论文部分内容阅读
摘要： “初步学会生物科学探究的一般方法，具有较强的生物学实验的基本操作技能、搜集和处理信息、分析和解决实际问题等能力”是新课程实施的重要目标之一。但笔者调查发现，用“纸笔式”、“动画模拟式”实验代替真实实验的现象广泛存在于中学生物教学，高中生物实验教学现状尴尬。鉴于此，笔者就“教师在实验教学中应创设情境、注重细节，让学生在潜移默化中掌握操作技能，提高问题的探究能力，并最终提升生物学素养”，谈以下观点，与各位专家、同行探讨。
关键词：生物实验 注重细节
一、比一比，让实验设计更优化
实验设计是生物实验的灵魂。不同学者对“实验设计”的表述各不相同，广义的实验设计指科学研究的一般程序，通常包括问题提出、假说形成、变量选择及控制、数据收集及分析、结果交流与评价等。实验设计主要应明确：①做什么，即实验目的和内容；②怎么做，即依据实验原理，选择合理的实验方法，制定多套可供选择的实验方案；③为什么这样做，即：收集、分析有关实验资料，选择最合理的方案。除此之外，实验设计还要制定具体的操作步骤、预计可能的实验结果、确定数据收集及分析方式等，甚至还应包括对实验人员、时间和场地的安排以及对实验进行评价（做得怎样？）等。如何设计一个好的方案，并不断进行优化，应该是实验教学的关键。
通过教学观察可以发现：相当多的学生认为教材提供的实验方案是唯一的方案，却并未意识到某一个具体实验可能存在多套方案；相当多的教师则认为教材实验方案一定是最为合理的方案，而并未从地域特点、季节因素和本校实验条件限制等角度出发，有意识地改进原有方案或选择替代方案，使实验教学的效果更明显。
在“检测生物组织中存在还原糖”实验中，教材的建议方案为：“以苹果和梨果实的组织提取液作为实验材料，用斐林试剂作为检测试剂，进行水浴加热，观察是否出现砖红色沉淀。”笔者在教学实践中，根据亲身实践经验，向学生提供了两种改进方案，供学生选择。
方案一：用成熟葡萄去皮代替苹果或梨，不需要研磨，去皮后放在小烧杯中挤压即可流出果汁，提取液加入斐林试剂后水浴加热，观察颜色变化和沉淀反应。
方案二：用徒手切片法切下梨（或苹果）果实的薄片放在载玻片上，直接滴加两滴新配制的斐林试剂，在酒精灯上直接均匀加热。
课堂教学中，师生共同实践、讨论、分析上述方案，形成共同观点如下：方案一的优点是组织提取液无须过滤，实验材料符合该实验的季节特点，且处理简单、效果好；方案二的优点是无须制取组织提取液，在显微镜下观察，可以直接观察到多边形的梨细胞中有许多砖红色的颗粒，但应注意切片和直接加热过程中的安全性。
上述实验方案激发了学生创新的灵感，学生进一步提出了自己的研究方案：方案三，制取新鲜动物肝脏（如鸡肝）的研磨液，用教材中的实验方法进行实验；方案四，制取胡萝卜块根、桔子（果实）的组织提取液，用教材中的实验方法进行实验。
教学中，学生在教师的指导下开展分组实验，探究自己感兴趣的问题，然后师生共同评议方案的可行性，得出结论如下：方案三可以检测动物组织提取液中是否有还原糖，从而有助于学生理解概念——“糖类广泛分布于生物体内，是主要的能源物质”，但猪肝研磨液等动物组织自身的颜色会对实验现象造成一定的影响，需仔细观察。方案四是最有争议的，部分学生认为该实验不能以胡萝卜块根、桔子（果实）的组织提取液作为材料，因为出现的砖红色沉淀会被植物组织提取液中的其他鲜艳的颜色所遮蔽。在与全班学生一起做该实验后发现方案四实际是可行的，通过仔细观察，是可以分辨砖红色沉淀与组织提取液中的其他颜色间的区别的。但若从实验现象的明显角度，胡萝卜块根等的确不适宜作为该实验的材料。
