細雨濕衣卻不見 閑花落地細無聲

馬建興

摘要實驗是生物科學的靈魂，提高公民的生物科學素養(yǎng)是新課程的基本理念。實驗教學不能僅僅停留在“紙筆化實驗”階段，應該倡導真實的生物實驗。真實的生物實驗應關(guān)注方案設計的合理性、器材選擇的科學性、操作過程的規(guī)范性、實驗現(xiàn)象的反思性及問題解決細節(jié)。結(jié)合教學觀察與實踐中的具體案例，闡述了就實驗教學中如何關(guān)注“實驗細節(jié)”、開展“真實實驗”的觀點。

關(guān)鍵詞實驗教學真實實驗教學細節(jié)

中圖分類號G633.91

文獻標識碼B

文件編號1003－7586(2012)01－0006－03

實驗是生物學科的靈魂，實驗教學是生物學教學的基本形式之一?！俺醪綄W會生物科學探究的一般方法，具有較強的生物學實驗的基本操作技能、搜集和處理信息、分析和解決實際問題等能力”是新課程實施的重要目標之一。但筆者隨機對蘇州市7所高中的高一學生進行了關(guān)于“中學生物課堂教學中生物實驗教學開展情況”的調(diào)查，卻發(fā)現(xiàn)：在過去的兩個學期中，學生從未進實驗室做過實驗的占68％，教師在教學中進行過演示實驗的僅有47％，教學中以多媒體技術(shù)模擬實驗替代真實實驗占72％，通過反復做實驗試題來應對考試的則高達84％。高中生物實驗教學的尷尬現(xiàn)狀由此可見一斑。

究其原因，主要是長期受到“紙筆化考試為主要形式、考試分數(shù)高低為價值取向”的思想影響，“真實實驗”費時、費力，在快速提高應試能力方面似乎效果并不明顯，而通過教師講實驗、學生“做實驗題”的“紙筆式實驗”則能迅速提高考試分數(shù)，致使部分教師對真實實驗興趣不高、對動手做科學關(guān)注不夠。但在這種“紙筆式”、“動畫模擬式”的生物學實驗中，學生缺乏直觀感受和親身體驗，對真實的問題解決過程缺乏思考，除了能通過死記硬背記住實驗步驟、現(xiàn)象、結(jié)論與教師強調(diào)的“實驗細節(jié)”外，實驗操作技能并沒有實質(zhì)提高，探究能力并沒有真正發(fā)展，對實驗思想和方法的理解與感悟并不深刻，科學素養(yǎng)并未真正提高。此種情況若繼續(xù)發(fā)展下去，是有違課程改革初衷的。鑒于此，筆者就“教師在實驗教學中應創(chuàng)設情境、注重細節(jié)，讓學生在潛移默化中掌握操作技能，提高問題的探究能力，并最終提升生物學素養(yǎng)”，談以下觀點，與各位專家、同行探討。

1比一比，讓實驗設計更優(yōu)化

實驗設計是生物實驗的靈魂。不同學者對“實驗設計”的表述各不相同，廣義的實驗設計指科學研究的一般程序，通常包括問題提出、假說形成、變量選擇及控制、數(shù)據(jù)收集及分析、結(jié)果交流與評價等。實驗設計主要應明確：①做什么，即實驗目的和內(nèi)容；②怎么做，即依據(jù)實驗原理，選擇合理的實驗方法，制定多套可供選擇的實驗方案；③為什么這樣做，即：收集、分析有關(guān)實驗資料，選擇最合理的方案。除此之外，實驗設計還要制定具體的操作步驟、預計可能的實驗結(jié)果、確定數(shù)據(jù)收集及分析方式等，甚至還應包括對實驗人員、時間和場地的安排以及對實驗進行評價(做得怎樣?)等。如何設計一個好的方案，并不斷進行優(yōu)化，應該是實驗教學的關(guān)鍵。

通過教學觀察可以發(fā)現(xiàn)：相當多的學生認為教材提供的實驗方案是唯一的方案，卻并未意識到某一個具體實驗可能存在多套方案；相當多的教師則認為教材實驗方案一定是最為合理的方案，而并未從地域特點、季節(jié)因素和本校實驗條件限制等角度出發(fā)，有意識地改進原有方案或選擇替代方案，使實驗教學的效果更明顯。

在“檢測生物組織中存在還原糖”實驗中，教材的建議方案為：“以蘋果和梨果實的組織提取液作為實驗材料，用斐林試劑作為檢測試劑，進行水浴加熱，觀察是否出現(xiàn)磚紅色沉淀?！惫P者在教學實踐中，根據(jù)親身實驗經(jīng)驗，向?qū)W生提供了兩種改進方案，供學生選擇。方案一：用成熟葡萄去皮代替蘋果或梨，不需要研磨，去皮后放在小燒杯中擠壓即可流出果汁，提取液加入斐林試劑后水浴加熱，觀察顏色變化和沉淀反應。

