“二次實驗法”在生物學實驗教學中的應用

趙靜 李滿紅 尹爽

二次實驗法教學是指在初次進行傳統實驗操作的基礎上，教師發揮引領作用，學生自主反思實驗，科學探究，發現問題，通過師生間、生生間合作交流，在創造性精神和科學性思維的指導下重新設計并再次實施實驗的教學。這是實驗教學實施過程中對于學生學習方式的一項變革，可以引導學生主動參與實驗探究、手腦結合、拓展思維，培養學生搜集和處理信息的能力、獲取知識的能力、利用批判性思維采納知識的能力、分析和解決問題的能力，以及交流傾聽與合作學習的能力。

一、二次實驗法教學實例

二次實驗法教學的操作模式的教學程序如表1所示。

現以人教版高中生物選修1“DNA的粗提取與鑒定”為例，論述二次實驗法在生物學實驗教學中的應用。

1.實驗課題分析

“DNA的粗提取與鑒定”的教學目標是學生應用DNA的粗提取與鑒定的方法進行實驗，觀察提取出來的DNA，形成實事求是、敢于質疑和勇于探究的科學態度。本實驗是現行高中生物學中唯一的分子生物學水平的實驗，具有一定的難度，應用二次實驗法進行教學，既可以深化教學目標，又能加強對學生自主探究能力的培養。

2.實驗教學過程

（1）組織教學。教師在授課前要充分了解學生的知識儲備、能力水平，預先布置學生查閱資料，預習實驗，扎實理論基礎。授課時教師以多媒體課件展示DNA的相關圖片，設置問題串：DNA的分布場所在哪里？選擇什么樣的材料提取DNA最為理想？提取DNA的原理是什么？如何提取DNA？怎樣檢驗提取物是否為DNA？引起學生的積極思考，進入學習情境。然后，教師講授DNA粗提取與鑒定的實驗原理和操作步驟，學生根據課本內容進行操作。

（2）實驗操作。學生以菜花為材料分組進行實驗操作，教師監督、檢查學生的操作情況，糾正學生的不當操作，針對學生提出的問題，教師首先鼓勵學生自主思考，確實有難度的，再給予解答。

（3）結果展示。初次實驗后，各實驗小組展示自己的實驗成果，結果顯示學生得到了白色絲狀物，但多數小組的實驗結果為加入絲狀物的試管內藍色不明顯，另一支試管內不變色。教師總結實驗要點，點評各組表現，分析實驗結果與實驗中存在的問題。

（4）反思總結。針對實驗結果，有同學提出，提取出的絲狀物與變性的蛋白質十分相像，該絲狀物是否大部分為蛋白質而并非DNA呢？教師引導學生根據猜想探究絲狀物的成分，學生結合必修1中所學知識，提出用雙縮脲試劑對絲狀物進行檢測，結果顯示，該絲狀物遇雙縮脲試劑顯紫色，故提取物的主要成分為蛋白質。經各組討論之后，學生分析原因如下：菜花不易研磨，影響DNA的溶出；蛋白質去除的不夠徹底。針對以上原因，教師引導學生查閱資料，自主探究，設計實驗提取較為純凈的DNA。

（5）改進設計。學生利用互聯網、圖書館等資源，拓展知識面，組內討論，分組設計二次實驗方案。

（6）交流評估。教師組織學生對設計的實驗進行展示交流，以學生整合出的實驗方案為基礎，結合高中生物實驗室的具體情況，對學生設計的方案進行評價與改進。初次實驗與二次實驗對比見表2。

（7）二次操作。學生按照改進的流程進行二次實驗，在實驗中進一步提升操作能力，檢驗實驗設計，全部小組的實驗結果為加入絲狀物的試管內藍色明顯，另一支試管內不變色。學生再將絲狀物與雙縮脲試劑反應，結果顯示紫色很淡。

（8）總結評價。二次實驗步驟簡潔，實驗結果理想。教師對本次探究歷程做出總結評價，以表揚鼓勵為主，增強學生的自信心，讓學生愈戰愈勇，帶著敢于質疑和勇于探究的精神積極地投入到新課程的學習中。

二、二次實驗法教學時應注意的問題

1.選取恰當的實驗課題進行二次實驗

二次實驗法教學注重學生在實驗過程中結合理論，以批判性的思維審視實驗環節，積極思考，發現問題，在初次實驗的基礎上重新設計實驗，深化實驗。這就要求實驗課題本身必須具備五點特征：（1）實驗課題與生活聯系緊密，學生能在實驗中提高應用理論解決實際問題的能力，激發學習動機；（2）實驗課題的相關背景知識在學生的認知接受能力之內；（3）實驗能夠在教師的指導下順利完成；（4）實驗的具體操作過程具備一定的難度，需要學生之間的配合來完成，以培養學生的團結協作精神；（5）實驗課題具備一定的外延拓展內容，學生可以自主尋求內容進行探究實驗。

2.教師在二次實驗法教學中發揮“一設三導”作用

教師在二次實驗法教學中的主導作用體現為“一設三導”。“一設”是指在組織教學時創設情境，將學生帶入實驗，啟迪思考，激發興趣。“三導”中的第一導為在學生進行實驗操作時的巡回指導。教師要保證學生安全操作，糾正操作錯誤，提升操作技能。第二導為在學生完成實驗后的啟發誘導。學生對問題的看法會有片面性，因此教師要啟發誘導學生全方位多角度地看待、分析、解決問題。第三導為在學生交流討論時的鼓勵引導。引導思維活躍的學生不偏離正題，鼓勵內向的學生積極發言。

3.保證學生在二次實驗中做到“一探四思”

在二次實驗法的實施中，“一探”是指學生應全程保持探究性學習態度，自主參與更高認知水平和技能的二次實驗活動，形成對待科學的積極態度。“四思”中的第一思為初次實驗前的積極思考。教師創設情境時，學生要積極思考，結合背景知識，做好如熟悉實驗目的、原理、用品、方法、注意事項以及預測實驗結果等準備。第二思為初次實驗后的積極反思。初次實驗得出的實驗結果往往會出現各種狀況，這時學生要冷靜理性地進行反思。在反思的過程中組織二次實驗，深化、拓展、完善實驗，同時加深對理論的理解。第三思為改進設計時的集思廣益。好的實驗設計需要多人的合作才能得到，因此在設計二次實驗的過程中，需要學生集思廣益、各抒己見，積極思考他人的設計，給予中肯的建議，共同完善設計。第四思為二次實驗后的總結思考。經過兩次的實驗，學生對于實驗課題有了一個全方位多角度的認識。學生要總結自己在此過程中的收獲，并撰寫實驗報告呈現學習成果。

參考文獻

[1] 唐曉明，林子杰，滕慰群.“香蕉細胞中DNA粗提取與鑒定”簡化實驗的研究[J].生物學通報，2013（2）.

【責任編輯 郭振玲】