踐行“生本教育”理念，實現學生科學精神之養成
——以“檢測生物組織中糖類、脂肪和蛋白質”實驗課教學為例

馬小明

（甘肅省臨夏中學 甘肅臨夏 731100）

1 科學精神及其教學意義

科學精神是“中國學生發展核心素養體系”六大素養之一，是學生在學習、理解、運用科學知識和技能等方面所形成的價值標準、思維方式和行為表現，具體包括理性思維、批判質疑、勇于探究等基本要點［1］。

創新是人類社會發展和進步的基本動力，科學精神是創新人才的基本素養和首要特征。沒有理性思維、批判質疑等科學精神，就不可能成為合格的創新人才。所以，加強學生科學精神的養成對國家的發展和學生自我價值的實現都具有非常巨大的價值和意義。

2 生本教育及其理念

生本教育是郭思樂教授創立的一種教育思想和教學方式，與師為本、滿堂灌式的教學相對立。生本教育是以學為本的教育，把主要依靠“教”轉化為主要依靠“學”的教育；是真正做到把學生當學習的主人，為學生好學而設計的教育。其基本理念是：“一切為了學生、高度尊重學生、全面依靠學生”。由于其課堂充分調動了學生的學習積極性，課堂師生關系和諧融洽，自提出以來被越來越多的學校引進和實施。許多學校的實踐證明，生本教育教學效果十分顯著。目前，生本教育已是現代課程改革的基本理念。

3 當前中學科學教育的不足

在中學階段，物理、化學、生物學等理科學科的教學是培養學生科學精神的主要方式。

但是，在唯考試成績論成敗的中學時代，情感態度、核心素養、科學精神等很多時候成了一句空口號。現實教學中，學生往往只是按照教師的講解進行記憶，不會去質疑和批判，甚至不需要思考。學科的本質蕩然無存，學科教育的目標南轅北轍。教師有義務和責任在分數和素養之間找到全美之策。尤其是理科教師，應該準確認識時代教育的目的，擔負起培養學生科學精神素養的重擔。

下面以“檢測生物組織中糖類、脂肪和蛋白質”的設計和實施為例，嘗試踐行“生本教學”理念，實現學生科學精神之養成。

4 部分教學設計及過程

4.1 實驗分析與思路

“檢測生物組織中糖類、脂肪和蛋白質”是人教版高中生物《必修1·分子與細胞》中的一個重要實驗。實驗的目的是利用化學試劑檢測生物組織中糖類（淀粉和還原糖）、脂肪、蛋白質存在與否。實驗涉及的原理有：淀粉遇碘顯藍色；還原糖與斐林試劑在（水浴50℃～65℃）加熱條件下反應生成磚紅色沉淀；蘇丹Ⅲ（蘇丹IV）可以將脂肪染成橘黃色（紅色）；蛋白質與雙縮脲試劑反應生成紫色絡合物，使溶液呈紫色。教材中為學生提供了實驗的具體操作方法，但是有些方法設計缺乏必要的科學性。教師要學生利用蘋果汁檢測還原糖、花生檢測脂肪、蛋清稀釋液檢測蛋白質，使得實驗喪失探究性，成為了一般的驗證性實驗。

所以，本次實驗欲打破傳統實驗只檢測特定生物組織中特定物質的方式，也欲打破本節內容只安排一個課時的局限，將實驗性質定位為探究性實驗。整個實驗分兩個階段，具體按照“自主預習—發現問題—分析問題—找出可探究問題—實驗驗證—得出結論”進行。① 實驗前，教師先以家庭作業的形式布置預習作業，讓學生自主預習并發現問題。討論課上，教師引導學生對提出的問題以及教材實驗設計的合理性、科學性進行分析，總結出可探究性問題。② 實驗中，教師提供實驗必需試劑和器具，實驗材料即待測生物組織由各實驗小組自行選取。各組檢測本組所選實驗材料中，是否含有淀粉、還原糖、脂肪和蛋白質；同時，通過實驗驗證或證明分析過程中總結的可探究性問題，并得出結論。

4.2 實驗過程

4.2.1 實驗前的分析

該階段具體分4個環節進行操作。① 以家庭作業的形式，讓學生自主預習實驗，要求寫出實驗操作流程，并提出預習過程中遇到的問題。② 課堂上，各小組成員展示預習結果，提出自己遇到的問題。③ 教師鼓勵學生相互探討處理問題，學生不能處理的由教師幫助解決。④ 在討論的基礎上，教師總結出可探究的問題，鼓勵學生到實驗室后用實驗證明或驗證。

在這一階段，學生提出的問題很多，挑選列舉一二。如，果糖是不是還原糖？斐林試劑為什么要等量混合使用？不等量或不混合可不可以？雙縮脲試劑（A液為質量濃度是0.1 g/mL的NaOH溶液，B液為質量濃度是0.01 g/mL的CuSO4溶液）與斐林試劑（甲液為質量濃度是0.1 g/mL的NaOH溶液，乙液為質量濃度為0.05 g/mLCuSO4溶液）成分相同，能不能不分彼此？蘇丹Ⅲ染色能否能用來檢測組織勻漿中脂肪的存在？

課堂上，學生通過相關的化學知識，討論回答了上述問題。但是由于不清楚生物學研究方法，對問題解釋不準確。例如，學生從化學角度分析果糖不是還原性糖，理由是沒有醛基。的確，從官能團的角度分析果糖確實不具有還原性。但是生物學是建立在實驗和實際基礎上的學科。果糖確實能夠發生銀鏡反應，能和斐林試劑反應，能表現出還原性。所以，生物學將其歸屬到還原糖范疇。

