原创《例谈高中生物实验教学中实验材料的多样性》
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【摘 要】本文举出一系列教学实践的例子,论述如何在课本原有的基础上增加实验材料的多样性,及此做法对提高实验教学质量的意义,提出要重视实验教学,并把它作为生物课程不可取代的重要内容,通过探究性学习,增大生物实验的开放性,培养学生的能力.
【关键词】实验教学实验材料多样性
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2018）09B-0106-02
生物科学是一门实验性的科学,所有生物学知识都要经过实验的检验.所以在高中生物教学中,实验是必不可少的一个环节,其价值也是其他教学方式不可取代的.
新课标改革以来,生物实验不再是由课本写好现成而详细的实验步骤,学生只需“照单抓药”,而是加大了实验设计的开放性,给予学生非常大的自主选择空间.特别是探究型实验的实验材料和实验步骤都需要在教师的引导下由学生自主选择.其中材料的选择是非常关键的因素,在笔者的生物实验教学中,在课本原有的基础上进一步增加了实验材料的多样性,经过实践证明,这样做对提高实验教学质量是有帮助的.
一、培养学生创新能力,锻炼学生发散思维
（一）培养学生创新能力.“科技是国家强盛之基,创新是民族进步之魂”.创新思维必须尽早在我国未来的建设者——我们学生的脑中根植.选择实验材料是实验设计的第一步,鼓励学生勇于选择不同的原材料,就是鼓励创新.在实验课上,不同小组选用不同的实验材料进行实验,得到不同实验结果.在实验结束后的交流分享环节里,学生看到不同的实验材料会有各自的优缺点.这样既能够彰显学生的个性,又能得到共性的结论,达成教学目标.
【实例1】必修1“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验.课改前的课本,要求用梨汁或苹果汁检验还原糖,用花生检验脂肪,用豆浆或鸡蛋清等稀释液鉴定蛋白质.现在课本则提供了苹果或梨匀浆,马铃薯匀浆、花生种子、花生种子匀浆、豆浆、鲜肝研磨液等多种实验材料,学生甚至还可以自带感兴趣的生物材料进行实验.课本并不事先告诉学生结论,学生要根据自己的经验提出假设,然后自主通过实验探究验证自己提出的假说.比如对于豆浆这一材料,学生既检测到其中含有淀粉,又检测到其中含有蛋白质,和课改前相比大大拓展了学生的认识.
【实例2】必修1“探究植物细胞的吸水和失水”实验.课本推荐的经典材料是洋葱鳞片叶的外表皮细胞,但教师可以鼓励学生尝试使用多种植物材料进行实验.有的小组就使用了黑藻,黑藻细胞中的液泡虽然没有色素,但绿色的叶绿体被局限在原生质层中,也能间接代表原生质的范围.加入0.3g／mL蔗糖溶液后,也可以观察到黑藻细胞原生质范围缩小（图1）.另外还有的小组带来了校园随处可见的羊蹄甲花,将其花冠制成临时装片,看到的结构与洋葱细胞类似,只是细胞偏小,但同样的可以得出质壁分离现象.实验中教师还提供了KNO3溶液,让学生将之和蔗糖溶液比较,为之后“物质跨膜运输的方式”的教学做好铺垫.
【实例3】选修1的第一个专题“传统发酵技术的应用”里材料选择丰富多样.“腐乳的制作”可以豆腐的含水量不同,加入的卤汤成分不同,分别得到红方、青方、糟方腐乳.“泡菜的制作”可以选择白菜、胡萝卜、豇豆、黄瓜等不同的实验材料进行发酵,加入香辛料的种类和质量可得到口味不同的泡菜.不同实验材料发酵过程中亚硝酸盐含量变化曲线也各不相同.
（二）锻炼学生发散思维.课本中建议使用的实验材料,在当地可能无法获得,或者过高.为了节省成本减少开支,并顺利完成实验,教师可以引导学生发散思维去寻找不同的替代材料.
【实例4】必修1“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验材料之一新鲜肝脏研磨液较贵,且必须新鲜.可引导学生改为植物材料,比如马铃薯片.马铃薯细胞内也含有过氧化氢酶,在其催化下试管内的过氧化氢迅速分解,现象明显.
【实例5】选修1“DNA的粗提取与鉴定”课改前课本指定鸡血为实验材料,现在课本中就提供了非常丰富的材料,包括鱼卵、猪肝、菜花（花椰菜）、香蕉、鸡血、猕猴桃、洋葱、豌豆、菠菜、在液体培养基中培养大肠杆菌等,学生可以根据实际状况选择经济的替代材料.
【实例6】必修1“通过模拟实验探究膜的特性”实验中使用的漏斗口要密封上一层玻璃纸,但玻璃纸不容易购买到,可考虑换用容易买到的具有半透性质的生物材料.学生使用多种材料重复实验,发现鸡蛋的卵膜（图2,见下页）和鱼鳔效果都非常明显.
【实例7】选修1“果酒和果醋的制作”课本中选用葡萄作为实验材料,但实验时间正值春季,葡萄较贵,学生可以采用苹果、橙子等水果作为替代材料,制成风味不一的果酒.