方案二：用徒手切片法切下梨(或蘋果)果實的薄片放在載玻片上，直接滴加2滴新配制的斐林試劑，在酒精燈上直接均勻加熱。課堂教學中，師生共同實踐、討論、分析上述方案，形成共同觀點如下：方案一的優(yōu)點是組織提取液無須過濾，實驗材料符合該實驗的季節(jié)特點，且處理簡單、效果好；方案二的優(yōu)點是無須制取組織提取液，在顯微鏡下觀察，可以直接觀察到多邊形的梨細胞中有許多磚紅色的顆粒，但應注意切片和直接加熱過程中的安全性。

上述實驗方案激發(fā)了學生創(chuàng)新的靈感，學生進一步提出了自己的研究方案：方案三，制取新鮮動物肝臟(如雞肝)的研磨液，用教材中的實驗方法進行實驗；方案四，制取胡蘿卜塊根、桔子(果實)的組織提取液，用教材中的實驗方法進行實驗。

教學中，學生在教師的指導下開展分組實驗，探究自己感興趣的問題，然后師生共同評議方案的可行性，得出結(jié)論如下：方案三可以檢測動物組織提取液中是否有還原糖，從而有助于學生理解概念——“糖類廣泛分布于生物體內(nèi)，是主要的能源物質(zhì)”，但豬肝研磨液等動物組織自身的顏色會對實驗現(xiàn)象造成一定的影響，需仔細觀察。方案四是最有爭議的，部分學生認為該實驗不能以胡蘿卜塊根、桔子(果實)的組織提取液作為材料，因為出現(xiàn)的磚紅色沉淀會被植物組織提取液中的其他鮮艷的顏色所遮蔽。在與全班學生一起做該實驗后發(fā)現(xiàn)方案四實際是可行的，通過仔細觀察，是可以分辨磚紅色沉淀與組織提取液中的其他顏色間的區(qū)別的。但若從實驗現(xiàn)象的明顯角度，胡蘿卜塊根等的確不適宜作為該實驗的材料。

經(jīng)過對同一實驗不同方案的比較，學生加深了對于科學的理解、懂得了方案優(yōu)化的價值，也能更深刻地理解實驗與理論間的關(guān)系。

2選一選，讓實驗器材更科學

所謂“兵馬未動，糧草先行”，選擇合適的器材(儀器、藥品和生物材料)是做好一個實驗的基礎。在教學中，部分教師并未從真實實驗角度出發(fā)去關(guān)注實驗器材的選擇，而是根據(jù)主觀經(jīng)驗判斷：“應使用什么器材，或者不能使用什么器材?！比菀讓е驴茖W性錯誤產(chǎn)生，下面以“探究溫度對酶活性影響”實驗材料的選擇為例，列表(表1)分析如下。

生物實驗的效果受環(huán)境、材料本身等因素的影響很大，而許多實驗材料又具有明顯的季節(jié)性和地域性。如經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)，以魚白(雄魚的精巢)作為DNA粗提取的材料，效果優(yōu)于雞血、菜花等材料。但魚白這種材料具有較強的季節(jié)性，價格偏貴，不適宜作為中學實驗中DNA粗提取的材料大面積推廣。所以實驗材料的選擇，應充分遵循“依據(jù)原理、服務主題、經(jīng)濟易得、現(xiàn)象明顯、安全簡便”的原則，務必在“可以選擇哪些材料做該實驗?哪種是該實驗的最適宜材料?從何處可以得到該種材料?以該材料進行實驗時，需進行怎樣的處理?”等細節(jié)方面作深入思考，讓學生理解生物實驗的科學內(nèi)涵，以切實提高實驗材料的選擇能力。

3做一做，讓實驗操作更規(guī)范

實驗操作技能是學生實驗能力的第一層面，而科學探究能力是實驗能力的最高層面。從動手實驗操作技能的熟練到科學探究方法的掌握，是從感性到理性

的升華，而依據(jù)科學探究的思想、方法所制定的設計方案來指導具體的實驗操作，則是一個理論指導實踐的過程。教學實踐表明，讓學生體驗真實實驗的過程，一方面可以在嘗試運用實驗器具完成實驗過程中熟悉包括顯微鏡、燒杯、解剖工具等在內(nèi)的各種實驗器具的使用方法、實驗試劑的配制方法、實驗材料的處理細節(jié)、實驗變量的控制技術(shù)，提高和發(fā)展學生的實驗儀器使用的熟練程度和操作規(guī)范；另一方面，也可以讓學生通過經(jīng)歷真實的做科學的過程，掌握包括觀察、測量、調(diào)查、數(shù)據(jù)處理和探究等實驗操作的基本方法；最重要的是，可以通過實驗構(gòu)建生物核心概念體系，進一步提高探究的水平和能力。

