基于微型化理念的高中生物微型實驗教學(xué)實踐

湯向榮+金枝+孫錫英

[摘 要]微型實驗取材方便、操作簡易、耗材少、效果好，在時間緊、任務(wù)重的高中生物課堂教學(xué)和學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)中具有十分重要的作用。通過“改減實驗材料、改進(jìn)實驗方法、改善實驗細(xì)節(jié)”等方面的微型實驗設(shè)計與改進(jìn)，實現(xiàn)了實驗教學(xué)的隨堂化，提高了課堂實驗教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]微型實驗教學(xué)；微型化理念；高中生物

[中圖分類號] G633.91[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A[文章編號] 16746058（2017）35008702

“科學(xué)探究”是《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確提出的四大生物學(xué)核心素養(yǎng)之一，即“能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實世界中的生物學(xué)問題，針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問、實驗設(shè)計、方案實施以及結(jié)果的交流與討論的能力”。科學(xué)實驗是實施科學(xué)探究、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力、提高生物學(xué)核心素養(yǎng)的重要而有效的途徑。因此，實驗教學(xué)顯得十分重要。現(xiàn)行高中生物人教版教材中，對于學(xué)生實驗，必修教材有31個，選修1教材（江蘇）有6個，其中生化類實驗5個，占13.5%，觀察類實驗有5個，占13.5%。這些學(xué)生實驗在高考或?qū)W業(yè)水平測試中占有相當(dāng)重要的地位。（見表1）

傳統(tǒng)實驗教學(xué)中，注重標(biāo)準(zhǔn)的儀器設(shè)備、規(guī)范的實驗操作，多偏重于實驗操作的模仿與驗證，同時，因課時緊、任務(wù)重、取材難、操作繁、效果差等原因，教師以演示實驗或講授實驗來代替學(xué)生做實驗的現(xiàn)象較為普遍，嚴(yán)重阻礙了學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。微型實驗取材方便、操作簡易、耗材少、效果好，在時間緊、任務(wù)重的高中生物課堂教學(xué)和學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)中具有十分重要的作用。以微型實驗為實驗教學(xué)的載體進(jìn)行實驗課堂教學(xué)，不僅能讓學(xué)生掌握生物知識，領(lǐng)悟科學(xué)探究的過程與方法，培養(yǎng)學(xué)生的綠色環(huán)保意識，而且能更有效地發(fā)揮實驗教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)中的重要作用。

本文基于微型化理念，闡述高中生物微型實驗在課堂教學(xué)中的一些具體實踐。

一、改減實驗材料，提高實驗效果

精心準(zhǔn)備、選擇和設(shè)計實驗材料直接關(guān)系到生物實驗教學(xué)的成功與否，因此，實驗材料準(zhǔn)備恰當(dāng)，是實施好實驗教學(xué)的關(guān)鍵。

1.減少藥劑用量，實現(xiàn)實驗隨堂化

在常規(guī)實驗教學(xué)中，多采用大試管、大劑量藥劑進(jìn)行學(xué)生分組實驗或演示實驗。如果對這些實驗實施微型化設(shè)計與改進(jìn)，如改用小試管或點(diǎn)滴板等進(jìn)行實驗，不僅能大量減少藥劑用量，簡化操作步驟，而且實驗效果理想，便于實現(xiàn)生物實驗教學(xué)隨堂化。

例如，在“檢測生物組織中還原糖和蛋白質(zhì)”的實驗中，試管中加入的待測樣液和斐林試劑及雙縮脲試劑較多，掌握得不好，則會干擾實驗中顯色現(xiàn)象的正常出現(xiàn)，導(dǎo)致實驗失敗。而將實驗進(jìn)行改進(jìn)：蘋果去皮，將果肉切成有凹面的薄片，在凹面處滴加2滴斐林試劑，然后在酒精燈火焰上加熱，2～3分鐘后就可在凹面處出現(xiàn)磚紅色，實驗效果明顯。此外，實驗中進(jìn)行沸水浴加熱時，需較多的熱開水，同時還需要用酒精燈加熱，操作復(fù)雜、耗時長，影響實驗的進(jìn)度。如將大試管改用小試管，加入的組織樣液和斐林試劑均相應(yīng)減少，則只需少量熱水或用酒精燈直接加熱，所需時間短，實驗效果明顯。

另外，在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”“探究影響酶活性的條件”“生物體維持pH穩(wěn)定的機(jī)制”“DNA的粗提取與鑒定”等實驗中，均可采用此法減少實驗藥劑的用量，以達(dá)到實驗教學(xué)微型化和隨堂化的目的。

2.改換實驗材料，提高實驗效果

在常規(guī)實驗中，因受到地區(qū)、季節(jié)、操作方法等客觀因素的制約，導(dǎo)致實驗效果不理想或?qū)嶒灢僮鳠┈崳M(fèi)時太長。因此，因地、因季、因法改換適宜的實驗材料，能簡化操作，提高實驗效果，達(dá)到實驗教學(xué)微型化和隨堂化的目的。

例如，對于“DNA的粗提取與鑒定”實驗，教材重點(diǎn)給出的實驗材料是雞血細(xì)胞，但以雞血細(xì)胞作為實驗材料存在著許多不足與問題，如：①材料，成本昂貴不易獲得；②使用儀器繁多，試劑消耗量大；③實驗步驟煩瑣，學(xué)生操作困難；④實驗時間過長，不能隨堂完成；⑤課前準(zhǔn)備時間較長，教師多以講解為主；⑥實驗效果不甚理想。因此，要解決以上問題，改換適宜的實驗材料十分必要。根據(jù)實驗原理，經(jīng)查找資料和多次實驗對比，發(fā)現(xiàn)用香蕉替代雞血細(xì)胞，實驗效果比較理想。香蕉是多倍體植物，DNA含量較多，而且材料易得、成本低廉，課前準(zhǔn)備方便，更重要的是實驗操作簡便，大大縮短了實驗時間，且實驗現(xiàn)象明顯，能做到微型化和隨堂化實驗教學(xué)。

