善用比較策略 優(yōu)化實驗教學

陳旗建

[摘 要]在高中生物實驗教學中，運用比較策略，設計實驗教學活動。實驗中，通過比較選用不同實驗材料進行的實驗，激發(fā)學生科學探究的熱情；利用不同方法開展實驗探究，體驗科學探究的奇妙；設計不同實驗過程，感悟科學流程的嚴謹；通過班組對照，領悟在科學研究中如何運用科學統(tǒng)計方法。

[關(guān)鍵詞]比較 策略 優(yōu)化

[中圖分類號] G633.91 [文獻標識碼] A [文章編號] 16746058（2015）260103

《普通高中生物課程標準》確立的課程理念之一是提高學生的生物科學素養(yǎng)，而高中生物實驗教學是培養(yǎng)學生生物科學素養(yǎng)的重要載體。但是，在實際實驗教學中，往往是在教師組織下，全體學生步調(diào)一致地完成實驗操作，這樣做，雖然也完成了實驗教學，但沒能使實驗教學的價值得到真正體現(xiàn)。如何從教學策略上更好地設計、實施實驗教學，從而更好地發(fā)揮其教育價值呢？

一、比較材料，激發(fā)科學探究的熱情

選擇合適的實驗材料是高中生物實驗成功的重要因素之一。教材中往往都推薦一些很經(jīng)典的實驗材料，如在探究植物細胞的吸水和失水實驗中，教材推薦使用的實驗材料是紫色的洋蔥鱗片葉。紫色洋蔥鱗片葉易獲得，雖然外表皮撕取有些困難，但實驗現(xiàn)象明顯，全班同學統(tǒng)一按照要求做實驗，很容易獲得一致成功。但是，觀察、反思實驗后學生對該實驗的認識，不難發(fā)現(xiàn)，部分學生由此產(chǎn)生片面認識，甚至錯誤認識。有的學生誤認為只有紫色洋蔥鱗片葉的外表皮才能發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，而更易撕取的內(nèi)表皮細胞不會發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。有的學生提出是不是洋蔥鱗片葉的外表皮細胞具有大液泡，而內(nèi)表皮細胞沒有大液泡？還有的學生提出是否可以用馬齒莧的紫色莖表皮或者紫鴨跖草葉等等。對此，我重新設計了該實驗。首先，課前明確學生可以自由組合成小組，可以自選實驗材料，并且，課前就開放實驗室，但是，要求每組學生必須嚴格遵守實驗要求，規(guī)范操作，認真記錄實驗現(xiàn)象，并且，每個小組必須推薦一人，在實驗課上，向全班同學介紹實驗中使用的材料、實驗材料的優(yōu)點、實驗現(xiàn)象等等。學生利用不同實驗材料探究植物細胞失水和吸水的熱情一下子就被激發(fā)出來了。學生都積極想辦法，有的上網(wǎng)查找資料，更多的是從校園或家中尋找材料，并且，主動利用課外時間到實驗室開展實驗。等到正式上課時，有些學生已經(jīng)利用不同材料做了幾次實驗，有成功的，也有失敗的。課前，我主動了解情況，及時與不同小組的學生進行交流，總結(jié)成功實驗中所用實驗材料的優(yōu)點，與學生一起深入分析實驗失敗的原因，并在課堂上組織學生介紹不同的典型事例，這樣學生不僅認識到利用紫色洋蔥鱗片葉外表皮可以做該實驗，而且，還認識到馬齒莧的紫色莖表皮、紫鴨跖草葉、紫玉蘭花表皮等也可以作為該實驗的材料，進而知道選擇含有一定色素的成熟植物細胞做材料，有利于觀察實驗現(xiàn)象。紫色洋蔥鱗片葉的內(nèi)表皮細胞雖然不含有紫色色素，但是同樣具有大液泡，也可以用來做實驗材料，并可通過在蔗糖溶液中滴加少量紅墨水，觀察質(zhì)壁分離現(xiàn)象。也可以通過在實驗前用刀將洋蔥縱向切2至3刀至2/3處，再放在通風透光處，讓鱗片葉的內(nèi)表皮產(chǎn)生紫色后，也可以觀察到細胞質(zhì)壁分離與復原現(xiàn)象，并且，撕取內(nèi)表皮更容易，又可以節(jié)約材料。更讓學生認識正確選擇實驗材料是取得實驗成功的重要因素之一，深刻理解該實驗的原理與操作方法。

