優化生物實驗教學培養學生科學素養

耿麗霞

摘要 結合生物課程標準的基本要求，對教材中的一些實驗進行了進一步優化，優化后的實驗使學生科學思維能力得到充分發展，對科學素養的培養起了重要作用。

關鍵詞 實驗教學 科學素養 課程標準

中圖分類號 G633.91

文獻標志碼 B

隨著課程改革的不斷深入，把科學素養落實到各個學科教學中已成為迫切的任務。生物科學素養是指一個人參加社會生活、經濟活動、生產實踐和個人決策所需的生物科學概念和科學探究能力。生物學是一門以實驗為基礎的科學，初中生物學包含了近50個不同的實驗。在實驗教學中注重對學生探究思維、動手能力和創新意識的培養，提高學生的自主分析、解決問題的能力是每一位初中生物教師在教學中的首要任務。因此，筆者根據生物科學素養的基本要求，對教材中的一些實驗進行了合理優化，實踐表明，優化后的實驗可操作性、體驗性大大提高，有效地提升了學生生物科學素養。

1化難為易，激發探究熱情

“培養學生具有一定的探索精神”是新課程所倡導的基本目標之一。初中的生物學實驗范圍較廣，涉及到生物界的各個方面。在實驗過程中，實驗裝置的可操作性將直接影響實驗的效果和對學生探索熱情的培養。筆者通過提高實驗裝置的可操作性以降低實驗操作的難度，大大激發了學生的探究熱情。

例如，“釀制酒釀”是蘇教版八年級下冊第二十三章第一節“源遠流長的發酵技術”中的內容。我國的發酵技術歷史悠久，是我國勞動人民智慧的結晶，讓學生了解發酵技術的原理很有必要。教材選用蒸熟的糯米和甜酒曲證明酒釀是酵母菌的發酵產物，酵母菌將糖類轉變為酒精使其具有獨有的香氣。但由于釀制酒釀持續時間較長、溫度不易控制等原因，學生不能真正獲得學習體驗。此外，該實驗無法證明酵母菌在發酵過程中產生了二氧化碳氣體。基于以上問題，筆者將實驗裝置進行了優化設計，取一個干凈的塑料瓶，向內加入25～30°C的清水200mL，并加入適量綿白糖和酵母菌粉后靜置。在瓶口塞入置有Y型導管的軟木塞，導管一側系上小氣球，另一側連接軟管浸入盛有澄清石灰水的試管中，如圖1所示。

該裝置可讓學生直觀地看到小氣球慢慢的脹大，澄清的石灰水變渾濁的現象，從而證明酵母菌發酵產生了二氧化碳氣體。此外，打開木塞可聞到酒精香氣，也證明了發酵過程中有酒精的產生。利用優化設計后的實驗裝置，實驗操作簡便且耗時短，學生可獨立完成實驗，實驗效果明顯。另外，Y型導管可用三根吸管代替，礦泉水瓶較易獲取且攜帶方便，學生也可帶回家進行進一步的實驗探究。改進后的實驗極大地調動了學生的學習興趣，更激發了學生勇于探究、敢于創造的科學熱情，讓學生在不斷的探究過程中提升科學素養。

2化抽象為具體，培養探究能力

瑞士教育心理學家皮亞杰曾說過：“知識來源于動作”。我國著名教育家陶行知先生也早在1927年便提出“行是知之始，知是行之成”的著名理論。這些都揭示了動手實踐和探究實踐的重要性。在初中生物實驗中，有些實驗材料有一定的安全風險，且實驗原理較為抽象，初中生的抽象思維能力有限。因此，為了保證教學效果，降低學習風險和難度，筆者改進實驗方法，并增設了自制生物模型的教學環節，化抽象為具體，放手讓學生自己去思考、去動手，培養了學生的探究能力。

例如，模擬“血型鑒定”實驗是蘇教版七年級下冊第十章第一節“血液和血型”第二課時的內容。教材中的實驗需要用化學藥品模擬配置4種血液和2種標準血清。教參推薦的硝酸鉛、硝酸銀、氯化鋇等化學藥品，多數都有一定毒性。七年級學生尚未接觸化學學科，對化學藥品更不了解。從學生認知和安全的角度，對教材實驗進行了改進：

