新課標下高中生物學微實驗的設計
——以“脂肪的檢測”為例

2018-01-28 01:09:34鄒崢嶸江西師范大學生命科學學院江西南昌330022

中學生物學 2018年10期

張晶鄒崢嶸（江西師范大學生命科學學院江西南昌 330022）

生物學是研究生命現象和生命活動規律的科學，讓學生在獲得生物學的基礎知識的同時，也能領悟到生物學家在研究過程中的觀點及解決問題的思路和方法?！镀胀ǜ咧猩飳W課程標準（2017年版）》提出了由生命觀念、科學思維、科學探究及社會責任構成的“核心素養”這一重要概念，并將提高學生的“生物學學科核心素養”作為高中教育階段生物學課程教學的重要目標和基本任務。與上一版課標相比，2017年版課程標準更關注學生在實際生活中應用基礎知識的態度、習慣及能力。為完成這一目標，在教學建議模塊中，突出強調了“加強和完善生物學實驗教學”；在地方和學校實施本課程的建議中，提出“加強生物學實驗室的建設”?？梢姡嵘咧猩飳W的實驗教學質量對于培養學生的“生物學核心素養”具有重要作用。

但目前我國高中階段生物學實驗教學的開展現狀并不樂觀，主要原因有：①重視程度不夠,學生、教師、學校乃至某些教育管理部門，為追求升學率，更重視學生對學科理論知識的掌握。②實驗經費欠缺，我國部分學校的經濟條件有限，對實驗室的投入更是少而又少，某些貧窮學校甚至沒有能力設置實驗室。③教學時間不足，生物學蘊含的知識十分豐富，教師要想在有限的課堂教學時間內既高質量地傳授基礎知識，又很好地完成實驗教學是十分困難的，一些耗時長的實驗更難開展。微實驗的開展為解決上述問題提供了有效手段。

微實驗指的是根據教學需要，在課堂中靈活實施的小型實驗及展示活動，或由學生在課后獨立完成的簡單實驗及模型制作，目的是通過學生的親身體驗，鞏固基礎知識，擴展科學思維，提高實踐能力。微實驗之所以可以有效地解決實驗教學開展不良的現狀，是因為具有材料易得、節省經費、操作省時、趣味性高、學生參與度高等優點。

1 微實驗的設計方法

為了更好地說明微實驗的設計方法和步驟，下面主要以微實驗“脂肪的檢測”為例加以說明。

1.1 內容選擇

微實驗的過程簡短，因此在實驗內容的選擇上，教師一定要選擇在短時間內可以實現目標、操作簡單并具有教學意義的內容。

人教版高中生物必修一教材的“細胞中的元素和化合物”一節中設置了“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”這一驗證性實驗。根據教學實踐發現，本實驗實施的最大困難是時間安排。由于時間很緊，實驗過程主要是學生機械地完成教師事先設計好的實驗步驟，不能很好地達成實驗教學目標。因此，可以將本實驗進行分解，只進行“脂肪的檢測”這一部分內容。

1.2 材料篩選

任何形式的實驗在材料的選擇上，首要條件都是安全，尤其是微實驗中還包括學生課后獨立完成的形式。因此，教師一定要盡量選擇無毒無害、無爆炸性的材料，同時要盡量選擇實際生活中容易得到的材料，使實驗更貼近學生的實際生活，也可以節省實驗經費，并避免給學生造成額外的經濟壓力，以確保所有學生有條件進行課后微實驗。在篩選材料的過程中，教師還要注意選擇易于操作、反應速度快，反應現象明顯的實驗材料，以保證教師及學生在有限的時間內完整地、高質量地完成實驗。

“脂肪的檢測”實驗中，教材中選用的材料是花生。實驗前，教師要先對其進行浸泡處理，注意浸泡時間不能過長。課堂上，學生要在教師的指導下進行技術要求較高、耗時較長的切片操作。由于刀片的使用存在一定的危險性，因此，在微實驗中，教師可以將實驗材料換成日常生活中常見的液態食品。這些材料在實驗過程中不需要做任何特殊處理，只需向其中滴加染液試劑即可。在“脂肪的檢測”這一微實驗中，選擇的材料可以是常見的食用油、牛奶或其他乳制品。食用油及部分乳制品是淡黃色的，因此，選擇可以將脂肪染成紅色的蘇丹Ⅳ染液作為實驗試劑，會比能將脂肪染成橘黃色的蘇丹Ⅲ染液效果更明顯。

