淺談新課程背景下的創(chuàng)新式生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)

生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性學(xué)科，生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)是生物教學(xué)的重要內(nèi)容之一。生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)既可以使學(xué)生掌握生物科學(xué)知識(shí)和生物實(shí)驗(yàn)技能，又有利于學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性思維和創(chuàng)新精神，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造能力，使學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度及追求真理的科學(xué)精神。因而教師應(yīng)充分利用生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造能力。下面，筆者結(jié)合高中生物教學(xué)實(shí)踐，就新課程背景下創(chuàng)新式生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一些嘗試，談幾點(diǎn)體會(huì)，與大家一起商榷。

一、根據(jù)課本實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮模仿作用，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造能力

中學(xué)生物課本上有很多實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過模仿，可以訓(xùn)練創(chuàng)造性思維，發(fā)展創(chuàng)造能力，

比如：在分析了斯帕蘭札尼研究鷹的消化作用實(shí)驗(yàn)之后，讓學(xué)生嘗試自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明胃蛋白酶液制備方法（取4片胃蛋白酶片，每片含胃蛋白酶0.1g，放在研缽內(nèi)研磨成粉末，溶于100ml蒸餾水中，加入3%鹽酸約10ml，使溶液PH值調(diào)到1.8左右，即成胃蛋白酶液）。請(qǐng)看學(xué)生完成的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：首先，將鴨蛋煮熟，將其蛋白剝下，取一小部分蛋白搗碎，加入試管中，然后加胃蛋白酶液，在37℃下保溫一段時(shí)間。做對(duì)比實(shí)驗(yàn)的試管中，其他條件都相同，但不加胃蛋白酶液，而是加等量的蒸餾水。預(yù)測結(jié)果：加胃蛋白酶液的試管中蛋白質(zhì)被消化了，而僅加等量蒸餾水的試管中蛋白質(zhì)沒有被消化。本設(shè)計(jì)很巧妙，因?yàn)榉磻?yīng)前蛋白質(zhì)是固體狀態(tài)，后來消失不見了，必然是胃蛋白酶的作用。

學(xué)生根據(jù)課本實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮模仿作用，是創(chuàng)新式生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的前提，是達(dá)到教學(xué)目的最簡單的方法，同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的重要教學(xué)手段，是學(xué)生和教學(xué)內(nèi)容形成有機(jī)整體、提高生物教學(xué)質(zhì)量的重要保證。

二、掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造能力

多數(shù)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課，學(xué)生只是機(jī)械地根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)按部就班進(jìn)行操作，至于實(shí)驗(yàn)為什么分這幾步，學(xué)生往往不去想，因而在具體操作之前，教師應(yīng)啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生搞清楚實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路，并且要進(jìn)行大膽改進(jìn)。

例如：實(shí)驗(yàn)“研究細(xì)胞大小與物質(zhì)擴(kuò)散的關(guān)系”。本實(shí)驗(yàn)是人教版高中生物必修1第六章的一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生若能大膽創(chuàng)新、成功地完成本實(shí)驗(yàn)，不僅能幫助學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際地理解細(xì)胞體為什么這么小及為什么細(xì)胞要分裂等問題，還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)造能力。

原實(shí)驗(yàn)操作過程如下：先用塑料餐刀將瓊脂塊切成3塊邊長分別是3cm、2cm、1cm的正方體，然后將3塊瓊脂塊放在燒杯內(nèi)，加入NaOH溶液，將瓊脂塊淹沒，浸泡10min；用塑料勺不時(shí)翻動(dòng)瓊脂塊，然后再戴上手套，用塑料勺將瓊脂塊從NaOH溶液中取出來；用紙巾把它們吸干，用塑料刀把瓊脂塊切成兩半。原實(shí)驗(yàn)學(xué)生操作起來比較容易，但實(shí)驗(yàn)藥品中有NaOH，NaOH有腐蝕性，且酚酞、瓊脂塊要提前制備，比較耗時(shí)。因而筆者和同行及同學(xué)們根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程，對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行大膽改進(jìn)，綜合幾年來的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，得出如下效果顯著的改進(jìn)：

1.材料器具的改進(jìn)：每組用3個(gè)直徑2-3cm的乳白色果凍代替需要提前制備的酚酞、瓊脂塊，用0.5%KMnO4溶液（或碘液）代替NaOH溶液，用削鉛筆刀代替塑料餐刀。其他器具：小燒杯、直尺、塑料勺子、紙巾、不干膠。