经过对同一实验不同方案的比较，学生加深了对于科学的理解、懂得了方案优化的价值，也能更深刻地理解实验与理论间的关系。
二、选一选，让实验器材更科学
所謂“兵马未动，粮草先行”，选择合适的器材（仪器、药品和生物材料）是做好一个实验的基础。在教学中，部分教师并未从真实实验角度出发去关注实验器材的选择，而是根据主观经验判断：“应使用什么器材，或者不能使用什么器材。” 生物实验的效果受环境、材料本身等因素的影响很大，而许多实验材料又具有明显的季节性和地域性。如经过实验发现，以鱼白（雄鱼的精巢）作为DNA粗提取的材料，效果优于鸡血、菜花等材料。但鱼白这种材料具有较强的季节性，价格偏贵，不适宜作为中学实验中DNA粗提取的材料大面积推广。所以实验材料的选择，应充分遵循“依据原理、服务主题、经济易得、现象明显、安全简便”的原则，务必在“可以选择哪些材料做该实验？哪种是该实验的最适宜材料？从何处可以得到该种材料？以该材料进行实验时，需进行怎样的处理？”等细节方面作深入思考，让学生理解生物实验的科学内涵，以切实提高实验材料的选择能力。
三、做一做，让实验操作更规范
实验操作技能是学生实验能力的第一层面，而科学探究能力是实验能力的最高层面。从动手实验操作技能的熟练到科学探究方法的掌握，是从感性到理性的升华，而依据科学探究的思想、方法所制定的设计方案来指导具体的实验操作，则是一个理论指导实践的过程。教学实践表明，让学生体验真实实验的过程，一方面可以在尝试运用实验器具完成实验过程中熟悉包括显微镜、烧杯、解剖工具等在内的各种实验器具的使用方法、实验试剂的配制方法、实验材料的处理细节、实验变量的控制技术，提高和发展学生的实验仪器使用的熟练程度和操作规范；另一方面，也可以让学生通过经历真实的做科学的过程，掌握包括观察、测量、调查、数据处理和探究等实验操作的基本方法；最重要的是，可以通过实验构建生物核心概念体系，进一步提高探究的水平和能力。
关键词：生物实验 注重细节
一、比一比，让实验设计更优化
实验设计是生物实验的灵魂。不同学者对“实验设计”的表述各不相同，广义的实验设计指科学研究的一般程序，通常包括问题提出、假说形成、变量选择及控制、数据收集及分析、结果交流与评价等。实验设计主要应明确：①做什么，即实验目的和内容；②怎么做，即依据实验原理，选择合理的实验方法，制定多套可供选择的实验方案；③为什么这样做，即：收集、分析有关实验资料，选择最合理的方案。除此之外，实验设计还要制定具体的操作步骤、预计可能的实验结果、确定数据收集及分析方式等，甚至还应包括对实验人员、时间和场地的安排以及对实验进行评价（做得怎样？）等。如何设计一个好的方案，并不断进行优化，应该是实验教学的关键。
通过教学观察可以发现：相当多的学生认为教材提供的实验方案是唯一的方案，却并未意识到某一个具体实验可能存在多套方案；相当多的教师则认为教材实验方案一定是最为合理的方案，而并未从地域特点、季节因素和本校实验条件限制等角度出发，有意识地改进原有方案或选择替代方案，使实验教学的效果更明显。
在“检测生物组织中存在还原糖”实验中，教材的建议方案为：“以苹果和梨果实的组织提取液作为实验材料，用斐林试剂作为检测试剂，进行水浴加热，观察是否出现砖红色沉淀。”笔者在教学实践中，根据亲身实践经验，向学生提供了两种改进方案，供学生选择。
方案一：用成熟葡萄去皮代替苹果或梨，不需要研磨，去皮后放在小烧杯中挤压即可流出果汁，提取液加入斐林试剂后水浴加热，观察颜色变化和沉淀反应。
