可以利用DIY實驗輔助生物學概念教學的實踐探索

摘 要：概念教學是生物學知識教學中的重要內容，是落實生物學課程內容標準的關鍵。教師需要通過一些必要的生物學事實來幫助學生形成概念，而事實性知識主要依靠實驗手段獲得。本文通過利用DIY實驗輔助生物學概念教學的嘗試，以改變當前高中生物實驗教學存在的諸多問題。

關鍵詞：DIY實驗 生物學概念 概念教學 核心概念

生物學科知識本身是一個相互關聯、相互作用的整體，有如生命系統基于一系列的動態過程完成生命的存活與延續一樣。過于靜態和孤立的概念教學會不能使學生深入地理解生物學概念，不能完好的在理解的基礎上搭建起生物學知識框架，也難以在現實生活的情境中進行所學知識的遷移和應用。顯然，這不符合我國現行課程標準明確提出“倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解生物學的核心概念”的要求[1]。

泰米爾Tamir（1989）曾經提出：科學課程最獨特之處在于實驗課程。美國著名教育家杜威（（ J.Dewev ） 1992提出“做中學learning by doing"的學習理念。教育家陶行知在《教育的新生》中寫到“行動是老子，知識是兒子，創造是孫子。有行動之勇敢，才有真知的收獲。”他強調要通過行動實現知行合一[2]。

但當前高中生物實驗教學存在很多問題，如實驗內容增加、教學課時不足；實驗教師專業化程度低；實驗條件缺乏、實驗教學難以開展；如何才能在有限的教學課時內，激發學生的學習興趣，培養學生的動手操作能力，真正提高教學質量？筆者受日益流行的“DIY”的啟發，結合自身的教學工作，有了利用DIY實驗輔助生物學概念教學的想法和嘗試。

什么是DIY ？ Do It Yourself ！這不是一句簡單的英文，他代表的是一種精神。什么精神？開動大腦，用你的雙手去創造，自己去做，自己體驗，挑戰自我，享受其中的快樂，這就是DIY的最高境界。簡而言之，就是“親歷親為”。DIY實驗就是依據教材內容、教材實驗及科學史，以取材方便、制作容易、思路簡潔明了、時間短、操作簡單、容易成功為原則，人人都會做，人人都可以做的課堂實驗[2]。

下面就以性狀分離比的概念為例，談談生物課堂中融入DIY實驗輔助教學的一些嘗試。性狀分離比DIY實驗（案例）：

[嘗試1]

材料用具：粉筆盒2個，分別在其正面標上甲、乙二字；顏色、形狀和質地一樣的的紙片40張；紅色和黑色簽字筆各一支。

實驗方法與步驟：將40張紙片分為兩組，每組紙片中各有10張用紅筆寫上字母D，另外10張用黑筆寫上字母d，并將所有紙片對折好，使其不能看見所寫的字母。取甲、乙兩個粉筆盒，每個粉筆盒內分別放入寫有字母D和d的兩組紙片。甲粉筆盒上標記雌配子，乙粉筆盒上標記雄配子，甲粉筆盒中的D紙片與d紙片，就分別代表含基因D和含基因d的雌配子；乙粉筆盒中的D紙片與d紙片，就分別代表含基因D和含基因d的雄配子。

（1）混合紙片：分別搖動甲、乙粉筆盒，使粉筆盒內紙片充分混合。

（2）隨機取紙：分別從兩個粉筆盒內隨機抓取一張紙片，組合在一起，這表示雌配子與雄配子隨機結合成合子的過程。記錄下這兩張紙片的字母組合。

（3）重復實驗：將抓取的紙片放回原來的粉筆盒，搖動粉筆盒中的彩紙，使紙片充分混合后，再按上述方法重復做50～100次（重復次數越多，模擬效果越好）。記錄時，可將三種基因型寫好，列出表格，以后每抓一次，在不同基因型后以“正”字形式記錄（如下表）。

將班上的學生每三人分為一組，其中第一人控制甲粉筆盒，第二人控制乙粉筆盒，第三人負責記錄，完成上述實驗。

在本次改進中，實驗材料很容易獲得，學生的參與積極性很高。在實際教學過程中，基本所有學生都能按照老師的要求進行實驗準備和實驗操作。但在實驗具體操作過程中卻出現了如下問題：

1.普遍出現紙片混合不均勻的情況。由于紙片的重量太輕，所以在搖動粉筆盒的過程中很難混勻紙片。同時由于粉筆盒的空間太小，紙片的滾動性不強等因素都妨礙了紙片的充分混勻，使得實驗的誤差很大。

2.由于紙片容易出現重疊的現象，所有當不少同學抽出多張紙片后，在選擇其中一張時往往容易受到主觀意識的影響，從而影響了實驗結果的客觀性。

[嘗試2]

