巧用生物實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生能力

李相玲

摘 要 闡述了在初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過觀察實(shí)驗(yàn)來提升學(xué)生邏輯分析能力，通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力，通過反思實(shí)驗(yàn)來拓展學(xué)生探究能力。學(xué)生通過主動(dòng)參與、自主探究，勇于創(chuàng)新的過程，提升自身終身學(xué)習(xí)的能力。

關(guān)鍵詞 初中生物 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 能力培養(yǎng)

中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

觀察和實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究最基本的方法，可為科學(xué)探究提供必需的事實(shí)和證據(jù)。教師可利用初中生物實(shí)驗(yàn)的探究性，通過由動(dòng)態(tài)到靜態(tài)、由整體到局部的科學(xué)觀察，培養(yǎng)學(xué)生在感官獲取信息表象的基礎(chǔ)上，運(yùn)用邏輯分析推斷其內(nèi)在本質(zhì)。教師設(shè)計(jì)模擬性生物實(shí)驗(yàn)，學(xué)生主動(dòng)參與探究過程，在動(dòng)手動(dòng)腦中探索和發(fā)現(xiàn)新知，激發(fā)了創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，勤反思，再探究，促使其養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，形成理性的思維習(xí)慣，為其終身學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的能力基礎(chǔ)。

1 通過觀察實(shí)驗(yàn)，提升學(xué)生的分析能力

古曰：“善觀察者，可見常人所未見；不善觀察者，入寶山而空手歸。”科學(xué)觀察是生物實(shí)驗(yàn)探究的第一步，也是收集“證據(jù)”最直接手段。科學(xué)觀察的目的性是推進(jìn)實(shí)驗(yàn)探究前行的動(dòng)力。進(jìn)行生物實(shí)驗(yàn)探究，既需對(duì)整體的動(dòng)態(tài)觀察，又要對(duì)局部的靜態(tài)觀察。觀察和思維活動(dòng)緊密接合，只有邊觀察邊思考，才能將觀察的初級(jí)形式上升到思維探究的高級(jí)形式。靜態(tài)和動(dòng)態(tài)觀察不是簡(jiǎn)單的信息采集，而是要學(xué)生能夠通過所觀察到的表象去分析推斷其蘊(yùn)含的本質(zhì)，才是真正意義上的科學(xué)觀察，才是觀察實(shí)驗(yàn)的更高境界。

例如，在“探究小腸適于消化吸收的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（蘇科版七年級(jí)上冊(cè)）”實(shí)驗(yàn)在開展探究時(shí)，用鑷子夾取新鮮的雞小腸，觀察長(zhǎng)度，再用解剖剪從腸中間部位橫向截取約3 cm長(zhǎng)的一段。清水沖洗后，用肉眼觀察橫切面，可看到凹凸不平的環(huán)形皺襞。再將小腸縱剖，放入清水中，肉眼觀察腸壁內(nèi)表面，可看到一層毛絨絨飄飄蕩蕩的東西。用放大鏡觀察，看到絨毛層上有很多指狀細(xì)小突起絨毛。在探究中，學(xué)生歷經(jīng)整體動(dòng)態(tài)觀察到局部靜態(tài)觀察，推知“皺襞使小腸內(nèi)表面積增數(shù)十倍，絨毛使小腸內(nèi)表面積再增數(shù)百倍，皺襞和絨毛使小腸與食物得以充分接觸，使食物進(jìn)一步充分消化和吸收”，對(duì)“形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能統(tǒng)一性”的認(rèn)識(shí)便了然于胸。

又如：在“觀察溶液濃度的大小對(duì)植物吸水的影響（蘇科版七年級(jí)上冊(cè)）”時(shí)，取紅心蘿卜（俗稱冰糖蘿卜）均分兩半，各挖相同凹洞，A片裝半洞濃鹽水，B片裝半洞清水，保鮮膜封好，靜置2 d，去膜觀察。A洞內(nèi)水變紅且變多，卜體變軟；B洞內(nèi)清水消失，卜體變硬。學(xué)生通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)前后靜態(tài)現(xiàn)象，推斷得出：當(dāng)外界溶液濃度大于蘿卜細(xì)胞液濃度時(shí)細(xì)胞失水，反之吸水。學(xué)生從而分析得出：水易從低濃度溶液向高濃度溶液運(yùn)動(dòng)。

法國(guó)微生物學(xué)家路易·巴斯德說：“在觀察的領(lǐng)域中，機(jī)遇只偏愛有準(zhǔn)備的頭腦。”俗話說：外行看熱鬧，內(nèi)行看門道。把感性觀察上升到理性“洞察”，才是一種嚴(yán)謹(jǐn)科研精神的體現(xiàn)。如，2015年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者屠呦呦在對(duì)“青蒿素”研究時(shí)，正是洞察到“絞汁使用和中藥常用的煎熬法不同”。她用沸點(diǎn)只有53℃的乙醚成功提取了“青蒿素”，為人類做出巨大貢獻(xiàn)。

