高中生物學實驗改進和創新的幾點嘗試

吳孝友 鄭小斌

摘要結合多年的教學實踐以及查閱較多文獻資料，提出了幾點有關高中生物學實驗改進和創新的嘗試，以提高實驗教學的可行性、有效性，加強生物科學與生產、生活的聯系，使學生從實驗中積累知識，形成能力，提升素養。

關鍵詞高中生物學 實驗改進 實驗教學

中圖分類號G633.91 文獻標志碼B

生物學是研究生命現象和生命活動規律的科學，許多概念、原理和規律的獲得源于嚴謹的實驗，新的觀點又常用實驗的方法加以論證和探究，因此實驗教學在生物學教學中占有非常重要的地位。高中生物學教師應認真思考關于實驗教學的問題，從而更有效地開展實驗教學活動，讓學生真正成為實驗教學最大的受益者。

高中生物學教材中的實驗多是經過編者精心安排和篩選的，每一個實驗都有其重要意義，可以讓學生在形成生物學核心素養的同時，用科學的觀點、知識、思路和方法面對或解決現實生活中的某些問題。盡量讓學生嘗試做每一個實驗是實驗教學的基本要求，因此生物學教師要組織學生多進行實驗，鼓勵和提倡學生改進和創新實驗，激發學生的科學探究熱情，提升生物課堂效果。

1改進實驗裝置，實現定量測定

在學校教學條件有限，相應儀器設備不具備的條件下，教師和學生可以共同想辦法，自制實驗裝置，從而順利完成實驗。有時，教材中的實驗裝置并不理想，存在著操作難度大，無法精確控制等問題，教師可以嘗試改進實驗裝置，實現更為精確的定量測定。例如，“探究pH對過氧化氫酶的影響”實驗中，在反應小室上壁貼有浸過新鮮的肝臟勻漿（含有H202酶）的濾紙片，下部加入不同pH緩沖液和H202溶液，翻轉反應小室使底物與酶充分接觸，利用排水法收集氧氣。但在實際的具體操作中，將反應小室旋轉180D°時，還未等pH對酶活性產生影響以及未準備好收集氣體時，酶與底物就已發生反應，導致實驗功虧一簣。嘗試利用化學實驗室的現有儀器，重新改進了該實驗裝置。反應室部分換用了注射器和錐形瓶，錐形瓶中添加了新鮮肝臟勻漿和緩沖液，H2O2溶液可通過注射器定量控制，測量部分由廣口瓶、導管、膠管和量筒等構成。反應產生的O2通過導管進入盛水的廣口瓶，將水壓入量筒，水的體積即產生的O2的體積。

2優化材料步驟，增強實驗效果

浙科版高中生物學必修一第10頁和第14頁分別介紹了“檢測生物組織中的脂質、糖類、和蛋白質”，實驗分別選擇花生子葉、榨好的梨汁和稀釋的蛋清液作為材料，與蘇丹Ⅲ染液、本尼迪特試劑和雙縮脲試劑反應，通過相應的顯色反應進行鑒別。教材所提供的實驗材料作為鑒定對象本身沒有問題，但容易給學生造成認知誤區：即花生子葉只有油脂，梨汁中只有還原糖，蛋清只含有蛋白質。事實上，這三種生物組織中都含有糖類、脂質和蛋白質，在有機物種類上沒有差異，只是在數量上存在著顯著差異。因此，教師可考慮用全脂奶粉替代上述材料探究其中的脂質、糖類和蛋白質。

“光合色素的提取與分離”是教學大綱要求必做的實驗，但教材中提取色素的方法步驟過于機械，且耗時長，一節課難以達到預期的效果。教師可以化繁為簡，優化步驟，采用按壓法來獲取光合色素。即剪取2.0cm寬的濾紙條，將葉片放在濾紙條的一端，在距濾紙條一端2.0Cm處用鋸齒狀的金屬尺按壓。這樣，在濾紙條上會留下一條又細又直的色素線。若不理想，可以重復按壓。該方法省去了色素提取中稱量、研磨、過濾、畫濾液細線等步驟，顯著地提高了時效性。