方案二：用徒手切片法切下梨（或苹果）果实的薄片放在载玻片上，直接滴加两滴新配制的斐林试剂，在酒精灯上直接均匀加热。
课堂教学中，师生共同实践、讨论、分析上述方案，形成共同观点如下：方案一的优点是组织提取液无须过滤，实验材料符合该实验的季节特点，且处理简单、效果好；方案二的优点是无须制取组织提取液，在显微镜下观察，可以直接观察到多边形的梨细胞中有许多砖红色的颗粒，但应注意切片和直接加热过程中的安全性。
上述实验方案激发了学生创新的灵感，学生进一步提出了自己的研究方案：方案三，制取新鲜动物肝脏（如鸡肝）的研磨液，用教材中的实验方法进行实验；方案四，制取胡萝卜块根、桔子（果实）的组织提取液，用教材中的实验方法进行实验。
教学中，学生在教师的指导下开展分组实验，探究自己感兴趣的问题，然后师生共同评议方案的可行性，得出结论如下：方案三可以检测动物组织提取液中是否有还原糖，从而有助于学生理解概念——“糖类广泛分布于生物体内，是主要的能源物质”，但猪肝研磨液等动物组织自身的颜色会对实验现象造成一定的影响，需仔细观察。方案四是最有争议的，部分学生认为该实验不能以胡萝卜块根、桔子（果实）的组织提取液作为材料，因为出现的砖红色沉淀会被植物组织提取液中的其他鲜艳的颜色所遮蔽。在与全班学生一起做该实验后发现方案四实际是可行的，通过仔细观察，是可以分辨砖红色沉淀与组织提取液中的其他颜色间的区别的。但若从实验现象的明显角度，胡萝卜块根等的确不适宜作为该实验的材料。
经过对同一实验不同方案的比较，学生加深了对于科学的理解、懂得了方案优化的价值，也能更深刻地理解实验与理论间的关系。
二、选一选，让实验器材更科学
所謂“兵马未动，粮草先行”，选择合适的器材（仪器、药品和生物材料）是做好一个实验的基础。在教学中，部分教师并未从真实实验角度出发去关注实验器材的选择，而是根据主观经验判断：“应使用什么器材，或者不能使用什么器材。” 生物实验的效果受环境、材料本身等因素的影响很大，而许多实验材料又具有明显的季节性和地域性。如经过实验发现，以鱼白（雄鱼的精巢）作为DNA粗提取的材料，效果优于鸡血、菜花等材料。但鱼白这种材料具有较强的季节性，价格偏贵，不适宜作为中学实验中DNA粗提取的材料大面积推广。所以实验材料的选择，应充分遵循“依据原理、服务主题、经济易得、现象明显、安全简便”的原则，务必在“可以选择哪些材料做该实验？哪种是该实验的最适宜材料？从何处可以得到该种材料？以该材料进行实验时，需进行怎样的处理？”等细节方面作深入思考，让学生理解生物实验的科学内涵，以切实提高实验材料的选择能力。
三、做一做，让实验操作更规范
实验操作技能是学生实验能力的第一层面，而科学探究能力是实验能力的最高层面。从动手实验操作技能的熟练到科学探究方法的掌握，是从感性到理性的升华，而依据科学探究的思想、方法所制定的设计方案来指导具体的实验操作，则是一个理论指导实践的过程。教学实践表明，让学生体验真实实验的过程，一方面可以在尝试运用实验器具完成实验过程中熟悉包括显微镜、烧杯、解剖工具等在内的各种实验器具的使用方法、实验试剂的配制方法、实验材料的处理细节、实验变量的控制技术，提高和发展学生的实验仪器使用的熟练程度和操作规范；另一方面，也可以让学生通过经历真实的做科学的过程，掌握包括观察、测量、调查、数据处理和探究等实验操作的基本方法；最重要的是，可以通过实验构建生物核心概念体系，进一步提高探究的水平和能力。