1.3 方案制定

微實驗雖然規模微小，但其方案的設計不可輕視，依然要遵守高中生物學實驗設計的科學性、嚴謹性、安全性、可行性、可重復性、隨機性、控制變量原則以及設立對照原則等基本原則。除基本原則外，教師還需要注意實驗原理應選擇學生較容易理解的內容，并且實驗方法一定要簡單，步驟要盡量簡化。

1.3.1 選擇形式

微實驗包括課堂實施和課后完成兩種形式，教師應根據實驗的性質及過程所需時長等方面進行選擇。

本次實驗需要蘇丹Ⅳ染液，整個微實驗過程只需數分鐘，因此教師可以選擇在課堂上進行。同時，將本微實驗安排在“細胞中的糖類和脂質”一節中進行，不僅能讓學生掌握實驗原理及方法，還能增加課堂趣味性，促進學生對脂質相關知識的理解、掌握。

1.3.2 確定實驗原理及主題

該微實驗的實驗原理是簡單的顏色反應（脂肪可以被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色，或被蘇丹Ⅳ染液染成紅色），學生很容易理解。因此設計實驗時，教師可以增加實驗的探究性，讓學生對市場上購置的“零脂肪”飲品進行檢測，或檢測食物油等他們感興趣的食品中是否含有脂肪。下面以更能引起學生興趣的“檢驗‘零脂肪’飲品”為本次微實驗的主題。

1.3.3 實驗方法步驟的設計

教材中的實驗步驟是：先將課前浸泡好的花生子葉進行切片處理，然后依次進行染色和顯微鏡下觀察。該實驗最耗時的一步是切片，因為這一操作要求操作者具有嫻熟的生物切片技能，高中生很難在短時間內掌握。最常見的結果是，由于切片過厚而不能觀察到實驗現象。因此在選擇實驗材料時舍棄了花生種子，從而省去了復雜繁瑣的切片、染色和顯微鏡下觀察等過程，很大程度上簡化了實驗操作、縮短了實驗時間。

簡化后的實驗方法為：向樣品中滴加蘇丹Ⅳ染液后震蕩，即可看到反應現象。由于本實驗的主題為檢驗“零脂肪”飲品，因此要設置好對照組，讓學生先以普通牛奶作為對照組，觀察脂肪的顏色反應現象。然后，再向待測樣品中滴加染液，教師引導學生與對照組的實驗現象進行對比，從而得出結論。

這一微實驗的設計在向學生傳授“脂肪檢測的原理及方法”的同時，還增加了實驗的趣味性，對日常生活中常見的“零脂肪”飲品進行檢測，培養了學生對生物學知識的實際應用能力，更符合新課標的要求。

2 微實驗設計中的注意事項

由于微實驗與傳統實驗存在一些不同之處，在微實驗的設計過程中還要注意以下幾點：

（1）教師要明確實驗目標。微實驗實施過程很短，因此在實施實驗前，教師必須要明確實驗目標，避免學生還未明白實驗目的，實驗就結束了。尤其在學生課后獨立進行的部分，教師要掌控好方向。

（2）在內容及方法的選擇上，教師一定要將學生的能力作為重要參考依據，要選擇學生已經基本掌握的操作方法，避免微實驗的重點變為實驗方法的學習。本次微實驗只要求學生掌握正確滴加染液和震蕩試管的方式。

（3）微實驗的主要目標是在有限的時間內完成實驗并達成實驗教學目標，因此教師要控制時間，不能占用學生過多的時間，給他們造成額外的壓力。如本次微實驗在課上就只檢測一種材料，感興趣的學生可以課后檢測其他材料。

（4）教師要控制數量。微實驗雖然可以應用于課堂的很多環節，但一節課不能開展太多，避免分散學生的注意力，降低教學質量。如本次微實驗是在“細胞中的糖類和脂質”一節中開展的，就不可以既設置“脂肪的檢測”，又設置“糖類的檢測”。

（5）教師在微實驗的過程中的作用是輔助，不宜過多地參與，要留給學生充足的空間去主動思考、自己動手。只有這樣才能更好地培養學生發現問題、尋找方法并解決問題的能力，久而達到微實驗的目的。如在開展此次微實驗前，教師可讓學生選擇探究材料，獨立操作。

（6）教師要注重反饋。微實驗雖然具有趣味性，但部分學生對實驗的重視程度還未達到應有的水平，認為進行實驗是浪費時間，不愿意去做。因此教師要通過反饋環節進行監督，并解決學生在實驗過程中遇到的問題。如，結束了本次微實驗的操作后，教師可以提問學生關于觀察到實驗現象及得出的結論的問題。