開放性實驗教學的實踐與思考

丁志鋒

摘 要 結合教學實踐，重點說明了在實驗材料選擇與處理、實驗裝置、實驗流程、實驗結果檢測與分析以及后續實驗課題衍生與再探究等方面，實施的開放性設置與優化。并就如何變實驗過程中出現的“意外”為“精彩”提出了幾點應對策略和建議。

關鍵詞 開放性實驗 材料選擇與處理 實驗教學

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

1 引言

新課程標準要求高中生物實驗的主要價值應體現培養學生科學探究方法和創新思維，發展學生的能力，養成尊重事實，探索真理的科學態度。當前，由于教學課時的限制、教師傳統教學理念和模式的沿襲以及教師對實驗教學主動性研究的缺乏，導致中學生物實驗教學存在以下典型問題：重知識輕技能；重講解輕引導；重結果輕過程，導致學生的探究意識、操作能力以及科學素養極度缺乏，學科知識缺乏有效支撐。因此，在高中生物實驗教學中，如何讓實驗真正成為學生形象認識生物體結構、深刻理解生物學規律的有效推手，需要教師對新課程標準下高中生物實驗教學進行積極探索和不斷優化。

2 教學實施

新課程標準指出：教科書內容的呈現方式應當有較大的開放性，應當讓學生認識到教科書內容不是讓他們被動地不假思索地全盤接受，而是提供了一些讓他們分析和思考的素材。學生對教科書內容有不同的看法，不僅是允許的，而且是值得鼓勵的。因此，在生物實驗教學中，根據實驗自身的特點，教師可有選擇、有針對性地在實驗材料選擇與處理、實驗裝置、實驗流程、實驗結果檢測與分析以及后續實驗課題衍生與再探究等方面，進行開放性設置與優化。

2.1 實驗材料的開放性選擇與處理

實驗選材不能教條主義、經驗主義，因為生物實驗材料不具有唯一性。教學中，教師可讓學生自主選擇材料進行分組實驗，然后根據實驗現象、結果的比較，確認最佳實驗材料，并嘗試分析原因。例如，在DNA的粗提取與分離實驗中，筆者為學生提供了花菜、香蕉、雞血、魚白四種材料，將學生分成四組，各選其中一種材料分別進行實驗，最終發現選擇魚白的組別提取到的絮狀DNA最多，實驗效果最佳，實驗成功率很高。最后教師引導學生討論、分析魚白材料中DNA含量高的原因，為實驗結果尋求理論依據。通過實驗材料的開放性設置，有效激發了學生的探究興趣，鍛煉了學生的動手操作能力，使理論與實踐得到了有機結合。

利用相同的實驗材料進行實驗時，一些不同的處理方法有時就會有簡化實驗步驟、提高實驗效率之妙。例如，以香蕉作為材料進行DNA粗提取時，就可采用以下處理方法：香蕉去皮切成小塊放入保鮮袋中，用手掌壓成泥狀；將含有洗潔精的食鹽緩沖液倒入保鮮袋內，進行充分混合擠壓后，將保鮮袋放入60℃溫水浴中15 min；取一只50 mL燒杯，罩上4層紗布（用橡皮筋把紗布罩在燒杯口上），取出保鮮袋，在袋底部剪一小口，讓袋內混合物經過紗布過濾，獲取濾液……DNA的粗提取是一個復雜、繁瑣的實驗，且需要一定試劑和儀器設備的支撐，這對一般中學開展此實驗帶來了難度，而以上對實驗材料的處理降低了對實驗條件的要求，節約了時間，效果也較為明顯。

2.2 實驗裝置的開放性優化

在“綠葉中色素的提取與分離”實驗中，學生進行分離色素這一步驟時，如果按照教材采用小燒杯作為層析裝置，用培養皿蓋住小燒杯，極易造成濾液細線觸及層析液或濾紙條貼壁，致使實驗失敗。因此，在學生實驗結束后進行原因分析時，教師要求學生根據這一失利原因進行課后討論，嘗試對該層析裝置設計予以優化。一周后，有學生提出了以下實驗裝置改裝設想：用濾紙封住燒杯口并用透明膠固定好，用小刀在濾紙上刻出間隔合理的多個缺口，用于插入和固定濾紙條。使用后，發現這樣的裝置制作簡單并具有多個優點：位置固定，避免了濾紙條貼壁；減少了層析液的揮發；可同時放置多個濾紙條，多個實驗組可合用一個這樣的裝置，減少了層析液等實驗耗材及相關器具的用量，便于課后統一回收（圖1）。