另外，受教科書的限制，很多學生都想方設法地證明“斐林試劑甲液乙液要等量混合使用”。其實，這只是教材的一種常規的說法。只要明確原理，就知道斐林試劑先加甲液再加乙液，或者先加乙液再加甲液，只要最后的溶液是堿性的，都是可以的。這一點對學生的觸動很大。這也是筆者故意提出這一點的目的：引導學生大膽地質疑教材。

在分析的最后階段，教師鼓勵學生到實驗室后，一定要親自檢驗一下討論的結果，并歸納了需要驗證的問題：① 驗證斐林試劑甲液乙液等量條件下，混合使用、先加甲液再加乙液、先加乙液再加甲液，得到的實驗結果是否相同。② 驗證能否用斐林試劑，檢測蛋白質。③ 驗證能否用蘇丹Ⅲ染液檢測組織勻漿中脂肪的存在。

4.2.2 實驗的具體實施

（1）對自帶生物組織中糖類、脂肪、蛋白質的檢測。

學生以小組為單位，利用教材提供的常規方法，檢測自己小組攜帶的生物組織（需要制備組織勻漿的，實驗課前提前準備）中是否含有淀粉、還原糖、脂肪、蛋白質，并將結果等信息填入實驗記錄表1。

表1 生物組織中糖類、脂肪、蛋白質的檢測記錄表

該過程要求學生采用教材提供的常規方法進行檢測，主要是讓學生熟悉教科書中實驗操作流程，以應對平時的練習作業以及考試。其次，讓學生利用自己小組準備的生物組織為材料，分別檢測該組織中是否含有淀粉、還原糖、脂肪和蛋白質。這樣可以讓學生認同一種生物組織中一般含有多種有機化合物，跳出“馬鈴薯只有淀粉、葡萄只有還原糖、花生只有脂肪”的認識局限和誤區。

對該部分實驗，經過認真預習的小組不到10 min就可以完成淀粉、還原糖、蛋白質的檢測。由于學生徒手切片不熟練脂肪的檢測，時間上浪費得比較多。

（2）驗證討論課所歸納的問題。

①關于斐林試劑中甲乙液使用順序問題，實驗操作流程、記錄表格設計及實驗結果見表2。

表2 斐林試劑甲乙液使用順序問題的探究

通過表1可見，斐林試劑在檢測還原糖時，甲、乙液的滴加順序對實驗結果并沒有什么影響。學生通過對比實驗很好地打破了教材設計的局限，對學生大膽質疑。勇于創新的科學精神的培養具有非常大的促進作用。

② 斐林試劑能否檢測蛋白質？實驗操作流程、記錄表格設計及實驗結果見表3。

表3 斐林試劑甲乙液能否檢測蛋白質的探究

在蛋白質的鑒定中，先加NaOH溶液的目的是為肽鍵與Cu2+絡合營造堿性的液體環境。不論是滴加質量濃度0.05 g/mL的CuSO4溶液還是0.01 g/mL的CuSO4溶液3滴，先加入的1 mL0.1 g/mL的NaOH溶液都是多量的。所以，實驗結果不會受到影響。通過這一檢驗，學生能夠切實理解雙縮脲試劑鑒定蛋白質的機理，同時，有效地提升了學生的批判性思維。

③能否用蘇丹Ⅲ染液檢測組織勻漿中是否存在脂肪呢？實驗操作的流程、記錄表格設計及實驗結果見表4。

表4 用蘇丹Ⅲ染液能否檢測組織勻漿中脂肪存在的檢驗

蘇丹Ⅲ為紅色粉末狀，易溶于酒精、丙酮、脂肪等有機溶劑中。蘇丹Ⅲ染色常用的配制方法為：取0.1 g蘇丹Ⅲ粉末，置于20 mL體積分數為95%的酒精中，充分攪拌使其溶解。蘇丹Ⅲ染色檢測脂肪的原理：與酒精相比，蘇丹Ⅲ更易溶于脂肪。所以，當含有脂肪的生物組織與蘇丹Ⅲ染料接觸時，溶解于酒精的蘇丹Ⅲ即脫離酒精而溶于脂肪，使脂肪呈現橘黃色。該過程其實就是萃取，并沒有發生化學反應。

學生通過實驗發現教材提供的檢測方法“將花生制成勻漿檢測脂肪”不可行。分析其原因可能是：

① 用于溶解蘇丹Ⅲ的溶劑酒精可以和水互溶。當清水中滴入蘇丹Ⅲ染液，相當于對蘇丹Ⅲ染液其進行了稀釋。溶液顏色自然呈橘黃色。

② 在制備勻漿過程中細胞被破壞，脂肪以微粒形式溶解在水溶液中。這種情況下加入蘇丹Ⅲ染色，雖然脂肪微粒與蘇丹Ⅲ融合，但基本均勻分散在溶液中，宏觀上觀察不到被染色的脂肪微粒。

5 教學反思

本實驗教學以“自主預習—發現問題—分析問題—找出可探究問題—實驗驗證—得出結論”為環節進行設計和實施。真正做到了以學生為主體，充分調動了學生的學習積極性，對學生理性思維、批判質疑、勇于探究等科學精神的養成具有重要意義。