如何在生物實驗中培養(yǎng)學(xué)生的能力

朱沈芳

摘 要： 新課改后，實驗教學(xué)逐漸成為生物教學(xué)的重心，期望通過學(xué)生的實驗探究活動，讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)科學(xué)知識，而不是課改前通過實驗驗證、強化知識。教學(xué)不再以講授科學(xué)知識為重點，以高分為唯一目標(biāo)，而是通過實驗培養(yǎng)學(xué)生的生物實驗的基本操作能力、整體設(shè)計能力和探究能力。

關(guān)鍵詞： 生物實驗 基本操作能力 分析實驗?zāi)芰?實驗設(shè)計能力

生物學(xué)科是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，生物學(xué)科的特點決定了生物學(xué)的發(fā)展主要依賴于科學(xué)實驗，生物教學(xué)必須突出實驗。生物實驗是生物教學(xué)的重要組成部分。在生物實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題的能力是中學(xué)生物實驗教學(xué)的根本目標(biāo)。

筆者通過多年教學(xué)實踐，發(fā)現(xiàn)堅持進(jìn)行生物實驗，尤其是探究性實驗，有利于學(xué)生多種能力的培養(yǎng)。本文就談?wù)勅绾瓮ㄟ^生物實驗培養(yǎng)的學(xué)生能力。

1.明確實驗儀器的原理和藥品的特性，培養(yǎng)學(xué)生基本操作能力。

如果對儀器的原理、藥品的特性不了解，使用起來就會帶有盲目性，就不可能正確使用。在實驗前，我們可以通過介紹或?qū)W生自己查找資料明確實驗所需儀器或藥品的特性，從而培養(yǎng)學(xué)生基本實驗操作能力。

例如高中生物實驗中有相當(dāng)一部分要借助顯微鏡來完成實驗，而高一學(xué)生在低倍鏡和高倍鏡的選擇上，經(jīng)常不能根據(jù)觀察對象的特點和觀察目的進(jìn)行合理選擇，不少學(xué)生由于好奇心的驅(qū)使和對低倍鏡、高倍鏡特點的無知，一上來就直接使用高倍鏡，認(rèn)為高倍鏡總比低倍鏡觀察清楚。這種盲目性，是因為學(xué)生不了解顯微鏡的基本原理，不了解高倍鏡放大倍數(shù)大，分辨率高，但所看到的實際面積小，即視野小。高倍鏡適宜觀察局部和細(xì)節(jié)，例如要觀察細(xì)胞中的葉綠體、線粒體等細(xì)胞器。低倍鏡所看到的面積大，適宜觀察材料的整體結(jié)構(gòu)，以及尋找觀察目標(biāo)，例如：觀察紫色洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離實驗，用低倍鏡就可以了。只有學(xué)生了解了這些基本原理，才能正確選用低、高倍鏡。

又如觀察植物細(xì)胞的有絲分裂實驗，該實驗應(yīng)讓學(xué)生了解龍膽紫或醋酸洋紅是與染色體結(jié)合的堿性染料，學(xué)生基本都會錯誤地認(rèn)為堿性染料呈堿性，而事實上是酸性的，因為染料分子是溶解在醋酸中的，實際上堿性染料是指有色離子是陽離子的染料，而不是染液的pH呈堿性，那醋酸起什么作用？應(yīng)讓學(xué)生了解2%醋酸是染料的溶劑，在染色時增加了細(xì)胞的通透性，而不引起細(xì)胞膨脹，有利于染液的離子進(jìn)入細(xì)胞而使細(xì)胞核內(nèi)的染色體著色。

2.培養(yǎng)學(xué)生分析實驗程序的能力。

一個較復(fù)雜的實驗過程是設(shè)計人員長期辛勤勞動的結(jié)晶，它往往需要經(jīng)過幾十次甚至上百次的反復(fù)摸索、實踐。要指導(dǎo)學(xué)生分析實驗中每一步驟的作用，每一步的處理意義，以及各步驟之間的聯(lián)系，從中學(xué)習(xí)解決問題、研究事物的方法。

例如觀察植物細(xì)胞有絲分裂的實驗，過程分為：培養(yǎng)→解離→漂洗→染色→制片。解離需要解離液，由15%的Hcl和95%的酒精混合而成，要讓學(xué)生了解根尖放在15%Hcl溶液中是為了溶解細(xì)胞間的果膠質(zhì)，使根尖細(xì)胞間變得松散，便于壓片，否則根尖細(xì)胞很難壓散，不利在鏡下觀察；另外，通過15%Hcl的處理，使細(xì)胞迅速死亡，讓細(xì)胞分別保留各自的分裂狀態(tài)；酒精是用來固定細(xì)胞的。漂洗是為了沖洗解離液，否則會影響染色效果，使得染色較淺。