2.3 實驗流程的開放性設置

根據實驗中經常出現的實驗誤差的反思和探究，對實驗流程作一些簡單的調整，實驗效果有時會十分“驚艷”。在色素分離實驗中，有時濾紙條上的色素帶顏色較淡，原因有很多，其中一個原因就是濾紙條上色素含量少。為了使濾紙條上積聚更多的色素，提高實驗的成功率，教師可在教材提出的步驟中增添一步萃取的操作：在獲得色素提取液后，可在試管中加1~2 mL層析液，靜置一段時間，由于色素在層析液中溶解度更大，可在試管上層獲得較濃的色素提取液，層析后濾紙條上色素帶非常清晰。

2.4 實驗結果檢測方法的開放性設計

在探究酵母菌呼吸作用方式實驗中，針對發酵產物的鑒定環節，可在教材裝置的基礎上改裝增設一個簡易裝置，能讓學生更加直觀地理解酵母菌的發酵產物：分別在無氧和有氧兩個組別的發酵瓶右側出氣導管上分別套上1個擠癟的小氣球，并密封好連接口。在發酵過程中，可通過觀察小氣球的鼓起程度直觀實時地估測兩個組別的氣體產物的多少；待發酵結束，取下小氣球，將其中的氣體收集并通入澄清石灰水，可觀察到石灰水變渾濁，同時可在無氧發酵組的氣球口看到少量泡沫積聚，并能嗅到酒香味。該檢測方法最大的優點在于：實時監測、直觀形象。

2.5 實驗結果的開放性分析

完成實驗后對實驗結果的展示交流是提高學生分析能力的重要環節。學生的展示交流應該具有開放性，要能對實驗操作的規范性進行互相評價，要能對實驗現象是預期的還是意外的進行討論分析，對實驗的結論進行總結與歸納，并對實驗的改進和創新交流自己的看法。例如，在“葉綠體中色素的提取與分離”實驗中，有學生濾紙條上只出現了兩條色素帶，有學生濾紙條上一條色素帶都沒有，有學生濾紙條上出現了四條色素帶，但顏色很淺……教師可引導學生從選材及處理、在實驗中的操作不規范乃至錯誤等幾個方向，分析現象異常原因。學生在討論分析的過程中，對本實驗的原理、步驟又將有更深入的認識和理解，有助于拓展學生的思維，培養學生嚴謹的研究習慣。

2.6 實驗課題的開放性衍生與再探究

科學研究與發現往往需要經過周而復始的質疑、實證、辯論、修正后，才能形成一個相對成熟的理論，而質疑是探索的源泉和方向。因此，實驗完成得出結論之時，其實又是新一輪探究的開始。此時，教師需要積極引導學生進行開放性再思考。

在植物細胞質壁分離及復原實驗完成后，教師可引導學生思考以下問題：洋蔥鱗片葉表皮細胞在經3 mol/L蔗糖溶液處理后再置于蒸餾水中能否復原？若將洋蔥鱗片葉表皮細胞置于KNO3溶液中，多少濃度條件下能發生質壁分離現象呢？多少濃度條件下能發生質壁分離自動復原現象呢？……并可從中挑選有價值的課題予以再探究。本研究設計了一系列濃度梯度的KNO3溶液，以探究洋蔥鱗片葉表皮細胞發生質壁分離及自動復原的最佳KNO3溶液濃度（范圍）。

實驗材料用具：紫色洋蔥鱗片葉、光學顯微鏡（載玻片、蓋玻片）、刀片、鑷子。

實驗步驟：制片→滴加各濃度KNO3溶液2滴→鏡檢（持續30 min）。

實驗結果見表1。

實驗結論：據表1可知，在較高濃度的KNO3溶液（大于0.6 mol/L）中，洋蔥鱗片葉表皮細胞是可以發生質壁分離的，而較低濃度的KNO3溶液（如0.6 mol/L）更適合用做觀察質壁分離自動復原。

