高中生物實驗的分層教學

黎靜　關問文

在傳統的高中生物實驗教學中，我們的課堂構建思路是建立在實驗要素分析的基礎上，即通過分析實驗的目的、原理、材料、步驟、結果和結論等，來指導學生學習實驗相關知識點。傳統的實驗教學方法，都是在老師總結的基礎上進行的，沒有發揮學生在學習過程中的主觀能動性，也沒有更好地突出科學探究和理性思維等核心素養的培養等。這種分析教學過程對于高中生物的科學性教學是存在很大不足的。

為了更合理地進行學生核心素養的培養，筆者在總結高中生物實驗和實驗考查的基礎上，并結合學生智育發展層次，分析高中生物實驗的學習層次有三方面：看得懂;評得了;設得出。這方面體現了學生理性思維發展和科學探究能力形成的基本規律，也有助于教師了解學生對高中生物實驗的掌握情況和實驗探究能力的水平等情況，所以學生在高中生物實驗學習過程中可以利用等級進行自我測評。教師在進行高中生物實驗教學過程中，也可以借助這三個方面來進行實驗教學。

一、看得懂

幾乎所有的生物理論都是建立在科學家的實驗論證基礎上的，所以學習生物的基礎是看懂生物實驗的基本思路。這也是我們學生物實驗，把握高中生物實驗基本原則的基礎。在高中生物教材中，展示了許多科學家的經典實驗，這些經典實驗從不同的角度描述了生物實驗的基本形成思路：問題的發現，假設的建立，實驗的設置，結果的分析，結論的得出。下面筆者就結合噬菌體侵染大腸桿菌的實驗來說明如何看懂實驗：

1952年，赫爾希和蔡斯以T2噬菌體為實驗材料，利用放射性同位素標記的新技術，完成了另一個更具說服力的實驗。

赫爾希和蔡斯的實驗是建立在一個前提的基礎上的，這個前提就是關于噬菌體侵染大腸桿菌的過程和T2噬菌體的化學組成（60%是蛋白質，40%是DNA;僅蛋白質分子含有硫元素，而磷元素幾乎都存在于DNA分子中）。了解這個前提，我們才能讀懂赫爾希和蔡斯的實驗思路：用35S是為了標記噬菌體的蛋白質，用32P是為了標記噬菌體的DNA。被分別標記的兩類噬菌體，再次分別侵染細菌的過程中，只有遺傳物質才會進入細菌的體內繁殖后代。所以我們只要通過觀察究竟是蛋白質標記的一組，細菌細胞內放射性強？還是DNA標記的一組，細菌細胞內放射性強？通過相互對照，赫爾希和蔡斯發現DNA被標記的一組，細菌細胞內，即沉淀物的放射性強，所以該結果可以說明DNA是噬菌體的遺傳物質，進一步可以推出DNA可以作為遺傳物質。但是蛋白質究竟是否能夠作為遺傳物質呢？該實驗無法說明。

赫爾希和蔡斯的實驗建立在一個明確的前提上，并設置了對照，能夠比較精確的得出相應的結論：DNA可以作為遺傳物質。這些實驗在教材中的排布基本是由淺入深，由簡單介紹到復雜說明，如果論及羅伯特森和斯帕蘭札尼的全部實驗過程，應該不是一兩句能夠說明的。

教材的編寫者運用簡介來引導學生學習生物實驗的基本掌握原則：問題的發現，假設的建立，實驗的設置，結果的分析，結論的得出。

二、評得了

評得了是學生在學習高中生物實驗原則的基礎上才能進行的。懂得高中生物實驗的基本原則，學生能夠形成理性懷疑的能力，從而對生物實驗進行合理的評價。在高中生物教材中，分布著一些實驗相關的技能訓練或案例實驗，這些技能訓練或案例實驗從不同的角度來考查學生對生物實驗的評價能力。另外，這些內容還可以考查學生分析材料和運用生物知識解決問題的能力。教師在生物教學的過程中，可以運用技能訓練或實驗評價來引導學生學習點評或考核學生的生物實驗基本思路的掌握情況。筆者選擇高中生物實驗中的技能訓練來對此進行說明：

例1：（必修1第2章第五節? 技能訓練）在本章的學習中，我們根據課本上的實驗指導，完成了糖類、脂肪、蛋白質三類物質的檢測實驗。結合該實驗想一想，科學的設計實驗方案應該注意哪些問題？

這個技能訓練的學習，能夠引導學生對生物實驗進行整體性評價：在一個實驗的設計過程中，我們要注意一些基本原則：1.科學可行性原則;2.對照性原則;3.隨機性原則;4.可重復性原則。這些實驗原則是高中生物實驗的基本原則，編寫者安排在必修一，為后期生物實驗的學習和運用奠定了基礎。