（1）模擬血型鑒定的過程：1準備4個燒杯，分別裝入等量的牛奶、質量分數為10%的可溶性淀粉液、蒸餾水、淀粉液和牛奶（1∶1）。并分別在這四個燒杯上標注A型血、B型血、0型血、AB型血。用以上材料來模擬4種血型的待測樣品。2準備2個載玻片，其中一個玻片滴加稀碘液，標明“A標準血清”，另一個滴加檸檬汁和橙汁，標明“B標準血清”。用是否出現沉淀代表血液中出現的凝集現象。

（2）探究血液凝集的原理：利用黏土代替有毒的化學物質，通過學生構思、組裝、展示等，簡單清晰地表達人類A、B、O、AB血型的分類及鑒定原理，巧妙化解了教學難點。而且黏土制作的模型，可以重復使用，節約資源，如圖2所示。

教師引導學生利用身邊常見的材料模擬血型鑒定的過程，加深了學生對實驗現象的直觀體驗，提高了學生分析探究能力。同時，教師利用超輕黏土自制模型對血液凝集原理進行演示，激發了學生的學習興趣。

3理論聯系實際，培養創新思維

“培養學生具備一定的創新思維能力”是新課程倡導的重要目標之一。創新思維不僅可以幫助學生鞏固已有的學習經驗，更重要的是能產生新穎的、打破常規的教學成果。同時，“注重與現實生活相聯系”也是新課程的基本理念之一。因此，筆者理論聯系實際，設計模擬實驗并實施，引導學生智慧思考，提高了學生的科學素養。

例如，“細胞膜能控制物質的進出”是蘇教版七年級上冊第三章第一節“植物細胞的結構與功能”中的內容。雖然，教材中對細胞膜結構介紹不多，但在后續教學中細胞膜的功能出現的頻率非常高：小腸絨毛壁和毛細血管壁只有一層上皮細胞組成，只允許葡萄糖這樣的小分子物質通過，不允許淀粉這樣的大分子物質通過;在腎小球的濾過作用中，蛋白質和血細胞這樣的大分子物質不能濾過......學生只能從理論上認識，卻不能直觀地感受到細胞膜控制物質進出的特點。如果教師能夠利用實驗，促進學生理論聯系實際，可以幫助學生理解細胞膜的功能，也符合“創新思維”的教學理念。因此，筆者設計了以下模擬實驗：1將生雞蛋一端輕輕敲裂，用鑷子剝出直徑約為2cm的圓口。倒去內容物，并清洗干凈備用。向50mL小燒杯中倒入約40mL的白醋，用保鮮膜包住燒杯口，防止白醋揮發，留下約占雞蛋一半體積的空隙。最后將雞蛋放入小燒杯中，輕輕向下壓，大約使得一半雞蛋浸入白醋中，靜置一晝夜。2待雞蛋的卵殼變軟，只剩下白色的卵殼膜，洗凈備用。從開口端分別加入5mL質量分數為10%葡萄糖溶液和質量分數為0.5%的淀粉溶液，制備混合溶液，模擬細胞膜內外的復雜環境。3向50mL小燒杯中加入約30mL的清水，讓卵殼膜全部浸入清水中，靜置40min。4將經過卵殼膜交換后的溶液移至另一燒杯中待用，并做好標記。5取小燒杯中的液體滴加碘液進行淀粉鑒定。6取小燒杯中的液體用尿糖試紙檢測。用碘液鑒定燒杯中的液體時，可以看出淀粉沒有通過卵殼膜，說明大分子淀粉不能通過細胞膜。用尿糖試紙測試時，原本是清水的燒杯中出現了一定濃度的葡萄糖，說明葡萄糖分子可以透過細胞膜。通過模擬實驗，學生不僅對細胞膜的功能有了直觀、清晰的認識，而且培養了創新意識及分析、解決問題的能力。筆者選用生活中常見的雞蛋制作模擬細胞膜結構，也讓學生體會到“知識源于生活”。

4結束語

初中生物實驗頗多，每個實驗都有其獨特的教學輔助作用。但教材中的實驗設計并非不可取代，教師要充分思考，智慧地開發利用身邊的器材和資源，創設新穎、有趣的實驗教學情境，讓學生的探究、動手、思維等多種能力得到有效的培養，進而提升科學素養。

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