3 關注開放性設置后產生的“意外”

開放性實驗教學中，有時難免會出現一些“意外”現象。如何對待教學中的“意外”現象？如何讓這一次次的“意外”演繹轉變成一次次的“精彩”呢？下面就以一個學生自主選擇實驗材料并自主設計完成的“探究pH對酶活性的影響”實驗方案為例予以說明。實驗結果見表2。

實驗結果發現：1、2、4號試管都不同程度的顯藍色，3、5號試管顯色為橙黃色，出現了與預設結果不一致的“意外”。學生提出疑問：唾液淀粉酶最適pH是6.8，在堿性條件下難道沒有失活而且活性還很高？面對“意外”和疑問，教師引導學生分析可能原因：① pH為8時，淀粉酶活性很高；② 緩沖液中的堿性物質改變了淀粉的性質；③ 緩沖液中的堿性物質破壞了碘液，使碘液遇淀粉不再顯色。然后教師進一步指導學生設計實驗驗證以上觀點。

驗證實驗一：重復上述實驗步驟，最后在各試管中分別加入斐林試劑并水浴加熱，結果1~4號試管不同程度出現磚紅色沉淀，3號試管顏色最深，5號試管為淺藍色。結論：淀粉酶在pH為6.8時活性最高，而在堿性條件下幾乎沒有活性。

驗證實驗二：實驗步驟及結果見表3。

據表3中實驗結果可得出結論：NaOH能使淀粉的性質發生改變，但在被酸中和時淀粉可復性。

驗證實驗三：實驗步驟及結果見表4。

據表4中實驗結果可得出結論：NaOH可以破壞碘液，但在被酸中和時碘液顏色可恢復。

綜合以上驗證實驗，學生認識到：“探究pH對酶活性的影響”實驗中5號試管不顯藍色，不是淀粉被唾液淀粉酶水解，而是因為淀粉在堿性條件下性質發生改變，碘液在堿性條件下顯色反應受到影響所致。由此得出：在“探究pH對酶活性的影響”實驗中，堿性條件下不宜選用碘液作鑒定指示劑。

通過以上案例，在實驗教學中，只要教師正確面對和引導，通過科學設計、再實驗，就能變“意外”為“精彩”，在科學處理實驗“意外”的同時，學生的探究能力、分析綜合能力和解決實際問題的能力也能得到有效鍛煉和提高。

在實驗教學過程中，通過各實驗環節的開放性設置，有助于教師實現四個方面的轉變：使學生積極參與到實驗中來，變被動為主動；重實驗結果更甚于重實驗過程；教師從監管者轉變為引導者；采用各種激勵措施，讓每位學生都進行實驗操作。同時，通過開放性設置而形成的多元化平臺，讓學生有了充分想象和獨立思考的空間，學生的個性、獨立性、協作性將得到更加充分的發展，學生的科學素養將能得到切實提高。

endprint

摘 要 結合教學實踐，重點說明了在實驗材料選擇與處理、實驗裝置、實驗流程、實驗結果檢測與分析以及后續實驗課題衍生與再探究等方面，實施的開放性設置與優化。并就如何變實驗過程中出現的“意外”為“精彩”提出了幾點應對策略和建議。

關鍵詞 開放性實驗 材料選擇與處理 實驗教學

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

1 引言

新課程標準要求高中生物實驗的主要價值應體現培養學生科學探究方法和創新思維，發展學生的能力，養成尊重事實，探索真理的科學態度。當前，由于教學課時的限制、教師傳統教學理念和模式的沿襲以及教師對實驗教學主動性研究的缺乏，導致中學生物實驗教學存在以下典型問題：重知識輕技能；重講解輕引導；重結果輕過程，導致學生的探究意識、操作能力以及科學素養極度缺乏，學科知識缺乏有效支撐。因此，在高中生物實驗教學中，如何讓實驗真正成為學生形象認識生物體結構、深刻理解生物學規律的有效推手，需要教師對新課程標準下高中生物實驗教學進行積極探索和不斷優化。