二、教育学生追求卓越,增强学生自信心
实验材料的选择对实验的成败起着至关重要的作用.在课本介绍的生物学史经典实验中就有不少例子,如孟德尔利用豌豆进行杂交实验发现遗传的奥秘,提出遗传因子的假说；赫尔希和蔡斯使用结构简单的病毒——T2噬菌体作为实验材料,很好地将DNA和蛋白质分开,进而证明DNA是遗传物质；恩格尔曼使用水绵作为实验材料,是因为它的细胞内含有特殊的螺旋形带状的叶绿体,产生氧气后,好氧性细菌的分布才会比较清楚.因此在实验中选取正确的实验材料,会使实验现象更加明显,操作更加简便.学生在亲自动手实验时,也要传承科学家的创新及追求卓越的精神,通过反复探究,找出更好的实验材料.当学生体验到探究成功的喜悦时,其对生物科学的学习将更加有信心.
【实例8】必修1“探究环境因素对光合作用强度的影响”实验,课本建议将植物的叶片打成相同的圆形,一段时间后观察并记录小圆形叶片浮起的数量.但是这种方案耗时长,影响因素多.若将陆生植物换成水生植物（比如黑藻）,就不需要将叶肉细胞间的气体排出.而是用玻璃漏斗罩住烧杯中的植物,直接采用排水法收集光合作用产生的氧气,就可以方便地定量检测光合作用强度（如图3所示）.
【实例9】选修1“酵母细胞的固定化”实验中要将混有酵母菌细胞的海藻酸钠溶液滴入氯化钙溶液中,但学生得到的凝胶珠往往不成球形,拖着长长的“尾巴”.学生思考可能是海藻酸钠溶液浓度过高,于是对实验材料海藻酸钠进行适当稀释后做对比实验得到了满意的效果.
【实例10】选修1中“果酒和果醋的制作”学生可以使用普通的带盖子的瓶子作为发酵罐,但这种瓶子在打开瓶盖的制醋阶段容易感染杂菌.在教师的指导下学生可以参照课本设计并亲手制作带有充气口、排气口和出料口的发酵瓶,这样的实验材料除了能防止杂菌污染,还能对发酵液定期取样检测,最终便于将酒或醋与固体残渣分离.
三、帮助学生理解实验,引导学生关注细节
生物实验的操作步骤多,影响实验结果的因素也多.实验过程的小失误都会引起实验失败.在课本提供的参考实验步骤中,虽然教师已经强调了实验细节,在学生做实验前也会多次提醒,但由于学生缺乏直观的体验,不易理解如此操作的目的.教师可以提供多种实验材料,让学生通过对比实验自己体会实验细节的重要性.
【实例11】必修1“绿叶中色素的提取和分离”实验中课本推荐使用新鲜的绿叶,如菠菜的绿叶.如果实验时教师同时提供发黄的叶片,如韭黄的叶片.学生重复提取和层析操作后可以看到滤纸条上只有两条色素带——胡萝卜素和叶黄素.学生分析实验结果就明白发黄的叶片细胞内缺乏叶绿素,进而理解课本建议使用新鲜绿叶的原因.还有此实验中如果让某些小组把无水已醇全换成水,实验结果发现滤纸条上看不到任何的色素带.于是教师可以引导学生理解叶绿体中的色素并不溶于水,只能溶于有机溶剂.
【实例12】必修3“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验材料是酵母菌.如果教师还提供大肠杆菌等细菌给学生进行实验,学生就体验到在显微镜下对细菌的数目进行统计的困难,引发学生思考为什么要选用真核细胞酵母菌作为实验材料.而这一设计也是为将来学生学习选修1“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”这一节时,介绍另一种微生物计数方法“稀释涂布平板法”埋下伏笔.
【实例13】必修1中“观察根尖分生区细胞组织细胞的有丝分裂”课本推荐的材料是根尖,如果采用其他的材料,如成熟的茎段或叶片,则无法观察到处于分裂期的细胞.所以学生就了解到,植物体内只有在分生组织中的细胞才会持续的分裂.
从以上所举的众多例子可以看到,在实验教学中增加材料选择的多样性,能够加深学生对实验操作的理解,也能锻炼学生发散思维及增强学习生物学的自信心.但同时教学中还应该注意：①必须符合生物学的基本原则.不管学生使用哪一种生物实验材料,操作步骤都必须符合对照实验和单一变量原则,否则不同的实验结果之间不具可比性.②要求全班各小组及时展示实验结果.选用不同的材料进行实验将得到各不相同的实验结果,及时分享交流和对比实验结果,才能进一步引发学生的认知冲突,启动学生科学思维.③教师要允许学生重复实验.有些学生并不满足于其他组做的实验,想亲自动手验证,或一定要成功地完成实验,教师都应该准许和鼓励,而不是浇灭学生的热情.
总之,实验材料的选取不是唯一的,就像数学题可以一题多解,殊途同归,教师要贯彻新课标理念,提高实验教学质量,让一成不变的实验课堂变成学生自由探索的学堂.
【参考文献】
［1］毋占宁．浅谈高中生物实验中实验材料的选择［J］．新课程学习,2010（4）
［2］杜晓君．例谈高中生物实验材料的替代问题［J］．甘肃教育,2012（10）
（责编卢建龙）
实验教学论文参考资料：
回顾述说：这是一篇关于高中生物实验和实验材料和多样性方面的实验教学论文题目、论文提纲、实验教学论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