2 通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力

模擬性實(shí)驗(yàn)是生物教學(xué)中常用的一種探究方法。在做生物實(shí)驗(yàn)時(shí)，有時(shí)難以用研究對(duì)象做直接實(shí)驗(yàn)，可根據(jù)對(duì)象在結(jié)構(gòu)或功能上的相似性用“模型”來代替研究對(duì)象或模仿某些條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在初中生物教學(xué)中，為取得直觀效果，教師可用模擬性實(shí)驗(yàn)來幫助學(xué)生理解復(fù)雜的生命活動(dòng)過程。從學(xué)生的認(rèn)知能力和可操作性方面考慮，模擬性實(shí)驗(yàn)?zāi)艽蠓岣邔W(xué)生的參與度。在思維方式上，模擬性實(shí)驗(yàn)是根據(jù)類比推理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的。為此，教師可設(shè)計(jì)模擬性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生從模擬探究中學(xué)會(huì)通過推理和類比去研究轉(zhuǎn)換原型的思維方式，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新活力。模擬性實(shí)驗(yàn)既能使研究對(duì)象微型化，也能使研究對(duì)象擴(kuò)大化。

例如，在“探究酒精對(duì)水蚤心率的影響（蘇科版八年級(jí)下冊(cè)）”時(shí)發(fā)現(xiàn)：水蚤太小好動(dòng)，難觀察；它的心率過快，導(dǎo)致計(jì)數(shù)誤差大等弊端。對(duì)此，筆者發(fā)動(dòng)了“尋找水蚤替代材料”的探究活動(dòng)。學(xué)生踴躍參與，大膽嘗試，最終找到基圍蝦、蝸牛等，并設(shè)計(jì)出家庭DIY實(shí)驗(yàn)。如“探究白酒對(duì)基圍蝦心率的影響”：

實(shí)驗(yàn)材料：基圍蝦（海水養(yǎng)殖），智能手機(jī)，清水，水杯，湯勺，古井貢白酒（50%）。

實(shí)驗(yàn)步驟（環(huán)境溫度20℃）：

① 備6杯各約40 mL海鹽水，標(biāo)1～6號(hào)，向2～6號(hào)杯內(nèi)分別加入1～5勺白酒。

② 將等大的基圍蝦分置于6杯中，靜置3 min，用手機(jī)對(duì)準(zhǔn)基圍蝦心臟部位連續(xù)錄像3 min。

③ 觀察并計(jì)數(shù)錄像中蝦的心率（次·min-1），重復(fù)三次，取均值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：白酒對(duì)基圍蝦的心率有影響，隨海鹽水中白酒濃度增大，心率逐漸降低。

實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)：用肉眼可直接觀察基圍蝦的心跳，手機(jī)錄像便于回放，因此計(jì)數(shù)誤差小。家庭DIY實(shí)驗(yàn)貼近生活實(shí)際更能激發(fā)學(xué)生探究的興趣。

在生物教學(xué)中，教師要鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)遇到的可探究性問題設(shè)計(jì)成模擬性實(shí)驗(yàn)，以用于進(jìn)行課后探究。模擬性實(shí)驗(yàn)具有開放性，對(duì)學(xué)生的限制較少，學(xué)生可以根據(jù)實(shí)際要求，自己設(shè)計(jì)、改造，甚至創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，可以增強(qiáng)學(xué)生的自主性。模擬性實(shí)驗(yàn)方法靈巧、新穎、安全，成功率高。這樣，學(xué)生通過自己的不斷努力，嘗到了創(chuàng)造的樂趣，嘗到了成功的喜悅，增強(qiáng)了他們的自信心。模擬性實(shí)驗(yàn)在提高生物學(xué)教學(xué)效率，降低實(shí)驗(yàn)成本，培養(yǎng)了學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)造力等方面起著積極的作用，有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的深入理解和遷移應(yīng)用。讓學(xué)生在創(chuàng)造中增強(qiáng)學(xué)習(xí)生物的積極性，對(duì)生物教學(xué)起了極大的推動(dòng)作用。