二、比較過程，感悟科學流程的嚴謹

在“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”實驗教學中，教材明確給出了制作裝片流程是：解離→漂洗→染色→制片，并且，明確給出每一個過程的具體操作方法、操作時間及目的。雖然通過教師的講解，學生按照要求實驗，也能達到實驗目的。但是，一段時間后，常有學生將該制片流程順序弄錯。反思錯誤的原因，主要在于學生只是按照教材與教師的要求去做，并沒有真正理解這樣設計流程的科學道理。為此，在該實驗教學中，有意安排三組學生，分別按照下列制片流程去做：第一組，解離→染色→制片；第二組，解離→漂洗→制片；第三組，染色→制片；其他小組同學按照正常流程去做。結(jié)果這三組均不能觀察到典型的細胞分裂相，同時也有部分小組同學按照正常流程操作也沒有觀察到典型的細胞分裂相。這時，組織學生討論原因，認識到不進行漂洗，會因為過度解離，并影響染色；不染色，就無法清晰觀察到細胞中的染色體與染色質(zhì)；不解離，根尖細胞難以分離，也就無法有效染色，同樣無法清晰觀察到細胞的分裂相。有了這樣的認識，學生又積極反思按照正常操作流程也沒有觀察到細胞典型分裂相的原因，并不斷修正。這樣的實驗過程，使學生對實驗流程，不是僅僅停留在“照方抓藥”的層次上，而是深刻感悟?qū)嶒灹鞒淘O計的科學性與嚴謹性。

三、方法比較，體驗科學探究的奇妙

在高中生物實驗中，教材往往會給出某種適合高中生的實驗方法，但通過實驗研究，有時也可以采用多種不同實驗方法。在上課前，認真分析不同實驗方法的優(yōu)缺點，在班級實驗時，有計劃地將學生分組，并采用不同實驗方法進行相關(guān)實驗，使學生不僅能完成實驗，更能切身體驗運用不同實驗方法，探索生物科學奧秘的奇妙之處。例如，在“綠葉中色素的提取和分離”實驗中，如何有效提取到葉片中的色素，是實驗的重要一環(huán)。通過積極閱讀有關(guān)的雜志等資料，了解到提取葉片中色素的不同方法，設計下列四種不同方法：方法一，采用教材中規(guī)范的“研磨過濾法”；方法二，提取色素的方法與方法一基本相同，但不添加碳酸鈣；方法三，提取色素的方法與方法一基本相同，但不添加無水乙醇，改用等量的蒸餾水；方法四，采用“水浴法”來操作，即取1g綠色葉片，剪碎，放入盛有2mL無水乙醇的試管中，然后，放入水浴鍋中沸水浴2-3min，獲得色素提取液。提取到濾液后，讓相應四組學生代表，呈現(xiàn)四組濾液，分別描述一下各自獲得的濾液顏色，并讓學生觀察比較。接著組織學生分析、討論并解釋原因。通過辨析，使全體學生認識到不加碳酸鈣，在研磨過程中會因部分色素被破壞而呈現(xiàn)黃綠色；不加無水乙醇，因色素不溶于水，而使濾液幾乎無色；采用“研磨過濾法”與“水浴法”都可以得到所需色素濾液，但是，“水浴法”獲得的色素提取液色素含量高，實驗效果更明顯，而且，節(jié)約實驗材料和時間。通過比較實驗方法，學生不僅學會了提取綠葉中色素的方法與原理，更能深刻體會不同試劑的作用。

四、班組比較，領悟科學統(tǒng)計方法

在組織學生學習一對相對性狀的雜交實驗中，通過分析孟德爾所做的豌豆七種不同相對性狀雜交實驗的結(jié)果，學生很容易看出F2中都出現(xiàn)3∶1的性狀分離比，但是，學生難以理解為什么會出現(xiàn)3∶1分離比？為此，教材中安排了性狀分離比的模擬實驗。在組織該實驗教學過程中，將班級分組，每組同學分別從兩個小桶內(nèi)隨機抓取標記有不同基因的小球組合到一起，模擬配子隨機結(jié)合，并記錄小球組合所得合子基因組合類型、數(shù)量及比例，然后將各組合數(shù)量按照從少至多的順序列在黑板上，再計算出全班所得的組合總數(shù)。

這時，引導學生分析、比較各組所得組合類型的數(shù)量比，并分析、討論是不是每組數(shù)據(jù)都符合3∶1分離比？與3∶1分離比的偏差大小與各組所做組合數(shù)量大小有什么關(guān)系？全班與各組統(tǒng)計數(shù)據(jù)相比，為什么全班統(tǒng)計數(shù)據(jù)更接近3∶1分離比？通過分析、討論，學生不僅認識隨機抓取彩球與雌雄配子結(jié)合的關(guān)系，更能理解實驗統(tǒng)計數(shù)量越大，越接近統(tǒng)計規(guī)律，從而領悟科學設計實驗，嚴格統(tǒng)計實驗數(shù)據(jù)，且實驗所得數(shù)據(jù)要足夠大，才能更好地揭示生命活動中隱含的自然規(guī)律，認識科學統(tǒng)計方法在科學研究中的重要作用。

（責任編輯 易志毅）