生活化高中生物實驗設計改進

李新燕

【摘要】目前，許多國家在基礎教育改革中提倡課程內容的生活化，但生活化的教學資源開發和教學實施主要集中于常規課，鮮少在實驗課中體現。生物教材中的實驗設計存在很多問題：缺乏系統的實驗設計；忽視實驗的“生活化”應用等。本文以“通過模擬實驗探究膜的透性”為例，淺談如何對高中生物實驗進行生活化設計。

【關鍵詞】高中生物；實驗改進；生活化

1.高中生物實驗教學現狀

《普通高中生物課程標準（實驗）》指出，“教學中要注重讓學生在現實生活的背景中學習生物學”“盡可能采用比較規范的實驗儀器設備完成實驗，條件不具備時，要充分利用當地常見的材料或廢棄材料設計低成本實驗，提高實驗或其他活動的開出率”“鼓勵學生和教師充分利用身邊廉價的器具和材料，設計富有創造性的實驗和實踐活動”。但目前，高中生物實驗還存在很多不足，如缺乏系統的實驗設計；理論和生活相脫節，忽視實驗的“生活化”應用等。

《新高考改革方案》要求，理科綜合要加強學生理論聯系實際能力的培養。指出，“理科綜合要從學生已有的經驗和將要經歷的社會生活實際出發，通過生產、生活中的一些真實情境和實驗觀察、自然體驗，考查學生聯系實際，深化、應用知識的策略和學科素養。”高中生物知識屬于微觀層面，比較抽象不易于理解，導致教學效率不高。實驗設計改進案例只集中在某個或某幾個方面，其中以“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”“植物細胞的吸水和失水”“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”這三個實驗為主，鮮少對實驗教學進行系統的、生活化的設計。

2.實驗設計生活化策略

我國教育家陶行知先生提出了“生活即是教育”的觀點，生活化策略具體指：在教學時根據生活中具體的對象、常識、學生熟悉的事件等創設教學情境，帶領學生進入他們感興趣的情境之中，使學生樂于發現、探究生活中隱藏的課堂知識，同時學生也能夠感受到課堂與生活的密切聯系。實驗設計生活化具體可表現為：實驗目標設計要符合生活情境（課程標準中要求生物學實驗要聯系生活，教師在設計實驗目標時要注意與學生日常生活的聯系）；教學內容的生活化，即教學內容與社會生活、學生生活經驗相結合；實驗教學活動方式生活化，實驗方式應貼近生活，從生活中發現有利于實驗進行的最佳方式；實驗材料從日常生活中獲取，盡可能選取簡單、易獲取的日常材料，從而引起學生興趣、激發學生的實驗動機。

3.生活化高中生物實驗設計改進

生活化高中生物實驗設計旨在創設生活化的實驗情境，改進或優化教材原有實驗的實驗方式、實驗步驟等，設計生活化的實驗應用，使學生能夠在生活中學習，在學習中更好地生活，從而獲得有活力的知識，并使情操得到真正的陶冶。

筆者選取了高中生物必修1《分子與細胞》第4章第1節中的實驗“通過模擬實驗探究膜的透性”進行設計，該實驗能夠幫助學生較為直觀地理解膜的透性。

3.1實驗目標要求設計改進

目前，教材將該實驗安排在“問題聚焦”部分，常規的實驗目的要求是：說明生物膜具有選擇透過性；嘗試模擬實驗的方法。結合生活化理論和核心素養，可將實驗目標設計改進為：從生活中尋找半透膜的材料，如雞蛋膜、膀胱膜、腸衣等；設計實驗，尋找想探究的一個點（與膜的透性有關），如探究某一半透膜的半透性效果、探究腸衣對淀粉（或者是碘）的通透性、探究分子量與細胞膜通透性關系、探究半透膜對不同營養物質的透過性、模擬細胞膜對氣體分子（氨氣）的通透性，讓學生經歷科學探究的一般歷程。

3.2實驗材料設計改進

教材中的實驗材料為玻璃紙，根據生活化理論可改進為雞蛋膜或膀胱膜、腸衣膜等更貼近學生生活實際的材料，且雞蛋膜作為生物膜更具實際意義。

教材中用蔗糖溶液，教師可讓學生自由發揮，結合探究課題，選擇不同的材料。比如，探究某一半透膜的半透性效果，可選擇雞蛋膜、豬膀胱、50%蔗糖溶液；探究腸衣對淀粉（或者是碘）的通透性，則選擇腸衣、淀粉溶液和碘液；探究分子量與細胞膜通透性關系，可選擇小鼠紅細胞懸液（或者雞血等）、乙二醇、甘油；探究半透膜對不同營養物質的透過性，可選擇雞蛋膜、5%氯化鈉溶液、5%淀粉溶液和5%蛋清溶液；模擬細胞膜對氣體分子（氨氣）的通透性，可選擇雞蛋膜、50%氨水。

