結(jié)果。在實驗結(jié)束后的交流分享環(huán)節(jié)里，學生看到不同的實驗材料會有各自的優(yōu)缺點。這樣既能夠彰顯學生的個性，又能得到共性的結(jié)論，達成教學目標。

【實例 1】必修 1“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”實驗。課改前的課本，要求用梨汁或蘋果汁檢驗還原糖，用花生檢驗脂肪，用豆?jié){或雞蛋清等稀釋液鑒定蛋白質(zhì)?，F(xiàn)在課本則提供了蘋果或梨勻漿，馬鈴薯勻漿、花生種子、花生種子勻漿、豆?jié){、鮮肝研磨液等多種實驗材料，學生甚至還可以自帶感興趣的生物材料進行實驗。課本并不事先告訴學生結(jié)論，學生要根據(jù)自己的經(jīng)驗提出假設，然后自主通過實驗探究驗證自己提出的假說。比如對于豆?jié){這一材料，學生既檢測到其中含有淀粉，又檢測到其中含有蛋白質(zhì)，和課改前相比大大拓展了學生的認識。

【實例 2】必修 1“探究植物細胞的吸水和失水”實驗。課本推薦的經(jīng)典材料是洋蔥鱗片葉的外表皮細胞，但教師可以鼓勵學生嘗試使用多種植物材料進行實驗。有的小組就使用了黑藻，黑藻細胞中的液泡雖然沒有色素，但綠色的葉綠體被局限在原生質(zhì)層中，也能間接代表原生質(zhì)的范圍。加入 0.3 g/mL 蔗糖溶液后，也可以觀察到黑藻細胞原生質(zhì)范圍縮?。▓D 1）。另外還有的小組帶來了校園隨處可見的羊蹄甲花，將其花冠制成臨時裝片，看到的結(jié)構(gòu)與洋蔥細胞類似，只是細胞偏小，但同樣的可以得出質(zhì)壁分離現(xiàn)象。實驗中教師還提供了 KNO3 溶液，讓學生將之和蔗糖溶液比較，為之后“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健钡慕虒W做好鋪墊。

【實例 3】選修 1 的第一個專題“傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應用”里材料選擇豐富多樣?！案榈闹谱鳌笨梢远垢暮坎煌?，加入的鹵湯成分不同，分別得到紅方、青方、糟方腐乳。“泡菜的制作”可以選擇白菜、胡蘿卜、豇豆、黃瓜等不同的實驗材料進行發(fā)酵，加入香辛料的種類和質(zhì)量可得到口味不同的泡菜。不同實驗材料發(fā)酵過程中亞硝酸鹽含量變化曲線也各不相同。

（二）鍛煉學生發(fā)散思維。課本中建議使用的實驗材料，在當?shù)乜赡軣o法獲得，或者價格過高。為了節(jié)省成本減少開支，并順利完成實驗，教師可以引導學生發(fā)散思維去尋找不同的替代材料。

【實例 4】必修 1“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗材料之一新鮮肝臟研磨液較貴，且必須新鮮?？梢龑W生改為植物材料，比如馬鈴薯片。馬鈴薯細胞內(nèi)也含有過氧化氫酶，在其催化下試管內(nèi)的過氧化氫迅速分解，現(xiàn)象明顯。

【實例 5】選修 1“DNA 的粗提取與鑒定”課改前課本指定雞血為實驗材料，現(xiàn)在課本中就提供了非常豐富的材料，包括魚卵、豬肝、菜花（花椰菜）、香蕉、雞血、獼猴桃、洋蔥、豌豆、菠菜、在液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌等，學生可以根據(jù)實際狀況選擇經(jīng)濟的替代材料。

【實例 6】必修 1“通過模擬實驗探究膜的特性”實驗中使用的漏斗口要密封上一層玻璃紙，但玻璃紙不容易購買到，可考慮換用容易買到的具有半透性質(zhì)的生物材料。學生使用多種材料重復實驗，發(fā)現(xiàn)雞蛋的卵膜（圖 2，見下頁）和魚鰾效果都非常明顯。

【實例 7】選修 1“果酒和果醋的制作”課本中選用葡萄作為實驗材料，但實驗時間正值春季，葡萄較貴，學生可以采用蘋果、橙子等水果作為替代材料，制成風味不一的果酒。

二、教育學生追求卓越，增強學生自信心

實驗材料的選擇對實驗的成敗起著至關重要的作用。在課本介紹的生物學史經(jīng)典實驗中就有不少例子，如孟德爾利用豌豆進行雜交實驗發(fā)現(xiàn)遺傳的奧秘，提出遺傳因子的假說;赫爾希和蔡斯使用結(jié)構(gòu)簡單的病毒—— T2 噬菌體作為實驗材料，很好地將 DNA 和蛋白質(zhì)分開，進而證明 DNA 是遺傳物質(zhì);恩格爾曼使用水綿作為實驗材料，是因為它的細胞內(nèi)含有特殊的螺旋形帶狀的葉綠體，產(chǎn)生氧氣后，好氧性細菌的分布才會比較清楚。因此在實驗中選取正確的實驗材料，會使實驗現(xiàn)象更加明顯，操作更加簡便。學生在親自動手實驗時，也要傳承科學家的創(chuàng)新及追求卓越的精神，通過反復探究，找出更好的實驗材料。當學生體驗到探究成功的喜悅時，其對生物科學的學習將更加有信心。