3 通過反思實(shí)驗(yàn)，拓展學(xué)生的探究能力

古曰：“學(xué)起于思，思源于疑”。反思和質(zhì)疑是推動(dòng)學(xué)生自主探究的源動(dòng)力。初中生物實(shí)驗(yàn)的開放性以及不明朗的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)為學(xué)生提供了很大自主探究的空間。自主探究使學(xué)生學(xué)習(xí)方式由被動(dòng)轉(zhuǎn)為主動(dòng)，由知識(shí)積累轉(zhuǎn)為知識(shí)遷移，由重結(jié)果轉(zhuǎn)為重過程。實(shí)驗(yàn)探究是一個(gè)復(fù)雜的活動(dòng)，學(xué)生往往在解決一個(gè)舊問題的同時(shí)，又產(chǎn)生新疑慮，針對(duì)新發(fā)現(xiàn)再探究，在自主探究中不斷“發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)”。布魯納認(rèn)為，只有學(xué)生自己親自發(fā)現(xiàn)的知識(shí)才是真正屬于他自己的東西。教學(xué)目的不是要學(xué)生記住教師和教科書上所陳述的內(nèi)容，而是要培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識(shí)的能力。

例如，在“模擬探究皮膚是一道保護(hù)屏障”（蘇科版八年級(jí)下冊(cè)）中，有“用75%的醫(yī)用酒精涂抹所有傷口”的操作。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，很多學(xué)生產(chǎn)生“為何濃度為75%的酒精殺菌效果最好”的疑問。對(duì)此，結(jié)合本實(shí)驗(yàn)，教師引導(dǎo)學(xué)生們開展了“探究不同濃度酒精的殺菌能力”

實(shí)驗(yàn)步驟：

① 取6個(gè)等大蘋果洗凈，用刀在蘋果上都劃同深度“井”字形狀破口。每個(gè)破口處涂上等量蘋果腐爛物。

② 用體積分?jǐn)?shù)為45%、55%、65%、75%、85%、95%的酒精分別涂抹1～6號(hào)蘋果傷口。

③ 將上述處理后的蘋果分別置入保鮮袋，密封放置暗處，觀察并記錄，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：體積分?jǐn)?shù)為75%的酒精溶液殺菌能力最強(qiáng)，過高或過低殺菌效果都差。

為進(jìn)一步搞懂酒精的殺菌原理，學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)查找出材料：酒精能夠吸收細(xì)菌蛋白的水分，使其脫水變性凝固，從而達(dá)到殺滅細(xì)菌目的。體積分?jǐn)?shù)為75%的酒精與細(xì)菌的滲透壓相近，可以在細(xì)菌表面蛋白未變性前逐漸不斷地向菌體內(nèi)部滲入，使細(xì)菌所有蛋白脫水、變性凝固，最終殺死細(xì)菌。高濃度酒精使細(xì)菌蛋白脫水過于迅速，使細(xì)菌表面蛋白首先變性凝固，形成了一層堅(jiān)固的包膜，酒精反而不能很好地滲入細(xì)菌內(nèi)部，以致影響殺菌能力。酒精濃度低于75%時(shí)，由于滲透性降低，也會(huì)影響殺菌能力。因此，酒精濃度過高、過低殺菌效果都不理想。最終，學(xué)生理解了酒精對(duì)細(xì)菌的殺滅效果從量變到質(zhì)變的過程，體會(huì)到探究的樂趣。

又如，在“制作洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞的臨時(shí)裝片（蘇科版七年級(jí)下冊(cè)）”時(shí)，反思操作難點(diǎn)主要是取材和染色。對(duì)此，學(xué)生們通過反復(fù)探究后歸納出以下注意事項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)前，將洋蔥皮用保鮮膜包裹后光照內(nèi)表皮3 d，內(nèi)表皮會(huì)變紫，不染色觀察效果好。制作時(shí)，將洋蔥鱗片葉順著生長(zhǎng)紋路切成寬約1 cm窄條，再用刀片在內(nèi)表皮處橫向劃出正方形（勿劃透）。用鑷子夾住內(nèi)表皮橫向撕取，易分離，不卷曲。內(nèi)表皮接觸葉肉的一面向下平展于水滴中，易著色。這些實(shí)驗(yàn)改進(jìn)都是學(xué)生歷經(jīng)反思、探究后獲取的寶貴經(jīng)驗(yàn)。

在初中生物教學(xué)中，教師充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能，可有效培養(yǎng)學(xué)生能力。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)觀察來提升學(xué)生邏輯分析的能力，通過設(shè)計(jì)模擬性實(shí)驗(yàn)來激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，通過反思實(shí)驗(yàn)來拓展學(xué)生再探究的能力。學(xué)生養(yǎng)成了從理性觀察到自主探究，從積極反思到深入探究的科學(xué)素養(yǎng)，為其終身可持續(xù)性學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的能力基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 汪忠.生物新課程教學(xué)論[M].北京：高等教育出版社，2003.

[2] 陳美玲.生物實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新實(shí)踐[J].中學(xué)生物教學(xué)，2001（03）.