但由于缺乏系統(tǒng)的實驗操作訓練和真實實驗的洗禮，目前中學生生物實驗操作技能的發(fā)展狀況卻并不盡如人意。以實驗中的觀察技能為例分析：首先，學生對觀察對象的確定非常盲從，教師要求觀察什么就觀察什么，卻并不理解選擇某種對象作為觀察指標的原因，如“比較H₂O₂在不同條件下的分解”中為什么選擇溢出氣泡的體積大小和速率以及帶火星衛(wèi)生香的復燃程度作為觀察對象?其次，不知道觀察對象與方法應根據(jù)實驗條件的改變而改變，如上述實驗中，以無色焦性沒食子酸作為鑒定試劑時，應觀察溶液的顏色是否由無色變成橙紅色及是否出現(xiàn)沉淀。另外，生物實驗中許多細微的結(jié)構(gòu)都需要借助一定的工具來觀察，如借助放大鏡、顯微鏡和照相機等工具來觀察一些細微結(jié)構(gòu)，但有相當部分的高中學生卻還不能正確使用顯微鏡進行觀察。此外，觀察還需要比較與思考，如在“觀察多種多樣的細胞”實驗中，學生并不能正確比較所觀察到的多種多樣的細胞，從而不能得出動、植物細胞結(jié)構(gòu)上的異同，因而無法將“細胞的多樣性”的感性認識上升到“細胞統(tǒng)一性”的理性認識，導致實驗和理論割裂，為了實驗而實驗。

新課程倡導開放性的探究實驗，但并不意味著實驗操作的隨意性。恰恰相反，生物實驗的操作過程應該科學、嚴謹、規(guī)范、準確。規(guī)范地使用各種儀器設備，遵循科學的實驗思想各方法處理實驗材料，嚴格控制各種變量，才能獲得科學的數(shù)據(jù)，得出正確的結(jié)論，在此過程中形成嚴謹、細致、求真的態(tài)度和情感，從而為學生全面發(fā)展、終身發(fā)展奠定基礎。

4議一議，讓實驗現(xiàn)象更真實

實驗方案是需要精心設計的，但實驗結(jié)果更多是動態(tài)生成的。以不同材料來做同一實驗，實驗現(xiàn)象可能不同；在不同的環(huán)境條件下做同一實驗，實驗現(xiàn)象也可能不同；不同學生做同一個實驗，也可能出現(xiàn)不同的現(xiàn)象。而通過對多種實驗現(xiàn)象的交流、討論與質(zhì)疑，不僅可以甑別正誤，找出錯誤產(chǎn)生的原因，幫助學生深刻理解概念，還可以發(fā)現(xiàn)新知識、解決新問題。

如筆者在執(zhí)教“探究不同濃度的生長素類似物對于插條生根作用的影響”實驗中，發(fā)現(xiàn)部分同學的插條因沒有保留側(cè)芽而不能正常生根。學生查閱了某些參考資料后認為：“側(cè)芽提供一定濃度的生長素，有利于生根。因此，插條不生根與未保留側(cè)芽無關(guān)”此時教師指出：“若側(cè)芽的主要作用僅僅是提供一定濃度的生長素的話，直接配制更高一些濃度的生長素類似物溶液，插條不是可以正常生根了嗎?”顯然理論解釋與實驗結(jié)果是相互矛盾的。經(jīng)過與學生共同查閱資料、分析討論和重復實驗，師生共同得出結(jié)論：“側(cè)芽不僅提供生長素，還可以提供細胞分裂素等植物激素，促進插條的生根。插條生根是受到包括生長素等激素在內(nèi)的多種激素共同調(diào)節(jié)的結(jié)果，不保留側(cè)芽，是非常不利于插條生根的。”實驗教學中，教師對于實驗現(xiàn)象一定要細致觀察，對不符合預期的異常現(xiàn)象不應立即否定，而應以嚴謹?shù)膽B(tài)度、科學的方法，分析異常現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，可避免學生產(chǎn)生相同錯誤，亦可以發(fā)現(xiàn)新知識。

5反思

新課程實施過程中，教師可以合理運用現(xiàn)代教育技術(shù)輔助實驗教學，提高實驗教學效率，但要盡力避免讓科學探究成為一種“動畫模擬”的演示過程。同時更要極力避免探究內(nèi)容遠離學生的生活世界、探究形式“新八股化”的傾向，引導學習者有意識地運用生物學實驗去分析解決真實問題，全面發(fā)展能力，提高生物學素養(yǎng)，使自己具有生物學頭腦和眼光。如在江蘇省2011年生物教師實驗操作比賽中，設置了“制作不同植物葉片橫切面的臨時裝片，用數(shù)碼顯微鏡觀察并判斷哪種是陽生植物的葉片”、“依據(jù)光合作用原理判斷哪株天竺葵是經(jīng)暗處理過的”等探究性試題。這些試題強調(diào)以實驗解決真實生活中的問題，是一種非常好的實驗考查導向。

總之，新課程倡導真實實驗，強調(diào)以實驗來解決問題，并倡導通過實驗教學讓學生獲取對終身發(fā)展有用知識、習得對終身發(fā)展有用的技能，并形成“做真事、做真人”的態(tài)度和價值觀。同時要能正確處理實驗教學中出現(xiàn)的“放手做實驗與放任做實驗、科學實驗中的新發(fā)現(xiàn)和錯誤實驗中的偽發(fā)現(xiàn)、科學質(zhì)疑和鉆牛角尖、教學的短期行為與教育的長期影響”等問題間的關(guān)系。