生物學實驗型作業(yè)的設計及其教學意義*

◎福建師范大學附屬中學 林泳許

生物學實驗型作業(yè)的設計及其教學意義*

◎福建師范大學附屬中學 林泳許

實驗型作業(yè)包括觀察研究型作業(yè)和實驗操作型作業(yè)。實驗型作業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)學生對生物科學知識從感性到理性的提升，提高學生生物學實驗技能，促進學生學習生物科學方法，提高學生生物科學素養(yǎng)。

實驗型作業(yè)；觀察研究型作業(yè)；實驗操作型作業(yè)；生物科學素養(yǎng)

高中生物學課程的核心任務是提高學生的生物科學素養(yǎng)。生物科學素養(yǎng)是指人們在對生物科學知識的認知過程中所表現(xiàn)出來的對知識、技能和方法的認識，并在此基礎上形成的生物科學能力、科學品質(zhì)及生物科學觀。為了更好地培養(yǎng)學生的生物科學素養(yǎng)，課堂教學中進行有關生物學理論知識的講授是必要的，但還需開放教學的實踐過程，通過課外實驗型作業(yè)，提高學生對生物科學知識、技能、方法的掌握和運用，促進學生實現(xiàn)知識學習與生活和實踐體驗的完美結(jié)合，從而提高學生生物科學素養(yǎng)。

一、生物學實驗型作業(yè)

為了給學生“減負”，在減少作業(yè)數(shù)量指標的同時，應在質(zhì)量指標上做足功課。作業(yè)不僅是強化知識理論的重要工具，而且是培養(yǎng)學生創(chuàng)造性、獨立性、探究性學習能力的重要途徑，通過實驗型作業(yè)，讓學生主動利用所學的生物學知識分析問題和解決問題。

1.觀察研究型作業(yè)

觀察研究型作業(yè)是指跳出課后理論習題等傳統(tǒng)作業(yè)形式的定勢，讓學生在課外針對所學內(nèi)容進行觀察與研究。具體作法是將學生分成若干小組，開展課外觀察活動。學生可以自行設計活動形式，觀察取證，團隊探究討論，并在課堂上以“現(xiàn)場展示”“小報告”等形式分享小組學習成果。通過觀察研究型作業(yè)將生物課本的理論知識具體化、生活化，有助于學生對于生物學知識的理解與應用。例如，學生通過嫁接、扦插、培植等實驗觀察植物的外形、了解植物生長狀態(tài)；通過對一些小型動物如魚類的養(yǎng)殖和解剖，觀察動物的外部形態(tài)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)；觀察各種生物的生活習性等等。觀察研究型作業(yè)可以避免學生對生物學現(xiàn)象產(chǎn)生主觀臆測，以及死記硬背生物學知識。

例如觀察研究型作業(yè)：觀察植物細胞的質(zhì)壁分離與復原。細胞是一微觀結(jié)構(gòu)，學生已經(jīng)做過顯微鏡觀察多種細胞的實驗。植物細胞相當于一個滲透系統(tǒng)，原生質(zhì)層相當于半透膜。用紫色洋蔥鱗片葉的外表皮做材料，因為細胞中有較大的液泡，細胞液中帶有花青素，材料易得，便于觀察，以方便制作臨時裝片和觀察。用0.3g/ mL的蔗糖溶液和清水當作與細胞液形成濃度差。先要制作洋蔥鱗片的外表皮臨時裝片，并在低倍鏡下觀察此時細胞的初始狀態(tài)；從載物臺上取下裝片，再用0.3g/mL的蔗糖溶液處理，并在低倍鏡下觀察細胞狀態(tài)的變化；再從載物臺上取下裝片清水處理，再在低倍鏡下再觀察細胞的變化。

植物細胞質(zhì)壁分離的“質(zhì)”是什么，“壁”是什么，通過前后細胞在不同濃度的溶液中狀態(tài)變化的比較，旨在得出細胞在什么情況下吸水和失水。從而間接證明原生質(zhì)層是否相當于一層半透膜。能夠領悟質(zhì)壁分離的內(nèi)因是原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁，外因是存在濃度差。學生在觀察到細胞初始形態(tài)和質(zhì)壁分離的狀態(tài)后，在此基礎上，可以引導學生設置蔗糖溶液濃度梯度處理紫色洋蔥鱗片葉的外表皮，認真實事求是的觀察記錄，整理數(shù)據(jù)分析研究，可探究紫色洋蔥鱗片

葉外表皮細胞液濃度。教師給學生提供5%NaCl溶液、0.1g/mLKNO3溶液。

表1紫色洋蔥鱗片葉的外表皮質(zhì)壁分離

在觀察植物細胞的質(zhì)壁分離與復原的實驗中，學生可以自行設計活動形式，觀察取證，團隊探究討論。有的小組學生發(fā)現(xiàn)0.1g/mLKNO3溶液做質(zhì)壁分離后不用清水可自動復原。有的小組學生用不同材料做質(zhì)壁分離實驗，探究不同植物細胞液濃度，如玫瑰花瓣、黑藻。通過這個觀察研究型作業(yè)促進學生靈活運用所學知識。