教材中的裝置為長頸漏斗，主要目的為通過觀察、測量液面上升高度，體驗膜的透性，但在實際操作過程中，往長頸漏斗倒入溶液再封上半透膜，倒置后，由于重力作用，漏斗口容易凸出，而漏斗頸部液面則會下降，操作復雜。對此，可改為試管裝置，或燒杯+筷子裝置，然后測量溶液體積，更簡便易行，且可定量比較。

3.3實驗內容設計改進

教材中的實驗內容為用玻璃紙將蔗糖溶液和水分隔開，通過觀察長頸漏斗液面高低變化觀察半透膜的選擇透過性。除了常規內容，還可將實驗設計改進為：

3.3.1探究某一半透膜的半透性效果

3.3.1.1探究雞蛋膜的半透性效果

在長頸漏斗的球狀部端注入適量50%蔗糖溶液，倒置，直至溶液量充滿整個球體，抵達漏斗頸部。在球狀部口部覆蓋一張完整的代選擇透過性薄膜，用線扎緊。將長頸漏斗的球狀部端浸入燒杯清水中，頸部固定在鐵架臺上，在液面處系一根細線。

間隔幾分鐘用尺測量長頸漏斗液面上升高度，記錄30分鐘時液面上升的總高度。

雞蛋是生活中常見的材料，雞蛋膜也是學生比較熟悉的半透膜，蔗糖溶液在生活中也非常常見，一個簡單的裝置就可以幫助學生理解書上非常抽象的內容。

3.3.1.2探究豬膀胱的半透性效果

將裝有20ml50%蔗糖溶液的膀胱制作的囊袋浸入清水中，30分鐘后，取出囊袋，用吸管吸取囊內全部溶液，用量筒測量體積，計算滲透體積百分比。

該實驗用量筒測量體積，因變量的觀測上做到了定量，且裝置非常簡易，操作簡單。

3.3.2探究腸衣對淀粉（或者是碘）的通透性

將淀粉溶液（或稀釋的碘液）裝入腸衣，浸泡在清水中，30分鐘后，在水中滴加碘液（淀粉溶液），觀察顏色變化，分析腸衣對淀粉顆粒（碘分子）的通透性。

這個實驗因變量改成觀察溶液的顏色，非常直觀。

3.3.3探究分子量與細胞膜通透性關系

取2支試管，分別加入2ml待測溶液：0.32mol/L乙二醇（分子量62），0.32mol/L甘油（分子量92）。在2支試管內各加入紅細胞懸浮液2滴，即時混勻，用秒表計時，將試管插入試管架，在試管架后面放印有相同大小字體的紙張。

當可通過試管內溶液看到其背面清晰印刷字體時，即為該溶液中溶質分子透入紅細胞所需的時間，記錄實驗結果。

本實驗用的材料為細胞膜，能夠幫助學生理解細胞膜的透性，且效果明顯。

3.3.4探究半透膜對不同營養物質的透過性

取3支小試管，標號。1號試管內加入10ml5%氯化鈉溶液；2號試管內加入10ml5%淀粉溶液；3號試管內加入10ml5%蛋清溶液。每支試管口覆以雞蛋膜，并用線結扎。取3個小燒杯，標號。將上述3支小試管倒置分別放入小燒杯清水中，水量以浸沒試管扎線口為宜。

15分鐘后測試水樣：1號燒杯水樣用0.5%硝酸銀溶液測試；2號燒杯水樣滴入碘液數滴；3號燒杯水樣加入1ml雙縮脲試劑，觀察現象。

教材中經常講膜的選擇透過性，但從沒講過通過實驗驗證膜的選擇透過性。通過這個實驗，可以讓學生更充分地理解細胞膜的選擇透過性。

3.3.5模擬細胞膜對氣體分子（氨氣）的通透性

試管中加入無色的1%酚酞溶液，試管口覆蓋雞蛋膜，用線扎緊管口，倒扣在裝有50%氨水的細口瓶上。

我們常規實驗中都是做的液體實驗，那么膜對氣體透性如何呢？本實驗材料簡單常見，且實驗現象明顯，小小的改進就能讓學生在膜對氣體的透性上形成具體的認識。

4.反思

生活是豐富的，生活是充滿未知趣味的，給學生足夠的自由，學生便能圍繞膜的透性，設計出各種實驗裝置、探索各種方向的問題，而不再是課本里單調統一的實驗。

將實驗置于現實的生活背景之中，尋找其與學生日常生活的最佳結合點，充分挖掘其與學生日常生活的聯系，能使實驗設計與學生日常生活體驗建立起聯系，能夠創設有挫折、有成功、有憂愁、有喜悅、有猜想、有驚訝、有思考、有活動、有交流、有爭論、有笑聲的生活課堂。

【參考文獻】

[1]陳英水.高中生物實驗教學現狀、思考及改進[J].中學生物教學，2013（3）：10-12

（福建省廈門實驗中學，福建廈門361000）