2.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的方法步驟：

（1）用小刀將果凍封蓋劃破，撕開果凍封蓋，用小刀把它切成3塊邊長分別為2cm、1cm和0.6cm的立方體。（2）把切好的果凍塊放進(jìn)小燒杯，加入KMnO4溶液將它們浸沒，每2min就用小勺子翻動(dòng)果凍塊一次。（3）過10min后，取出果凍放在紙巾上，吸掉表面溶液，然后用小刀把每一個(gè)果凍切成兩半，仔細(xì)觀察切面上顏色變化情況，了解KMnO4在大小不同果凍塊中的擴(kuò)散效果。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果：各果凍小塊棱角整齊，切面顏色界限清晰，KMnO4在大小不同果凍塊中的擴(kuò)散結(jié)果明顯不同：邊長0.6cm的已經(jīng)全部擴(kuò)散，邊長2cm和1cm的只擴(kuò)散了總體積的約1/3和約2/3。

4.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)：

（1）實(shí)驗(yàn)的主要材料果凍和KMnO4，現(xiàn)成易得，經(jīng)濟(jì)安全，實(shí)驗(yàn)方法與步驟簡單、易操作、省時(shí)又省力。（2）在學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路的同時(shí)，鼓勵(lì)其大膽改進(jìn)生物實(shí)驗(yàn)，既滿足了課堂教學(xué)的一般要求，又兼顧了學(xué)生的差異性，同時(shí)逐漸地將全體學(xué)生引到嘗試創(chuàng)新的境地，這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

三、賦予實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與改進(jìn)的自主性，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造能力

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)腦、動(dòng)手，不但要使學(xué)生會(huì)做實(shí)驗(yàn)，而且要賦予學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與改進(jìn)的自主性，讓學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)來分析問題和解決問題，不斷提高他們的創(chuàng)造能力。

例如：對(duì)觀察植物細(xì)胞的有絲分裂實(shí)驗(yàn)的分析，首先進(jìn)行發(fā)散思維，分析出各種可能的影響因素，如根尖解離時(shí)間長短、壓片時(shí)細(xì)胞能否分散開等；然后對(duì)某種具體因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析它確實(shí)能影響制片的成功進(jìn)行，應(yīng)允許學(xué)生相互討論，相互補(bǔ)充，從而完善設(shè)計(jì)方案。通常情況下，對(duì)同一實(shí)驗(yàn)課題，不同學(xué)生會(huì)擬出若干不同的設(shè)計(jì)方案。

例如：關(guān)于解離時(shí)間，教材中解離時(shí)間為3～5min，而學(xué)生提出3種不同的解離時(shí)間：①2～3min；②8～10min；③10～12min，對(duì)這些不同方案，教師不要輕易判斷其優(yōu)劣，可在保證安全的前提下，都讓學(xué)生付諸實(shí)施，通過實(shí)踐，使他們自己認(rèn)識(shí)和發(fā)現(xiàn)其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的成功和不足之處。如學(xué)生在將上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)付諸實(shí)施后發(fā)現(xiàn)實(shí)際操作的解離效果最理想的時(shí)間為8～10min。

如：學(xué)生對(duì)教材選用洋蔥根尖做實(shí)驗(yàn)材料，覺得很浪費(fèi)材料，還有染色時(shí)，教材中使用質(zhì)量濃度為0.01g/mL的龍膽紫溶液染色3～5min，但在實(shí)際使用時(shí)發(fā)現(xiàn)濃度偏高，整個(gè)細(xì)胞都呈紫色，而細(xì)胞核呈深紫色，不能直接區(qū)分細(xì)胞核中的染色體。有同學(xué)還提出按教材中的步驟與方法不能使根尖細(xì)胞完全分散開來。

針對(duì)以上問題，筆者也與學(xué)生通過不斷實(shí)驗(yàn)，覺得對(duì)實(shí)驗(yàn)要作一系統(tǒng)的改進(jìn)，效果會(huì)更好。觀察植物細(xì)胞有絲分裂的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)如下：

