生活化實驗促進學生生物科學素養(yǎng)的提高

楊克俊

摘 要 生活化實驗倡導學生利用生活中最方便的材料做實驗，不僅實驗材料易得，實驗成本低;而且還能引導學生學以致用，注重聯系生活實際，激發(fā)學生學習生物學科的興趣、培養(yǎng)學生的實驗能力和創(chuàng)新能力、促進其生物科學素養(yǎng)的提高。

關鍵詞 生活化實驗 生物科學素養(yǎng)

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

生物科學是實驗科學。高中生物教材中的絕大多數實驗的取材都與生活有關，如梨、葡萄、蔗糖、淀粉、雞卵清蛋白、牛奶、豆?jié){、核桃種子、洋蔥鱗片葉、洋蔥根尖、酵母菌、透明塑料瓶、水草、小魚等，這些都是生活中常見的、容易獲取的資源。獲取這些實驗材料，不僅能圓滿完成實驗教學目標，還可以拓展教材實驗，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，提高學生的生物科學素養(yǎng)。

1 拓展生物教材實驗

1.1 拓展實驗取材

學生對實驗課充滿興趣和熱情，他們會積極主動地尋找實驗材料。如在“鑒定還原性糖”實驗時，用蘋果汁、梨汁、青葡萄汁等;在“鑒定蛋白質”實驗時，用雞蛋清、豆?jié){和牛奶等;在“鑒定脂肪”實驗時，用花生種子、芝麻種子、色拉油、小麥種子等;在“提取和分離葉綠體中的光合色素”實驗時，用新鮮的菠菜葉、青菜葉，還可以利用校園內剛采下的草本植物的綠色葉片;在“制作生態(tài)瓶”時，利用不同的透明飲料瓶、沙子、各種水草和螺螄等;“提取DNA”時，用雞血、花菜和香蕉等;“制作人工種子”時，用蕓豆、蠶豆的種皮和花生的果皮等做種皮。這既有效地拓展了生物實驗的取材范圍，同時也使得學生對生物課實驗的目光與興趣從書本移到了更廣闊的生活當中。

1.2 設計生活實驗

學生們能利用所學知識設計出與生活有關的實驗。如在教材“細胞呼吸原理的應用”中，提到“釀酒是酵母菌等微生物在無氧條件下產生乙醇的無氧呼吸過程，即發(fā)酵”。學生通過發(fā)酵知識的學習，嘗試制作酸牛奶。他們經過小組合作討論，設計出切實可行的實驗方案，用鮮牛奶作為底物，利用乳酸菌的無氧呼吸作用將鮮奶轉變成酸奶時，具體做法是：在超市買鮮奶和酸奶各一盒，取兩勺酸奶放入鮮奶盒中，搖勻、密封好后，放入裝有40℃～50℃恒溫水的容器中浸泡8 h左右，即可制成酸奶。當學生喝到自己親手制作的酸奶時，非常興奮，也很有成就感。

這樣，學生根據實驗設計原理，不局限于教材。從生活中選擇相關的實驗物品和器材，自主設計簡便易行的實驗方案，將他們所學到的知識、原理與技能應用到解決生活問題當中。這既鞏固與強化了他們的生物學科知識，也使他們體驗到生活中科學無處不在，處處可以做實驗。

2 培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力

學生獲取知識的途徑是多元化的，不僅在課堂上學習新知識，還可以通過報刊、雜志和網絡等途徑獲取新知識。學生的知識結構是綜合的、多角度多方位的，不僅有生物學知識、還有其他學科知識，使他們得以創(chuàng)新的實驗思維和方法去解決面對的實際問題。

2.1 文本實驗探究

高中生物教材中“鑒定還原糖”實驗，將裝有還原糖和斐林試劑的試管水浴加熱后，呈現磚紅色沉淀。當試題中出現鑒定某草本植物根是否含有還原性糖時，實驗器材只有載玻片、蓋玻片、鑷子、酒精燈和光學顯微鏡。學生通過思考與分析，設計了文本探究實驗方案：將植物根切成薄片，制成臨時切片;滴加幾滴斐林試劑，讓植物根切片完全浸潤在斐林試劑中;再用鑷子夾住載玻片在酒精燈火焰上均勻加熱，觀察顏色變化。若出現磚紅色，說明有還原性糖。

本題不僅考查“還原糖鑒定”實驗的相關知識，還考查學生用實驗方法解決生物學實際問題的能力，以及考查學生掌握的實驗技能。如載玻片不是用來加熱的實驗儀器，為了防止加熱時載玻片破裂，應該輕輕晃動載玻片，給載玻片均勻加熱。

2.2 層析液的改進

在實驗“提取和分離葉綠體中的光合色素”中，層析液是用在60～90℃下分餾出來的石油醚20份、2份丙酮和1份苯混合而成，或用93號汽油代用。其實，這兩種層析液對人體健康都有害，并且配置層析液很費時，不方便。學生嘗試利用酒精作為層析液。這種層析液既對人身體無害，又可以分離色素。