【實例 8】必修 1“探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響”實驗，課本建議將植物的葉片打成相同的圓形，一段時間后觀察并記錄小圓形葉片浮起的數(shù)量。但是這種方案耗時長，影響因素多。若將陸生植物換成水生植物（比如黑藻），就不需要將葉肉細胞間的氣體排出。而是用玻璃漏斗罩住燒杯中的植物，直接采用排水法收集光合作用產(chǎn)生的氧氣，就可以方便地定量檢測光合作用強度（如圖 3 所示）。

【實例 9】選修 1“酵母細胞的固定化”實驗中要將混有酵母菌細胞的海藻酸鈉溶液滴入氯化鈣溶液中，但學生得到的凝膠珠往往不成球形，拖著長長的“尾巴”。學生思考可能是海藻酸鈉溶液濃度過高，于是對實驗材料海藻酸鈉進行適當稀釋后做對比實驗得到了滿意的效果。

【實例 10】選修 1 中“果酒和果醋的制作”學生可以使用普通的帶蓋子的瓶子作為發(fā)酵罐，但這種瓶子在打開瓶蓋的制醋階段容易感染雜菌。在教師的指導下學生可以參照課本設計并親手制作帶有充氣口、排氣口和出料口的發(fā)酵瓶，這樣的實驗材料除了能防止雜菌污染，還能對發(fā)酵液定期取樣檢測，最終便于將酒或醋與固體殘渣分離。

三、幫助學生理解實驗，引導學生關注細節(jié)

生物實驗的操作步驟多，影響實驗結(jié)果的因素也多。實驗過程的小失誤都會引起實驗失敗。在課本提供的參考實驗步驟中，雖然教師已經(jīng)強調(diào)了實驗細節(jié)，在學生做實驗前也會多次提醒，但由于學生缺乏直觀的體驗，不易理解如此操作的目的。教師可以提供多種實驗材料，讓學生通過對比實驗自己體會實驗細節(jié)的重要性。

【實例 11】必修 1“綠葉中色素的提取和分離”實驗中課本推薦使用新鮮的綠葉，如菠菜的綠葉。如果實驗時教師同時提供發(fā)黃的葉片，如韭黃的葉片。學生重復提取和層析操作后可以看到濾紙條上只有兩條色素帶—— 胡蘿卜素和葉黃素。學生分析實驗結(jié)果就明白發(fā)黃的葉片細胞內(nèi)缺乏葉綠素，進而理解課本建議使用新鮮綠葉的原因。還有此實驗中如果讓某些小組把無水已醇全換成水，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)濾紙條上看不到任何的色素帶。于是教師可以引導學生理解葉綠體中的色素并不溶于水，只能溶于有機溶劑。

【實例 12】必修 3“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”實驗材料是酵母菌。如果教師還提供大腸桿菌等細菌給學生進行實驗，學生就體驗到在顯微鏡下對細菌的數(shù)目進行統(tǒng)計的困難，引發(fā)學生思考為什么要選用真核細胞酵母菌作為實驗材料。而這一設計也是為將來學生學習選修 1 “土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(shù)”這一節(jié)時，介紹另一種微生物計數(shù)方法“稀釋涂布平板法”埋下伏筆。

【實例 13】必修 1 中“觀察根尖分生區(qū)細胞組織細胞的有絲分裂”課本推薦的材料是根尖，如果采用其他的材料，如成熟的莖段或葉片，則無法觀察到處于分裂期的細胞。所以學生就了解到，植物體內(nèi)只有在分生組織中的細胞才會持續(xù)的分裂。

從以上所舉的眾多例子可以看到，在實驗教學中增加材料選擇的多樣性，能夠加深學生對實驗操作的理解，也能鍛煉學生發(fā)散思維及增強學習生物學的自信心。但同時教學中還應該注意：①必須符合生物學的基本原則。不管學生使用哪一種生物實驗材料，操作步驟都必須符合對照實驗和單一變量原則，否則不同的實驗結(jié)果之間不具可比性。②要求全班各小組及時展示實驗結(jié)果。選用不同的材料進行實驗將得到各不相同的實驗結(jié)果，及時分享交流和對比實驗結(jié)果，才能進一步引發(fā)學生的認知沖突，啟動學生科學思維。③教師要允許學生重復實驗。有些學生并不滿足于其他組做的實驗，想親自動手驗證，或一定要成功地完成實驗，教師都應該準許和鼓勵，而不是澆滅學生的熱情。

總之，實驗材料的選取不是唯一的，就像數(shù)學題可以一題多解，殊途同歸，教師要貫徹新課標理念，提高實驗教學質(zhì)量，讓一成不變的實驗課堂變成學生自由探索的學堂。

【參考文獻】

[1]毋占寧.淺談高中生物實驗中實驗材料的選擇[J].新課程學習，2010（4）

[2]杜曉君.例談高中生物實驗材料的替代問題[J].甘肅教育，2012（10）