1.選用大蒜的根尖做實(shí)驗(yàn)材料：大蒜物美價(jià)廉，而且一個(gè)蒜瓣長出的根不比一個(gè)洋蔥長出的根少；其次大蒜根尖細(xì)胞中的染色體形態(tài)較清楚，便于觀察。具體做法是取鋁絲網(wǎng)、將蒜瓣鑲嵌鋁絲網(wǎng)洞中放入塑料臉盤，注水使蒜瓣充分接觸水，放置在室內(nèi)培養(yǎng)，每天換水一次，待根長到約1cm時(shí)，在有絲分裂的活躍期上午10:00-11:00或下午1:00-2:00時(shí)，剪取根尖0.5cm進(jìn)行固定解離。

2.固定：使用卡諾氏固定液（實(shí)驗(yàn)員配置好的，純酒精:冰醋酸=1：1），在室溫條件下將取下的根尖放入固定液中固定5～20min。固定完畢后，將根尖用純酒精清洗2～3次，直到根尖不含冰醋酸，然后放入70%的酒精中保存。

3.解離：將根尖取出放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的鹽酸中，看到根尖色澤亮白，酥軟即可，此過程約需3min。

4.染色：可采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01g/mL的龍膽紫溶液染色3～5min。后再在體積分?jǐn)?shù)為20%的醋酸中分色1min；也可采用改良苯酚品紅染液，其著色加強(qiáng)效果更好，做法是：用鑷子挑出漂洗好的根尖放在載玻片上，用刀片將根尖縱切稍分開，滴上染液染色6min。

5.制片：將載玻片上的染液吸干，加滴清水，蓋上蓋玻片，在蓋玻片上加一吸水紙，蓋上載玻片后用拇指輕壓載玻片，注意不要移動(dòng)載玻片。然后用鉛筆頭輕輕敲打蓋玻片，使細(xì)胞均勻分散。

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備時(shí)間約為3s，時(shí)間短，工作量小。解離、漂洗、染色、制片、觀察由學(xué)生在課堂上完成。教師講解10min左右，學(xué)生對(duì)根尖解離、漂洗、染色約18min，時(shí)間充裕，且觀察效果非常好。實(shí)踐證明，讓學(xué)生逐步學(xué)會(huì)獨(dú)立地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，是提高學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)、培養(yǎng)他們發(fā)散思維和創(chuàng)造能力的重要途徑，也是多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的最高層次。

四、暴露實(shí)驗(yàn)操作的缺陷性，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造能力

實(shí)驗(yàn)本身就是一種探索，有些實(shí)驗(yàn)往往效果不理想，甚至出現(xiàn)失敗，對(duì)此我們老師要引導(dǎo)學(xué)生一起分析、尋找失敗的原因，并以信任的態(tài)度讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)改進(jìn)工作，學(xué)生大都會(huì)以極高的熱情投入。如滲透作用實(shí)驗(yàn)，原實(shí)驗(yàn)鐘形漏斗體型大，外形特殊，經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)扎不嚴(yán)密或半透膜的破損，管內(nèi)液面上升速度慢。對(duì)此，教師可要求學(xué)生自己去改進(jìn)設(shè)計(jì)，并在實(shí)踐中檢驗(yàn)之，如有的學(xué)生設(shè)計(jì)裝置時(shí)用廢舊的一次性注射器和輸液用的針頭細(xì)導(dǎo)管制成，細(xì)導(dǎo)管彈性好，便于操作，可靠性強(qiáng)，成功率高；還有的學(xué)生自己制作塑料漏斗，但制作出的塑料漏斗玻璃管內(nèi)徑更大，管內(nèi)液面上升速度更慢。通過大膽的探索，有的學(xué)生失敗了，也有學(xué)生成功了，但都有收獲。總之遇到實(shí)驗(yàn)有缺陷，可讓學(xué)生自己去改善它，或者老師和學(xué)生共同去改進(jìn)它，雖然學(xué)生的建議和措施，有的是稚拙的、不可行的，但卻體現(xiàn)了他們肯于鉆研、勤于思考和勇于創(chuàng)新的可貴精神。這樣做，不僅能夠改進(jìn)某些實(shí)驗(yàn)，而且還能發(fā)展他們的創(chuàng)造能力。

當(dāng)今社會(huì)是個(gè)創(chuàng)新的時(shí)代，創(chuàng)新式的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以創(chuàng)新靈活的教學(xué)方法、寬松和諧的思維空間促進(jìn)學(xué)生自主性發(fā)展。多年的教學(xué)實(shí)踐證明，這一教學(xué)模式能有效地激發(fā)學(xué)生熱愛生物的情感，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的自覺性，激發(fā)學(xué)生深入實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性，是培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的有效途徑。