2.實驗操作型作業(yè)

實驗是生物學教學的重要手段，教師在課堂上的實驗能夠為學生提供良好的示范與指導作用，同時學生課外動手實驗對生物教學同樣起著不可忽視的作用。例如，學習有關“探究酵母菌細胞呼吸的方式”知識時，學生通過學習知道酵母菌為單細胞真核生物。但是人類肉眼看不見酵母菌兼性厭氧，此時，教師可以提供實驗設備，讓學生在課外開展探究酵母菌細胞呼吸的方式的實驗，親身體驗實驗過程。這樣的形式不僅實現(xiàn)對傳統(tǒng)作業(yè)形式的創(chuàng)新，而且能夠使學生對書本的理論知識理解和掌握的更加深刻。

由于“探究酵母菌細胞呼吸的方式”這個實驗難度比較大，教師要做大量的準備工作，組織生物興趣小組學生利用自習課時間做前期的酵母菌培養(yǎng)工作。具體方法如下：從果皮上分離培養(yǎng)野生型酵母菌，接種于乳酸馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)液中，培養(yǎng)稀釋后涂布在馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基上，繼續(xù)培養(yǎng)以獲得單個酵母菌產(chǎn)生的純系菌斑。把純系菌斑再次接種到乳酸馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)液中。獲得的酵母菌液保存在4℃冰箱中備用（可以保存一周左右）。

要求學生預習本節(jié)實驗，根據(jù)提供的材料設計實驗。幫助學生分好實驗小組，一般4人一小組。實驗裝置連接如圖，讓學生自己動手加入各種溶液和連接硅膠管。

圖 探究酵母菌細胞呼吸的方式實驗裝置連接圖

學生實驗時間20分鐘。實驗過程中教師應巡視，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。實驗過程中，室溫15度左右，為了加快反應速度，不少同學用手握住A1和B1瓶，A2和B2瓶澄清石灰水變渾濁。實驗后，師生交流和總結(jié)實驗結(jié)果與實驗結(jié)論。

表2 探究酵母菌細胞呼吸的方式實驗記錄表

二、生物學實驗型作業(yè)的教學意義

傳統(tǒng)的生物作業(yè)形式在很大程度上僅能夠起到鞏固理論知識的作用，但不能很好地檢測學生能否應用理論知識指導和解釋生活實踐。因此，教師在布置作業(yè)時應著眼于作業(yè)形式的多樣化、多元化、創(chuàng)新性。

1.實驗型作業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)學生對生物科學知識從感性到理性的提升

大部分學生在課堂中所學的生物學知識仍然停留在感性階段、識記階段，無法觸類旁通。通過實驗觀察型作業(yè)，將生物學課本中的知識與現(xiàn)實生活的案例緊密結(jié)，讓學生帶著問題、在實際操作中學習，讓學生了解理論知識的形成過程，摒棄先入為主和主觀臆測的觀點，在實驗中親身體驗，實現(xiàn)對理論知識的的消化、重組及內(nèi)化，實現(xiàn)對生物科學知識從感性的識記、背誦到理性的理解與應用的轉(zhuǎn)變。

2.實驗型作業(yè)能夠提高學生生物學實驗技能

教學過程是一個“引進來”和“走出去”的過程。通過課堂中理論體系的架構(gòu)，引導學生實現(xiàn)對理論知識的“引進來”，而最終目標是學生能夠“走出去”，將理論知識與實踐緊密結(jié)合。因此，要讓生物學作業(yè)生活化和社會化，利用實驗型作業(yè)，讓學生將理論知識應用到現(xiàn)實生活中，親自動手培育動植物、觀察生物的生長，不僅能夠鞏固課堂知識，同時還能夠?qū)⒄n堂知識用于指導實踐，促進知行密切結(jié)合，提高生物學實驗技能。

3.實驗型作業(yè)能夠促進學生學習生物科學方法

生物學不同于其他學科的重要特點之一在于其具有非常強的應用性和實踐性，調(diào)查法、觀察法、實驗法、比較法、分析法等是重要的生物科學方法。通過實驗型作業(yè)，學生親自去調(diào)查、觀察，進行實驗，實施實驗方案，收集實驗證據(jù)，在實驗操作過程中比較和分析生物學現(xiàn)象及問題，使得生物科學方法不再是課本中抽象的文字表述，促進學生學會生物科學研究方法。

生物科學素養(yǎng)的養(yǎng)成并非一蹴而就的，生物學教師根據(jù)生物學科的特點，通過實驗型作業(yè)引導學生主動參與探究性學習，讓學生樂于動手、勤于思考，在完成實驗型作業(yè)的過程中收集、分析、處理各類生物學信息，在發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的過程中培養(yǎng)學生的生物科學素養(yǎng)。

（責任編輯：陳欣）

*通信作者：福建省教育學院理科研修部 易俊

福建省教育廳社會科學研究項目（JB13445S）