試論高中生物教學中的“創新型”實驗開展

呂田 徐夢

摘 要：生物學是一門以實驗為基礎的自然學科，在生物課程當中，實驗亦是不可或缺的組成部分。通過實驗觀察、實驗操作等過程，學生能夠直觀地認識到生物學中的各種概念、原理等，同時對于培養學生的觀察能力、動手能力以及獨立思考能力等都有重要的意義。隨著現代高中生物教學要求的不斷提高，對教師的創新精神提出了更高的要求，即根據教學目標和學生的知識基礎、認知特點等，充分利用現代技術和周圍的教學資源來改進和創新生物實驗。以“探究環境因素對光合作用強度的影響”這一實驗為例，對原有實驗中的問題進行分析，并提出創新型的實驗改進方法。

關鍵詞：高中生物;創新型;實驗

在素質教育的理念下，學校教育教學的目的不只是讓學生獲得知識，更重要的是培養學生的自主學習能力，包括觀察、實踐、思考等多個方面，使學生由以往的“接受性”學習轉變為“探究性”學習。生物學是研究生命及其變化規律的科學，其教學過程具有更加突出的鮮明性、動態性和生命性。這就要求高中生物教師敢于打破常規，善于利用自身的知識、技術以及身邊的資源來不斷優化和改進生物實驗教學，使其更加符合學生的認知水平和學習需求，以促進高中生物實驗教學有效性的提升。

一、“探究環境因素對光合作用強度的影響”原有實驗的不足

“探究環境因素對光合作用強度的影響”是“光合作用”一節中的一個探究性實驗。該實驗與生活實際有著緊密的聯系，是高中生物實驗教學中的一個良好素材，能夠培養學生實驗操作的能力。但在實際教學中，許多高中生物教師按部就班地照著課本內容進行操作，實驗過程存在一些不足，對于實驗教學的效果產生了較大的影響。

（一）材料制備繁瑣，反應時間長

原實驗在在材料的準備上，需要取生長旺盛的綠葉，用打孔器打出小圓形葉片共計30片，同時還要注意避開大的葉脈，接著要用注射器來排出小圓形葉片中的氣體，這一實驗操作過程需要花費大約15分鐘的時間。再加上小圓形葉片需要進行20分鐘左右的光合作用，才會出現上浮的現象。總體來說，實驗時間過長，教學效率較低。

（二）無關變量（溫度）對實驗產生干擾

實驗中的光源主要采用40W的白熾燈，但白熾燈在發光的同時也會發熱，三個小燒杯在接受不同強度光照的同時，也會受到不同熱度的影響，在一定程度上會影響小圓形葉片的光合作用，對實驗過程產生干擾。

（三）測量結果不準確

在原實驗中，獲得結論的方法是通過觀察單位時間內上浮圓葉片的數目來判斷光合作用的強弱，測量結果容易出現較大的誤差，不夠準確。

二、“探究環境因素對光合作用強度的影響”的創新實驗

（一）實驗材料創新

在新的實驗設計中，用水蘊草來代替教材中的菠菜葉子。水蘊草又稱蜈蚣草，經常被人們作為水族箱的布景植物。全株沉于水中，5%～10%的光強下，生長迅速，但強烈光照會使水蘊草死亡。因此在臺燈下即可看見明顯的光合作用現象，反應時間僅需5分鐘。這樣一來就大大縮短了實驗所需的時間。

（二）實驗器材創新

考慮到白熾燈的熱量問題，這里選擇用LED充電式臺燈作為光源，其光照強、發熱量低的特點十分適合本實驗的開展，同時還具有無需電源插座的特性，使用方便。

（三）檢測儀器創新

為了更加準確地觀測實驗結果，我根據本實驗的特點，利用剪刀、502膠水、直尺和一次性輸液器自制了一個氣體測量儀。氣體測量儀以直尺作為載體，利用502膠水將一次性輸液器粘貼到直尺上，使針尖處于直尺0 cm的一側，輸液器整體處于刻度下方，以便直觀地觀察實驗現象。這種自制氣體測量儀所使用的材料十分常見，且制作方法簡單易懂，教師可為學生準備一定的材料，讓學生動手制作，以達到人人參與實驗的目的。

（四）檢測方法創新

在實驗過程中，首先記錄自制氣體測量儀中液滴的初始位置度數，然后輕輕搖動幾下反應器，使附著在葉片上的小氣泡上浮。接著，將氣體測量儀的針尖迅速插入到反應器的塑膠蓋中，緩緩松開流速控制器，會發現液滴向上移動，當液滴停止移動時，記錄下新的度數。兩次度數的差值就可以代表光合作用的強度。

（五）新實驗的優點

1.取材容易，實驗操作簡單

實驗中所用的水蘊草、LED充電式臺燈以及制作氣體測量儀所用的直尺、一次性輸液器都是常見的材料，容易搜集。

2.實驗的時間短

輸液導管具有氣密性好、直徑小等特點，光合作用釋放較少的氧氣也會引起液滴的移動。因此，反應時間僅需要5分鐘。

3.實驗現象明顯

在較短時間內可以明顯的看到液滴的移動現象。

4.測量結果準確

輸液導管的內徑可測，液滴移動的距離與導管面積的乘積就是反應容器內釋放氧氣的量。因此，該儀器既可定性分析不同環境下光合作用的強弱，也可以粗略測量出光合作用釋放的氧氣的量。

通過對“探究環境因素對光合作用強度的影響”這一實驗的創新可以看到，生物實驗教學并不是一成不變的。在新課程改革的背景下，高中生物教師要敢于打破常規，發展自身的教學能力和創新能力，不斷優化和改進自身的教學方式，提高實驗教學的效率，努力打造出高質量、高效率的生物課堂。

參考文獻：

[1]魏進文.試論高中生物教學中的實驗創新[J].考試周刊，2018（85）：173.

[2]程華萍.高中生物教材實驗創新策略的探索與實踐[J].中學教學參考，2018（23）：94-96.

編輯 杜元元