因此，在實驗中，應(yīng)根據(jù)學(xué)生程度和涉及原理的難易不同，由教師提出問題讓學(xué)生思考，通過查閱資料，學(xué)生既知道實驗應(yīng)怎么做，又知道為什么這樣做。

3.培養(yǎng)學(xué)生分析實驗現(xiàn)象的能力。

在實驗中，經(jīng)常存在這樣的問題：重實驗最后結(jié)果的記錄，而輕視對實驗過程中間某些現(xiàn)象的記錄；重視結(jié)果而不重視分析結(jié)果；重視對成功實驗的肯定，而不重視查找實驗失敗原因等現(xiàn)象。

例如在觀察植物有絲分裂的實驗中，在顯微鏡的某個視野中，要讓學(xué)生了解為什么看到的細(xì)胞多數(shù)為間期的細(xì)胞；在質(zhì)壁分離和復(fù)原的實驗中要讓學(xué)生了解液泡的體積大小、顏色變化如何等。

又如葉綠體中色素提取和分離的實驗，結(jié)果四條色素帶部分或全部不明顯，老師可提示學(xué)生從以下幾方面分析可能原因：（1）實驗材料是否合適；（2）提取色素操作是否規(guī)范（有無加碳酸鈣、二氧化硅，有機溶劑的量是否合適）；（3）分離色素操作是否規(guī)范（畫濾液細(xì)線的次數(shù)，層析液有無觸及等）。

4.培養(yǎng)學(xué)生實驗設(shè)計能力。

生物實驗設(shè)計，就是學(xué)生在具備一定的生物學(xué)知識和實驗技能的基礎(chǔ)上，明確實驗?zāi)繕?biāo)和要求，選擇實驗設(shè)計原理，選用實驗儀器材料，確定實驗思路，安排實驗步驟，并對實驗結(jié)果進(jìn)行預(yù)測、分析和討論等一系列設(shè)計實驗方案的活動。

生物實驗設(shè)計能力，主要體現(xiàn)為學(xué)生能否正確理解并恰當(dāng)選用實驗原理，運用生物學(xué)知識和實驗技能，善于在不同情境下靈活遷移，設(shè)計出實驗新方案的能力。生物實驗設(shè)計能力要在長期的實驗設(shè)計訓(xùn)練中逐步形成。

實驗設(shè)計的基本思路：①明確實驗?zāi)康模瑢嶒炘恚约皩嶒炓蟮幕緱l件；②精心策劃實驗方法、嚴(yán)格設(shè)計實驗過程、合理設(shè)置對照實驗，并進(jìn)行科學(xué)測量；③能夠做到有效預(yù)測實驗結(jié)果、科學(xué)描述實驗結(jié)果，并得出科學(xué)的實驗結(jié)論。單一變量原則和對照原則是設(shè)計實驗的兩大基本原則。

例如探究影響酶活性的因素這個實驗中，老師可以讓學(xué)生按小組為單位提出假設(shè)、設(shè)計實驗、實驗實施、推導(dǎo)結(jié)論。有的小組探究的是溫度對淀粉酶（也有對過氧化氫酶）活性的影響，有的探究的是pH對淀粉酶活性的影響，也有探究重金屬離子對酶活性的影響，等等。

在高中生物實驗教學(xué)中，我們可以根據(jù)需要，將一些驗證性實驗改成探究性實驗，讓學(xué)生自己設(shè)計、完成實驗，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。我們也可以在中學(xué)生物學(xué)實驗教學(xué)中融入研究性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的研究性、創(chuàng)新性。

人腦有一些富有創(chuàng)造性的特殊區(qū)域，當(dāng)雙手從事精細(xì)、靈巧的動作時，就能充分激發(fā)這些區(qū)域的活力。所以我們應(yīng)重視實驗，增加學(xué)生動手、動腦的實踐機會，讓學(xué)生的能力通過實驗得到大幅度的提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn).人民教育出版社，2004.

[2]李秋茹.高中學(xué)生生物實驗設(shè)計能力的結(jié)構(gòu)特征培養(yǎng).