材料用具：易拉罐2個，分別在易拉罐表面標上甲、乙二字；紅豆和黃豆（或家用跳棋的黑色和白色玻璃珠，下同）各20粒。

實驗方法與步驟：取甲、乙兩個易拉罐，每個易拉罐內放有紅豆和黃豆各10粒，并將紅豆和黃豆分別標上字母D和d。甲易拉罐上標記雌配子，乙易拉罐上標記雄配子，甲易拉罐中的D紅豆與d黃豆，就分別代表含基因D和含基因d的雌配子；乙易拉罐中的D紅豆與d黃豆，就分別代表含基因D和含基因d的雄配子。

其他步驟與嘗試1相同。

在本次改進中，實驗材料同樣很容易獲得，并且克服了嘗試1中的所有不足之處。在實際教學過程中，所取得的教學效果明顯比嘗試1的好。但在實驗具體操作過程中也出現了一個小問題：不同種類的豆子在大小上會有比較明顯的差別，很難做到大小統一，所以學生在抓取豆子時仍然容易受到主觀意識的影響，增加實驗的誤差。同時在豆子上很難做標記，所以需要在實驗操作前先和學生約定好分別用什么顏色的豆子代表D基因和d基因，相比較而言，雖然在玻璃珠上同樣很難做標記，但大小比較一致，只需要在實驗操作前先和學生約定好分別用什么顏色的玻璃珠代表D基因和d基因即可。

[嘗試3]

材料用具：易拉罐2個，分別在易拉罐表面標上甲、乙二字；家用跳棋的黑色和白色玻璃珠各30粒。

實驗方法與步驟：取甲、乙兩個易拉罐，甲易拉罐內放有黑色玻璃珠和白色玻璃珠各20粒，乙易拉罐內放有黑色玻璃珠和白色玻璃珠各10粒，并將黑色玻璃珠和白色玻璃珠分別標上字母D和d。甲易拉罐上標記雄配子，乙易拉罐上標記雌配子，甲易拉罐中的D黑色玻璃珠與d白色玻璃珠，就分別代表含基因D和含基因d的雄配子；乙易拉罐中的D黑色玻璃珠與d白色玻璃珠，就分別代表含基因D和含基因d的雌配子。

其他步驟與嘗試1相同。

在本次改進中，實驗設置了雄配子數量多于雌配子數量的情況，通過實驗操作以后學生會發現其分離比不變，從而讓學生明白分離比與雌雄配子種類的比例有關，而與雌雄配子數量無關。在本次改進中還可以嘗試雌配子數量多于雄配子數量的情況。

除本案例外，制作DNA雙螺旋結構模型和建立減數分裂中染色體變化的模型等內容也是很好的DIY實驗題材。

[例]建立減數分裂中染色體變化的模型DIY實驗

1.活動準備：

（1）用彩色紙片做出4條藍色和4條紅色的染色單體，其中2條藍色的染色單體長3-4cm ， 2條長6-8cm；2條紅色的染色單體長3-4cm ， 2條長6-8cm，其中紅色表示來自母方，藍色表示來自父方。

（2）把顏色、長度相同的兩條染色單體成對并排放置。用同種顏色的吸扣代表著絲點，在兩條染色單體中部將其粘起來，代表減數分裂開始時已完成復制的染色體。

（3）磁力小黑板1個，在左側畫一個初級精母細胞的輪廓、中心體和紡錘體；在右側畫2個次級精母細胞的輪廓，中心體和紡錘體。

2.活動任務：

模擬減數分裂時染色體數目及主要行為的動態變化；邊操作邊完成染色體/DNA數量變化表和曲線圖。

總之，為了面向全體學生，引導學生主動參與實驗，培養學生的創新精神和實踐能力，從而使其主動構建核心概念，教師必須做好生物實驗教學工作。生物課堂中融入DIY實驗輔助概念教學，做到“教學做”合一，這不僅可以解決實驗室建設上的不足，而且制作DIY實驗中的材料也是對實驗能力的一個重要補充。更重要的是優化了教學資源和教學環境，使自主、合作、探究的教學模式逐漸完善，培養了學生的實踐操作能力和科學探究能力，積累了做的經驗，有利于生物學概念的建構。

參考文獻

[1]劉恩山，張穎之.課堂教學中的生物學概念及其表述方式.生物學通報.（45）7：40—42.2010

[2]陳衛良.生物課堂中融入DIY實驗輔助概念教學的嘗試.當代教育實踐與教學研究（電子刊）.2015.6

[3]王洪祥.新課標下高中生物課堂教學中存在的問題及對策淺析.現代閱讀：教育版.（05）.2010

作者簡介

馮敏，女，漢族，1986.01，四川廣安人，廈門集美灌口中學中學一級教師職稱，大學本科學歷。