又如，在做“綠葉中色素的提取和分離”實驗時，用韭菜、蘿卜葉、蒿菜或天竺葵葉代替菠菜葉；在“檢測生物組織中脂肪”的實驗中，用植物油或薄的肥豬肉片取代花生子葉切片，不僅實驗現(xiàn)象明顯、方法簡便、效果好，而且能解決因季節(jié)所造成的實驗材料取材不易的問題。

3.替換實驗藥劑，實現(xiàn)防污環(huán)保

在常規(guī)實驗“綠葉中色素的提取和分離”“DNA的粗提取與鑒定”“觀察DNA和RNA細(xì)胞中的分布”中，分別使用了丙酮、苯、石油醚、二苯胺、甲基綠、吡羅紅等有揮發(fā)性和有毒性的化學(xué)藥劑，實驗結(jié)束后又會產(chǎn)生許多實驗廢液，這些化學(xué)藥劑和實驗廢液會對環(huán)境產(chǎn)生一定的污染。而在實驗教學(xué)中如能用適宜的材料替換這些具有毒性的試劑或進(jìn)行微型實驗以減少實驗中各種化學(xué)溶液的用量，則可以實現(xiàn)減少污染、保護(hù)環(huán)境的目的。

二、改進(jìn)實驗方法，提高實驗效果

常規(guī)實驗中，有些實驗設(shè)計比較復(fù)雜，操作步驟多，費(fèi)時且實驗效果差，而改進(jìn)實驗方法，可有效提高實驗效果。如以雞血細(xì)胞為實驗材料的“DNA的粗提取與鑒定”實驗，除了用香蕉、花椰菜等植物替換雞血細(xì)胞做實驗材料外，還可通過使用微型研磨過濾器改進(jìn)DNA的提取方法與步驟，簡化實驗過程，提高實驗效果。

又如，對于“用樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度”的實驗，一般教師會帶領(lǐng)學(xué)生到室外草坪上進(jìn)行，但實驗過程中，一因戶外場地大，難以把控教學(xué)秩序；二因?qū)W生分散調(diào)查，教師不能及時糾正學(xué)生在實驗中的錯誤操作，很難達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。為此，可設(shè)計成室內(nèi)微型實驗進(jìn)行教學(xué)。

（1）請學(xué)生閱讀課本實驗內(nèi)容；（2）將學(xué)生分成若干小組，每組分發(fā)一張A4紙，紙上分別印有圖1和表2的相關(guān)內(nèi)容；（3）讓學(xué)生使用樣方法調(diào)查圖1所示的某種雙子葉植物的種群密度（圖1中一個黑點(diǎn)表示一棵雙子葉植物）；（4）將實驗數(shù)據(jù)填入表2，計算出某種雙子葉植物的種群密度。

三、改善實驗細(xì)節(jié)，提高實驗效果

常規(guī)實驗中，有些實驗操作要求較高，學(xué)生達(dá)不到要求則觀察不到實驗現(xiàn)象，如在“檢測生物組織中的脂肪”實驗中，教材給出的實驗材料是花生子葉，要求學(xué)生手工切片和利用顯微鏡進(jìn)行觀察。但實驗過程中因花生子葉不易切薄，耗時多，嚴(yán)重影響了實驗效果。而將花生子葉更換為植物油或薄的肥豬肉片，先在濾紙上滴1～2滴植物油，然后在其上滴1～2滴蘇丹Ⅲ或蘇丹Ⅳ；或者在薄的肥豬肉片上滴1～2滴蘇丹Ⅲ或蘇丹Ⅳ，然后再進(jìn)行其他步驟的操作，整個實驗操作簡單，費(fèi)時少且實驗現(xiàn)象明顯。

又如，在“綠葉中色素的提取和分離”實驗中，色素濾液可用滴管來裝取，再將細(xì)管拉成尖嘴，既可防止濾液揮發(fā)，又可用來劃濾液線，2毫升濾液可供十幾個組的學(xué)生連續(xù)使用，微型實驗的省時高效得到了充分體現(xiàn)。

四、教學(xué)反思

微型實驗雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，但在教學(xué)中也存在一些不足，需要加以注意。

1.某些微型實驗設(shè)計因?qū)嶒灧椒ê筒僮鞑襟E的簡化與修改，會使實驗操作的規(guī)范性缺失，進(jìn)而會導(dǎo)致學(xué)生實驗技能操作的實踐與訓(xùn)練的缺失，不利于學(xué)生動手實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)和提高。

2.某些微型實驗設(shè)計因修改后與教材內(nèi)容有著較大的差異，導(dǎo)致學(xué)生對課本中相關(guān)實驗內(nèi)容和操作步驟的學(xué)習(xí)缺失，不利于學(xué)生對相應(yīng)知識的掌握，使其在相關(guān)實驗內(nèi)容的考試中失分。因此，有條件的學(xué)校還是有必要對相應(yīng)的課本實驗進(jìn)行規(guī)范性學(xué)習(xí)和操作。

3.微型實驗適用于生化類實驗，而微型實驗的設(shè)計要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。對于實驗難度大、學(xué)生操作困難的實驗，則不太適合用微型實驗。endprint