對于一個實驗的點評，除了原則性問題外，還有實驗依據的點評、實驗假設的點評、實驗結果和結論的點評等。點評，一方面考查學生對高中生物實驗基本原則的理解，另一方面是獲取信息的基礎上，運用信息分析和處理問題的能力。另外，評得了生物實驗，為學生自主設計生物實驗奠定了良好的基礎。

三、設得出

看得懂高中生物實驗，就知道生物實驗的基本內容包括：問題的發現，假設的建立，實驗的設置，結果的分析，結論的得出;也能夠學習其他實驗操作者的實驗設計思路，從而為己所用。評得了高中生物實驗，就知道高中生物實驗的基本原則是：1.科學可行性原則;2.對照性原則;3.隨機性原則;4.可重復性原則。從而避免自主設計實驗過程中犯原則性錯誤。在此基礎上，學生可以自主的構建實驗，并在實驗操作前及時發現實驗設計是否存在原則性錯誤。高中生物實驗設計的基本內容包括實驗選題、實驗目的明確、構建實驗假說、實驗思路構建、預測實驗結果、得出實驗結論等。下面筆者以實驗目的和實驗思路為例說明：

1.實驗目的常常通過讀標題可以把握實驗目的可能的方向，這有利于我們對實驗進行進一步的分析。但除了標題外，我們還可以以下列內容為依據，尋找實驗目的：

1.2 依據實驗材料來明確實驗目的

每個實驗都會有一些比較特殊的材料，這些材料的出現能夠讓我們更加明確實驗的目的。如何通過實驗材料來看懂生物實驗呢？下面是幾組實驗的材料：

1.洋蔥或大蔥、蒜（均為二倍體，體細胞中的染色體數為16），培養皿，濾紙，紗布，燒杯，鑷子，剪刀，顯微鏡，載玻片，蓋玻片，冰箱，卡諾氏液，改良苯酚品紅染液，質量分數為15%的鹽酸溶液，體積分數為95%的酒精溶液。

該實驗材料中有改良苯酚品紅染液，此藥瓶在高中生物實驗中用于染色體的染色;卡諾氏液用于固定細胞形態;酒精和鹽酸用于解離細胞;還涉及冰箱……和教材實驗聯系，這些材料是用于觀察或探究低溫誘導數目變化的實驗。

1.3 根據實驗步驟來確認實驗目的

實驗步驟經常被用來作為考查學生實驗探究能力的背景。因為實驗步驟中涉及到實驗的自變量和因變量，所以學生的探究能力強弱往往可以通過學生分析實驗步驟中的變量強弱來確認。自變量和因變量的明確，實際就是實驗目的的確定。如：

必修三第一章第二節《生物體維持pH穩定的機制》，該實驗的步驟大致如下：

1.將25mL自來水倒入50mL燒杯中。

……

7.根據所得數據，以酸或堿的滴數為橫軸，以pH為縱軸，畫出自來水pH變化的曲線。以實線表示加入酸后pH的變化，虛線表示加入堿后的變化。再用其他顏色的線條分別表示生物材料、緩沖液pH的變化情況，也同樣以實線和虛線分別表示加入酸、堿后的變化。

通過該實驗步驟我們應該能夠比較明確該實驗的自變量是在自來水加酸加堿前的處理方式：有未處理的、有加酸堿緩沖液的、還有就是兩種生物材料。因變量就是加酸加堿后的pH變化。那么，該實驗的目的應該是探究生物體維持pH穩定的機制。

1.4 根據實驗結果來確認實驗目的

實驗結果呈現的是自變量和因變量或自變量和觀測指標之間的關系，所以分析實驗結果都比較容易分析出實驗的目的。如以下幾種實驗結果：

例1.圖示為某小組的調查結果：

該實驗結果描述了一個家族的遺傳病患病情況，所以該實驗的目的是是調查某家族甲、乙兩種遺傳病的遺傳方式。

通過上述分析，我們可以得出確定實驗目的的標題一般會添加“觀察、探究、驗證或調查”這四個詞，來明確實驗目的。實驗材料為我們提供了實驗的基本思路，在基本思路中，我們可以逆推出實驗的目的。實驗步驟和實驗結果或多或少會將自變量和因變量暴露出來。所以要讀懂一個生物實驗，我們不能輕視任何一個細節，也就是說一個實驗，從實驗標題到實驗結果懂隱含著實驗目的的信息，把握這些信息，我們就能夠明確實驗的核心?！颈疚南祻V東省“十三五”課題“基于‘先行組織者策略下的高中生物教學案例研究”（項目編號2018YQJK306）研究成果之一】

責任編輯 徐國堅