2.3 蛋殼膜的制備

動物的膀胱膜、腸衣和玻璃紙都是半透膜，水分子可以透過，蔗糖等大分子不能通過。然而，雞蛋是常見的食品，蛋殼膜也是具有半透性的膜。學生通過收集、處理相關實驗資料，設計出實驗方案：用鑷子將雞蛋的尖端輕輕敲個小孔，把蛋清和蛋黃倒出來，將蛋殼鈍端泡在體積分數為20%的鹽酸中8 h以上，便可獲得蛋殼膜。他們用蛋殼膜做“滲透作用實驗”和“制作人工種子”的種皮。

拓展教材實驗既開拓了學生的視野，又培養(yǎng)了學生創(chuàng)新實驗思維能力，更激發(fā)了學生探究生活世界的好奇心，發(fā)掘了學生學習生物科學的潛力。

3 提高生物科學素養(yǎng)

在《普通高中生物課程標準（實驗）》中，明確課程的基本理念的首要點是提高生物科學素養(yǎng)。因為，生物科學素養(yǎng)是公民科學素養(yǎng)構成中重要的組成部分，是公民在參加社會生活、經濟活動、生產實踐活動中個人解決實際問題時所需要的生物科學知識、探究能力以及相關的情感態(tài)度與價值觀。

3.1 甘蔗汁中有還原性糖

甘蔗有很高的營養(yǎng)價值，它含有較多的水分、糖分和人體必需的微量元素;甘蔗汁的主要糖分是蔗糖，還有果糖和葡萄糖，極易被人體吸收利用。高中生物教材中提到蔗糖是非還原性糖，與斐林試劑反應不會產生磚紅色沉淀，但是果糖和葡萄糖是還原性糖，可以與斐林試劑發(fā)生反應，產生磚紅色沉淀。因此，學生利用甘蔗汁作為鑒定還原性糖的實驗材料，這就驗證了由于蔗糖是非還原性糖，因而甘蔗汁就不具有還原性糖的說法是片面的。

3.2 牛奶成分的鑒定

牛奶是人們日常生活中常見的食品。牛奶中含有糖類（如葡萄糖和半乳糖等）、蛋白質、脂肪等營養(yǎng)成分。因此，學生非常樂意鑒定牛奶的成分，他們依據課內實驗，自主設計了一系列實驗：使用斐林試劑，經水浴加熱后，試管內會出現磚紅色沉淀，說明牛奶中含有還原性糖;用雙縮脲試劑，且無需經水浴加熱，即可看到試管內溶液呈現紫色，說明牛奶中含有蛋白質。然而，在牛奶中滴入蘇丹Ⅲ染液，卻看不清楚有橘黃色的脂肪顆粒。學生經過分析和討論，完善了實驗方案，將牛奶煮沸，提取奶皮制成玻片標本，再用蘇丹Ⅲ染液染色，就能在光學顯微鏡下看到橘黃色的脂肪顆粒。此外，在銀氨溶液中滴入適量鮮牛奶，充分振蕩后把試管放在水浴鍋內靜置加熱，很快就可以看到試管內壁上附著一層光亮如鏡的金屬銀，這說明牛奶可以發(fā)生銀鏡反應，牛奶中可能有含醛基的化合物。

3.3 斐林試劑的使用

學生的獨立思考和創(chuàng)新實驗思維，使他們對一些常見的實驗試劑的使用方法產生質疑，并能夠自己設計實驗方案進行研究。如斐林試劑是由甲液（質量濃度為0.1 g/mL的NaOH溶液）和乙液（質量濃度為0.05 g/mL的CuSO4溶液）混合制成的，如果改變梨汁、斐林試劑甲液和乙液加入的順序，會影響實驗結果嗎？學生設計如下探究實驗（表1）。

從實驗設計思路分析，這是一組對照實驗。實驗變量是梨汁、斐林試劑甲液和乙液的加入順序。如果實驗結果都出現磚紅色沉淀，說明梨汁、斐林試劑的甲液和乙液加入順序的變化對實驗結果無影響;如果實驗結果不都是出現磚紅色沉淀，說明梨汁、斐林試劑的甲液和乙液加入順序的變化對實驗結果有影響。

學生對源于生活中的實驗素材有著熟悉感和親近感，尤其對日常生活中的食物，更加感興趣。他們以興趣小組的形式，團結合作，共同設計并實施生活化實驗，用所學的生物科學知識解決現實生活中的問題。這樣，生活化實驗不僅能滿足學生探究生活奧秘的心理，還能引領學生提升生物科學素養(yǎng)。

參考文獻：

[1] 生物課程教材研究開發(fā)中心編著.普通高中生物課程標準實驗教科書必修1·分子與細胞[M].北京：人民教育出版社，2007.

[2] 中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2009.