2 教學實施

新課程標準指出：教科書內容的呈現方式應當有較大的開放性，應當讓學生認識到教科書內容不是讓他們被動地不假思索地全盤接受，而是提供了一些讓他們分析和思考的素材。學生對教科書內容有不同的看法，不僅是允許的，而且是值得鼓勵的。因此，在生物實驗教學中，根據實驗自身的特點，教師可有選擇、有針對性地在實驗材料選擇與處理、實驗裝置、實驗流程、實驗結果檢測與分析以及后續實驗課題衍生與再探究等方面，進行開放性設置與優化。

2.1 實驗材料的開放性選擇與處理

實驗選材不能教條主義、經驗主義，因為生物實驗材料不具有唯一性。教學中，教師可讓學生自主選擇材料進行分組實驗，然后根據實驗現象、結果的比較，確認最佳實驗材料，并嘗試分析原因。例如，在DNA的粗提取與分離實驗中，筆者為學生提供了花菜、香蕉、雞血、魚白四種材料，將學生分成四組，各選其中一種材料分別進行實驗，最終發現選擇魚白的組別提取到的絮狀DNA最多，實驗效果最佳，實驗成功率很高。最后教師引導學生討論、分析魚白材料中DNA含量高的原因，為實驗結果尋求理論依據。通過實驗材料的開放性設置，有效激發了學生的探究興趣，鍛煉了學生的動手操作能力，使理論與實踐得到了有機結合。

利用相同的實驗材料進行實驗時，一些不同的處理方法有時就會有簡化實驗步驟、提高實驗效率之妙。例如，以香蕉作為材料進行DNA粗提取時，就可采用以下處理方法：香蕉去皮切成小塊放入保鮮袋中，用手掌壓成泥狀；將含有洗潔精的食鹽緩沖液倒入保鮮袋內，進行充分混合擠壓后，將保鮮袋放入60℃溫水浴中15 min；取一只50 mL燒杯，罩上4層紗布（用橡皮筋把紗布罩在燒杯口上），取出保鮮袋，在袋底部剪一小口，讓袋內混合物經過紗布過濾，獲取濾液……DNA的粗提取是一個復雜、繁瑣的實驗，且需要一定試劑和儀器設備的支撐，這對一般中學開展此實驗帶來了難度，而以上對實驗材料的處理降低了對實驗條件的要求，節約了時間，效果也較為明顯。

2.2 實驗裝置的開放性優化

在“綠葉中色素的提取與分離”實驗中，學生進行分離色素這一步驟時，如果按照教材采用小燒杯作為層析裝置，用培養皿蓋住小燒杯，極易造成濾液細線觸及層析液或濾紙條貼壁，致使實驗失敗。因此，在學生實驗結束后進行原因分析時，教師要求學生根據這一失利原因進行課后討論，嘗試對該層析裝置設計予以優化。一周后，有學生提出了以下實驗裝置改裝設想：用濾紙封住燒杯口并用透明膠固定好，用小刀在濾紙上刻出間隔合理的多個缺口，用于插入和固定濾紙條。使用后，發現這樣的裝置制作簡單并具有多個優點：位置固定，避免了濾紙條貼壁；減少了層析液的揮發；可同時放置多個濾紙條，多個實驗組可合用一個這樣的裝置，減少了層析液等實驗耗材及相關器具的用量，便于課后統一回收（圖1）。

2.3 實驗流程的開放性設置

根據實驗中經常出現的實驗誤差的反思和探究，對實驗流程作一些簡單的調整，實驗效果有時會十分“驚艷”。在色素分離實驗中，有時濾紙條上的色素帶顏色較淡，原因有很多，其中一個原因就是濾紙條上色素含量少。為了使濾紙條上積聚更多的色素，提高實驗的成功率，教師可在教材提出的步驟中增添一步萃取的操作：在獲得色素提取液后，可在試管中加1~2 mL層析液，靜置一段時間，由于色素在層析液中溶解度更大，可在試管上層獲得較濃的色素提取液，層析后濾紙條上色素帶非常清晰。

2.4 實驗結果檢測方法的開放性設計

在探究酵母菌呼吸作用方式實驗中，針對發酵產物的鑒定環節，可在教材裝置的基礎上改裝增設一個簡易裝置，能讓學生更加直觀地理解酵母菌的發酵產物：分別在無氧和有氧兩個組別的發酵瓶右側出氣導管上分別套上1個擠癟的小氣球，并密封好連接口。在發酵過程中，可通過觀察小氣球的鼓起程度直觀實時地估測兩個組別的氣體產物的多少；待發酵結束，取下小氣球，將其中的氣體收集并通入澄清石灰水，可觀察到石灰水變渾濁，同時可在無氧發酵組的氣球口看到少量泡沫積聚，并能嗅到酒香味。該檢測方法最大的優點在于：實時監測、直觀形象。