3重視實際運用，激發探究欲望

“民以食為天，食以安為先”，亞硝酸鹽的安全性一直是食品安全方面的熱點話題。學習泡菜中亞硝酸鹽的定量測定實驗，能夠促進學生搜索相關信息，參與公共事務的討論，逐步形成健康積極的生活方式。

亞硝酸根不僅存在于泡菜中，也存在于其他腌制食品中，如香腸、臘肉、火腿等。教材所設計的實驗僅以腌制的泡菜及少量泡菜湯為材料，教師可鼓勵學生以小組為單位自行選擇適當的材料，挖掘課堂與現實生活的聯系。本實驗的樣品處理過程，包括將泡菜制成勻漿、洗滌過濾、定容等操作耗時較長，難以在課堂中完成。

教師可通過半開放實驗教學來解決，自行讓學生合理規劃時間，體驗實驗的完整性。在測定樣品和5個亞硝酸鈉標準溶液的光密度值時，教材內容安排上是依次測出6個數據。實際操作中為了提高效率，小組可分工合作同時測定樣品與亞硝酸鈉標準溶液的數據。統計好數據后，學生現場用Excel軟件繪制以亞硝酸鈉濃度為橫坐標，光密度值為縱坐標的標準曲線，計算各樣品中的亞硝酸鹽含量，并與國家食品安全標準中的污染物限量標準對比，判斷泡菜等材料是否適合食用，引起學生對健康飲食方式的討論。

在認識到植物激素的生理作用之后，有關科學原理在農業、園藝等方面獲得了廣泛運用。教師通過開展探究生長素類似物的生理作用，引導學生嘗試將理論知識應用于生產實踐，讓學生在積極探究中認識生物科學的價值，體驗科學探究的樂趣。

在“探究2，4-D對插枝生根的作用”實驗中，浙科版必修三教材并未明確提出用何種生物材料，實驗組的2，4-D溶液濃度只有2種，且濃度也由實驗者自行設計，給有意向做該實驗的教師和學生帶來了困難。建議嘗試用種子培養法測定生長素類似物的生理效應，具體方法為：配置不同濃度梯度的生根粉溶液，各取10mL，以相同體積的蒸餾水作為對照，倒于鋪一張濾紙的培養皿中;選取若干數量相等的水稻或小麥種子放入上述培養皿中，加蓋后于25%的培養箱中培養一周，每天定時測定根數、根長和芽長，統計實驗數據并繪制曲線圖。這樣可以訓練學生將實際問題轉化成可行的實驗方案的邏輯思維能力，提高設計方案的科學性、可行性、簡易性。

4捕捉實驗意外，衍生必然精彩

在生物科學發展的進程中，有很多震驚世人的發現其實源于“意外”，如青霉素的發現、雞霍亂疫苗的研制等。每個實驗都會有相應的實驗現象，學生通過現象分析得出結論。但有的實驗現象不明顯或正好相反。這時，教師可讓學生嘗試分析原因，改進創新實驗材料或方法，使學生形成一次更加深刻的體驗，有助于培養學生分析問題、解決問題的能力。

例如，在“乙醇發酵”演示實驗中，酵母菌和葡萄糖充分混勻，迅速向混合液滴加石蠟油，置于30℃水浴中反應。通過觀察是否有氣泡產生，澄清石灰水是否變渾濁、聞聞是否有酒味產生，來推測酵母菌厭氧呼吸的產物是乙醇和二氧化碳。但在實驗過程中，有部分小組并沒有很直觀地觀察到產生氣泡現象，反映聞氣味推測產生了酒精較為不科學。這樣，教師可以引導學生改進實驗裝置，更為準確地定量測定酒精的含量。因此在實驗中，可做如下更改：

①增加干酵母用量、提高水浴溫度，使反應更迅速，現象更直觀;

②添加用酸性重鉻酸鉀定量測定酒精含量的實驗步驟，進一步計算出酵母菌的呼吸強度，使學生對結果更加信服，培養了學生的創新能力。