2.5 實驗結果的開放性分析

完成實驗后對實驗結果的展示交流是提高學生分析能力的重要環節。學生的展示交流應該具有開放性，要能對實驗操作的規范性進行互相評價，要能對實驗現象是預期的還是意外的進行討論分析，對實驗的結論進行總結與歸納，并對實驗的改進和創新交流自己的看法。例如，在“葉綠體中色素的提取與分離”實驗中，有學生濾紙條上只出現了兩條色素帶，有學生濾紙條上一條色素帶都沒有，有學生濾紙條上出現了四條色素帶，但顏色很淺……教師可引導學生從選材及處理、在實驗中的操作不規范乃至錯誤等幾個方向，分析現象異常原因。學生在討論分析的過程中，對本實驗的原理、步驟又將有更深入的認識和理解，有助于拓展學生的思維，培養學生嚴謹的研究習慣。

2.6 實驗課題的開放性衍生與再探究

科學研究與發現往往需要經過周而復始的質疑、實證、辯論、修正后，才能形成一個相對成熟的理論，而質疑是探索的源泉和方向。因此，實驗完成得出結論之時，其實又是新一輪探究的開始。此時，教師需要積極引導學生進行開放性再思考。

在植物細胞質壁分離及復原實驗完成后，教師可引導學生思考以下問題：洋蔥鱗片葉表皮細胞在經3 mol/L蔗糖溶液處理后再置于蒸餾水中能否復原？若將洋蔥鱗片葉表皮細胞置于KNO3溶液中，多少濃度條件下能發生質壁分離現象呢？多少濃度條件下能發生質壁分離自動復原現象呢？……并可從中挑選有價值的課題予以再探究。本研究設計了一系列濃度梯度的KNO3溶液，以探究洋蔥鱗片葉表皮細胞發生質壁分離及自動復原的最佳KNO3溶液濃度（范圍）。

實驗材料用具：紫色洋蔥鱗片葉、光學顯微鏡（載玻片、蓋玻片）、刀片、鑷子。

實驗步驟：制片→滴加各濃度KNO3溶液2滴→鏡檢（持續30 min）。

實驗結果見表1。

實驗結論：據表1可知，在較高濃度的KNO3溶液（大于0.6 mol/L）中，洋蔥鱗片葉表皮細胞是可以發生質壁分離的，而較低濃度的KNO3溶液（如0.6 mol/L）更適合用做觀察質壁分離自動復原。

3 關注開放性設置后產生的“意外”

開放性實驗教學中，有時難免會出現一些“意外”現象。如何對待教學中的“意外”現象？如何讓這一次次的“意外”演繹轉變成一次次的“精彩”呢？下面就以一個學生自主選擇實驗材料并自主設計完成的“探究pH對酶活性的影響”實驗方案為例予以說明。實驗結果見表2。

實驗結果發現：1、2、4號試管都不同程度的顯藍色，3、5號試管顯色為橙黃色，出現了與預設結果不一致的“意外”。學生提出疑問：唾液淀粉酶最適pH是6.8，在堿性條件下難道沒有失活而且活性還很高？面對“意外”和疑問，教師引導學生分析可能原因：① pH為8時，淀粉酶活性很高；② 緩沖液中的堿性物質改變了淀粉的性質；③ 緩沖液中的堿性物質破壞了碘液，使碘液遇淀粉不再顯色。然后教師進一步指導學生設計實驗驗證以上觀點。

驗證實驗一：重復上述實驗步驟，最后在各試管中分別加入斐林試劑并水浴加熱，結果1~4號試管不同程度出現磚紅色沉淀，3號試管顏色最深，5號試管為淺藍色。結論：淀粉酶在pH為6.8時活性最高，而在堿性條件下幾乎沒有活性。

驗證實驗二：實驗步驟及結果見表3。

據表3中實驗結果可得出結論：NaOH能使淀粉的性質發生改變，但在被酸中和時淀粉可復性。

驗證實驗三：實驗步驟及結果見表4。

據表4中實驗結果可得出結論：NaOH可以破壞碘液，但在被酸中和時碘液顏色可恢復。

綜合以上驗證實驗，學生認識到：“探究pH對酶活性的影響”實驗中5號試管不顯藍色，不是淀粉被唾液淀粉酶水解，而是因為淀粉在堿性條件下性質發生改變，碘液在堿性條件下顯色反應受到影響所致。由此得出：在“探究pH對酶活性的影響”實驗中，堿性條件下不宜選用碘液作鑒定指示劑。

通過以上案例，在實驗教學中，只要教師正確面對和引導，通過科學設計、再實驗，就能變“意外”為“精彩”，在科學處理實驗“意外”的同時，學生的探究能力、分析綜合能力和解決實際問題的能力也能得到有效鍛煉和提高。

在實驗教學過程中，通過各實驗環節的開放性設置，有助于教師實現四個方面的轉變：使學生積極參與到實驗中來，變被動為主動；重實驗結果更甚于重實驗過程；教師從監管者轉變為引導者；采用各種激勵措施，讓每位學生都進行實驗操作。同時，通過開放性設置而形成的多元化平臺，讓學生有了充分想象和獨立思考的空間，學生的個性、獨立性、協作性將得到更加充分的發展，學生的科學素養將能得到切實提高。

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摘 要 結合教學實踐，重點說明了在實驗材料選擇與處理、實驗裝置、實驗流程、實驗結果檢測與分析以及后續實驗課題衍生與再探究等方面，實施的開放性設置與優化。并就如何變實驗過程中出現的“意外”為“精彩”提出了幾點應對策略和建議。

關鍵詞 開放性實驗 材料選擇與處理 實驗教學

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

1 引言

新課程標準要求高中生物實驗的主要價值應體現培養學生科學探究方法和創新思維，發展學生的能力，養成尊重事實，探索真理的科學態度。當前，由于教學課時的限制、教師傳統教學理念和模式的沿襲以及教師對實驗教學主動性研究的缺乏，導致中學生物實驗教學存在以下典型問題：重知識輕技能；重講解輕引導；重結果輕過程，導致學生的探究意識、操作能力以及科學素養極度缺乏，學科知識缺乏有效支撐。因此，在高中生物實驗教學中，如何讓實驗真正成為學生形象認識生物體結構、深刻理解生物學規律的有效推手，需要教師對新課程標準下高中生物實驗教學進行積極探索和不斷優化。

2 教學實施

新課程標準指出：教科書內容的呈現方式應當有較大的開放性，應當讓學生認識到教科書內容不是讓他們被動地不假思索地全盤接受，而是提供了一些讓他們分析和思考的素材。學生對教科書內容有不同的看法，不僅是允許的，而且是值得鼓勵的。因此，在生物實驗教學中，根據實驗自身的特點，教師可有選擇、有針對性地在實驗材料選擇與處理、實驗裝置、實驗流程、實驗結果檢測與分析以及后續實驗課題衍生與再探究等方面，進行開放性設置與優化。

2.1 實驗材料的開放性選擇與處理

實驗選材不能教條主義、經驗主義，因為生物實驗材料不具有唯一性。教學中，教師可讓學生自主選擇材料進行分組實驗，然后根據實驗現象、結果的比較，確認最佳實驗材料，并嘗試分析原因。例如，在DNA的粗提取與分離實驗中，筆者為學生提供了花菜、香蕉、雞血、魚白四種材料，將學生分成四組，各選其中一種材料分別進行實驗，最終發現選擇魚白的組別提取到的絮狀DNA最多，實驗效果最佳，實驗成功率很高。最后教師引導學生討論、分析魚白材料中DNA含量高的原因，為實驗結果尋求理論依據。通過實驗材料的開放性設置，有效激發了學生的探究興趣，鍛煉了學生的動手操作能力，使理論與實踐得到了有機結合。

利用相同的實驗材料進行實驗時，一些不同的處理方法有時就會有簡化實驗步驟、提高實驗效率之妙。例如，以香蕉作為材料進行DNA粗提取時，就可采用以下處理方法：香蕉去皮切成小塊放入保鮮袋中，用手掌壓成泥狀；將含有洗潔精的食鹽緩沖液倒入保鮮袋內，進行充分混合擠壓后，將保鮮袋放入60℃溫水浴中15 min；取一只50 mL燒杯，罩上4層紗布（用橡皮筋把紗布罩在燒杯口上），取出保鮮袋，在袋底部剪一小口，讓袋內混合物經過紗布過濾，獲取濾液……DNA的粗提取是一個復雜、繁瑣的實驗，且需要一定試劑和儀器設備的支撐，這對一般中學開展此實驗帶來了難度，而以上對實驗材料的處理降低了對實驗條件的要求，節約了時間，效果也較為明顯。

2.2 實驗裝置的開放性優化

在“綠葉中色素的提取與分離”實驗中，學生進行分離色素這一步驟時，如果按照教材采用小燒杯作為層析裝置，用培養皿蓋住小燒杯，極易造成濾液細線觸及層析液或濾紙條貼壁，致使實驗失敗。因此，在學生實驗結束后進行原因分析時，教師要求學生根據這一失利原因進行課后討論，嘗試對該層析裝置設計予以優化。一周后，有學生提出了以下實驗裝置改裝設想：用濾紙封住燒杯口并用透明膠固定好，用小刀在濾紙上刻出間隔合理的多個缺口，用于插入和固定濾紙條。使用后，發現這樣的裝置制作簡單并具有多個優點：位置固定，避免了濾紙條貼壁；減少了層析液的揮發；可同時放置多個濾紙條，多個實驗組可合用一個這樣的裝置，減少了層析液等實驗耗材及相關器具的用量，便于課后統一回收（圖1）。

2.3 實驗流程的開放性設置

根據實驗中經常出現的實驗誤差的反思和探究，對實驗流程作一些簡單的調整，實驗效果有時會十分“驚艷”。在色素分離實驗中，有時濾紙條上的色素帶顏色較淡，原因有很多，其中一個原因就是濾紙條上色素含量少。為了使濾紙條上積聚更多的色素，提高實驗的成功率，教師可在教材提出的步驟中增添一步萃取的操作：在獲得色素提取液后，可在試管中加1~2 mL層析液，靜置一段時間，由于色素在層析液中溶解度更大，可在試管上層獲得較濃的色素提取液，層析后濾紙條上色素帶非常清晰。

2.4 實驗結果檢測方法的開放性設計

在探究酵母菌呼吸作用方式實驗中，針對發酵產物的鑒定環節，可在教材裝置的基礎上改裝增設一個簡易裝置，能讓學生更加直觀地理解酵母菌的發酵產物：分別在無氧和有氧兩個組別的發酵瓶右側出氣導管上分別套上1個擠癟的小氣球，并密封好連接口。在發酵過程中，可通過觀察小氣球的鼓起程度直觀實時地估測兩個組別的氣體產物的多少；待發酵結束，取下小氣球，將其中的氣體收集并通入澄清石灰水，可觀察到石灰水變渾濁，同時可在無氧發酵組的氣球口看到少量泡沫積聚，并能嗅到酒香味。該檢測方法最大的優點在于：實時監測、直觀形象。

2.5 實驗結果的開放性分析

完成實驗后對實驗結果的展示交流是提高學生分析能力的重要環節。學生的展示交流應該具有開放性，要能對實驗操作的規范性進行互相評價，要能對實驗現象是預期的還是意外的進行討論分析，對實驗的結論進行總結與歸納，并對實驗的改進和創新交流自己的看法。例如，在“葉綠體中色素的提取與分離”實驗中，有學生濾紙條上只出現了兩條色素帶，有學生濾紙條上一條色素帶都沒有，有學生濾紙條上出現了四條色素帶，但顏色很淺……教師可引導學生從選材及處理、在實驗中的操作不規范乃至錯誤等幾個方向，分析現象異常原因。學生在討論分析的過程中，對本實驗的原理、步驟又將有更深入的認識和理解，有助于拓展學生的思維，培養學生嚴謹的研究習慣。

2.6 實驗課題的開放性衍生與再探究

科學研究與發現往往需要經過周而復始的質疑、實證、辯論、修正后，才能形成一個相對成熟的理論，而質疑是探索的源泉和方向。因此，實驗完成得出結論之時，其實又是新一輪探究的開始。此時，教師需要積極引導學生進行開放性再思考。

在植物細胞質壁分離及復原實驗完成后，教師可引導學生思考以下問題：洋蔥鱗片葉表皮細胞在經3 mol/L蔗糖溶液處理后再置于蒸餾水中能否復原？若將洋蔥鱗片葉表皮細胞置于KNO3溶液中，多少濃度條件下能發生質壁分離現象呢？多少濃度條件下能發生質壁分離自動復原現象呢？……并可從中挑選有價值的課題予以再探究。本研究設計了一系列濃度梯度的KNO3溶液，以探究洋蔥鱗片葉表皮細胞發生質壁分離及自動復原的最佳KNO3溶液濃度（范圍）。

實驗材料用具：紫色洋蔥鱗片葉、光學顯微鏡（載玻片、蓋玻片）、刀片、鑷子。

實驗步驟：制片→滴加各濃度KNO3溶液2滴→鏡檢（持續30 min）。

實驗結果見表1。

實驗結論：據表1可知，在較高濃度的KNO3溶液（大于0.6 mol/L）中，洋蔥鱗片葉表皮細胞是可以發生質壁分離的，而較低濃度的KNO3溶液（如0.6 mol/L）更適合用做觀察質壁分離自動復原。

3 關注開放性設置后產生的“意外”

開放性實驗教學中，有時難免會出現一些“意外”現象。如何對待教學中的“意外”現象？如何讓這一次次的“意外”演繹轉變成一次次的“精彩”呢？下面就以一個學生自主選擇實驗材料并自主設計完成的“探究pH對酶活性的影響”實驗方案為例予以說明。實驗結果見表2。

實驗結果發現：1、2、4號試管都不同程度的顯藍色，3、5號試管顯色為橙黃色，出現了與預設結果不一致的“意外”。學生提出疑問：唾液淀粉酶最適pH是6.8，在堿性條件下難道沒有失活而且活性還很高？面對“意外”和疑問，教師引導學生分析可能原因：① pH為8時，淀粉酶活性很高；② 緩沖液中的堿性物質改變了淀粉的性質；③ 緩沖液中的堿性物質破壞了碘液，使碘液遇淀粉不再顯色。然后教師進一步指導學生設計實驗驗證以上觀點。

驗證實驗一：重復上述實驗步驟，最后在各試管中分別加入斐林試劑并水浴加熱，結果1~4號試管不同程度出現磚紅色沉淀，3號試管顏色最深，5號試管為淺藍色。結論：淀粉酶在pH為6.8時活性最高，而在堿性條件下幾乎沒有活性。

驗證實驗二：實驗步驟及結果見表3。

據表3中實驗結果可得出結論：NaOH能使淀粉的性質發生改變，但在被酸中和時淀粉可復性。

驗證實驗三：實驗步驟及結果見表4。

據表4中實驗結果可得出結論：NaOH可以破壞碘液，但在被酸中和時碘液顏色可恢復。

綜合以上驗證實驗，學生認識到：“探究pH對酶活性的影響”實驗中5號試管不顯藍色，不是淀粉被唾液淀粉酶水解，而是因為淀粉在堿性條件下性質發生改變，碘液在堿性條件下顯色反應受到影響所致。由此得出：在“探究pH對酶活性的影響”實驗中，堿性條件下不宜選用碘液作鑒定指示劑。

通過以上案例，在實驗教學中，只要教師正確面對和引導，通過科學設計、再實驗，就能變“意外”為“精彩”，在科學處理實驗“意外”的同時，學生的探究能力、分析綜合能力和解決實際問題的能力也能得到有效鍛煉和提高。

在實驗教學過程中，通過各實驗環節的開放性設置，有助于教師實現四個方面的轉變：使學生積極參與到實驗中來，變被動為主動；重實驗結果更甚于重實驗過程；教師從監管者轉變為引導者；采用各種激勵措施，讓每位學生都進行實驗操作。同時，通過開放性設置而形成的多元化平臺，讓學生有了充分想象和獨立思考的空間，學生的個性、獨立性、協作性將得到更加充分的發展，學生的科學素養將能得到切實提高。

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