生活化實驗促進學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的提高

楊克俊

摘 要 生活化實驗倡導(dǎo)學(xué)生利用生活中最方便的材料做實驗，不僅實驗材料易得，實驗成本低;而且還能引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用，注重聯(lián)系生活實際，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)科的興趣、培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新能力、促進其生物科學(xué)素養(yǎng)的提高。

關(guān)鍵詞 生活化實驗 生物科學(xué)素養(yǎng)

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

生物科學(xué)是實驗科學(xué)。高中生物教材中的絕大多數(shù)實驗的取材都與生活有關(guān)，如梨、葡萄、蔗糖、淀粉、雞卵清蛋白、牛奶、豆?jié){、核桃種子、洋蔥鱗片葉、洋蔥根尖、酵母菌、透明塑料瓶、水草、小魚等，這些都是生活中常見的、容易獲取的資源。獲取這些實驗材料，不僅能圓滿完成實驗教學(xué)目標，還可以拓展教材實驗，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。

1 拓展生物教材實驗

1.1 拓展實驗取材

學(xué)生對實驗課充滿興趣和熱情，他們會積極主動地尋找實驗材料。如在“鑒定還原性糖”實驗時，用蘋果汁、梨汁、青葡萄汁等;在“鑒定蛋白質(zhì)”實驗時，用雞蛋清、豆?jié){和牛奶等;在“鑒定脂肪”實驗時，用花生種子、芝麻種子、色拉油、小麥種子等;在“提取和分離葉綠體中的光合色素”實驗時，用新鮮的菠菜葉、青菜葉，還可以利用校園內(nèi)剛采下的草本植物的綠色葉片;在“制作生態(tài)瓶”時，利用不同的透明飲料瓶、沙子、各種水草和螺螄等;“提取DNA”時，用雞血、花菜和香蕉等;“制作人工種子”時，用蕓豆、蠶豆的種皮和花生的果皮等做種皮。這既有效地拓展了生物實驗的取材范圍，同時也使得學(xué)生對生物課實驗的目光與興趣從書本移到了更廣闊的生活當(dāng)中。

1.2 設(shè)計生活實驗

學(xué)生們能利用所學(xué)知識設(shè)計出與生活有關(guān)的實驗。如在教材“細胞呼吸原理的應(yīng)用”中，提到“釀酒是酵母菌等微生物在無氧條件下產(chǎn)生乙醇的無氧呼吸過程，即發(fā)酵”。學(xué)生通過發(fā)酵知識的學(xué)習(xí)，嘗試制作酸牛奶。他們經(jīng)過小組合作討論，設(shè)計出切實可行的實驗方案，用鮮牛奶作為底物，利用乳酸菌的無氧呼吸作用將鮮奶轉(zhuǎn)變成酸奶時，具體做法是：在超市買鮮奶和酸奶各一盒，取兩勺酸奶放入鮮奶盒中，搖勻、密封好后，放入裝有40℃～50℃恒溫水的容器中浸泡8 h左右，即可制成酸奶。當(dāng)學(xué)生喝到自己親手制作的酸奶時，非常興奮，也很有成就感。

這樣，學(xué)生根據(jù)實驗設(shè)計原理，不局限于教材。從生活中選擇相關(guān)的實驗物品和器材，自主設(shè)計簡便易行的實驗方案，將他們所學(xué)到的知識、原理與技能應(yīng)用到解決生活問題當(dāng)中。這既鞏固與強化了他們的生物學(xué)科知識，也使他們體驗到生活中科學(xué)無處不在，處處可以做實驗。

2 培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力

學(xué)生獲取知識的途徑是多元化的，不僅在課堂上學(xué)習(xí)新知識，還可以通過報刊、雜志和網(wǎng)絡(luò)等途徑獲取新知識。學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)是綜合的、多角度多方位的，不僅有生物學(xué)知識、還有其他學(xué)科知識，使他們得以創(chuàng)新的實驗思維和方法去解決面對的實際問題。

2.1 文本實驗探究

高中生物教材中“鑒定還原糖”實驗，將裝有還原糖和斐林試劑的試管水浴加熱后，呈現(xiàn)磚紅色沉淀。當(dāng)試題中出現(xiàn)鑒定某草本植物根是否含有還原性糖時，實驗器材只有載玻片、蓋玻片、鑷子、酒精燈和光學(xué)顯微鏡。學(xué)生通過思考與分析，設(shè)計了文本探究實驗方案：將植物根切成薄片，制成臨時切片;滴加幾滴斐林試劑，讓植物根切片完全浸潤在斐林試劑中;再用鑷子夾住載玻片在酒精燈火焰上均勻加熱，觀察顏色變化。若出現(xiàn)磚紅色，說明有還原性糖。

本題不僅考查“還原糖鑒定”實驗的相關(guān)知識，還考查學(xué)生用實驗方法解決生物學(xué)實際問題的能力，以及考查學(xué)生掌握的實驗技能。如載玻片不是用來加熱的實驗儀器，為了防止加熱時載玻片破裂，應(yīng)該輕輕晃動載玻片，給載玻片均勻加熱。

2.2 層析液的改進

在實驗“提取和分離葉綠體中的光合色素”中，層析液是用在60～90℃下分餾出來的石油醚20份、2份丙酮和1份苯混合而成，或用93號汽油代用。其實，這兩種層析液對人體健康都有害，并且配置層析液很費時，不方便。學(xué)生嘗試利用酒精作為層析液。這種層析液既對人身體無害，又可以分離色素。

2.3 蛋殼膜的制備

動物的膀胱膜、腸衣和玻璃紙都是半透膜，水分子可以透過，蔗糖等大分子不能通過。然而，雞蛋是常見的食品，蛋殼膜也是具有半透性的膜。學(xué)生通過收集、處理相關(guān)實驗資料，設(shè)計出實驗方案：用鑷子將雞蛋的尖端輕輕敲個小孔，把蛋清和蛋黃倒出來，將蛋殼鈍端泡在體積分數(shù)為20%的鹽酸中8 h以上，便可獲得蛋殼膜。他們用蛋殼膜做“滲透作用實驗”和“制作人工種子”的種皮。

拓展教材實驗既開拓了學(xué)生的視野，又培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新實驗思維能力，更激發(fā)了學(xué)生探究生活世界的好奇心，發(fā)掘了學(xué)生學(xué)習(xí)生物科學(xué)的潛力。

3 提高生物科學(xué)素養(yǎng)

在《普通高中生物課程標準（實驗）》中，明確課程的基本理念的首要點是提高生物科學(xué)素養(yǎng)。因為，生物科學(xué)素養(yǎng)是公民科學(xué)素養(yǎng)構(gòu)成中重要的組成部分，是公民在參加社會生活、經(jīng)濟活動、生產(chǎn)實踐活動中個人解決實際問題時所需要的生物科學(xué)知識、探究能力以及相關(guān)的情感態(tài)度與價值觀。

3.1 甘蔗汁中有還原性糖

甘蔗有很高的營養(yǎng)價值，它含有較多的水分、糖分和人體必需的微量元素;甘蔗汁的主要糖分是蔗糖，還有果糖和葡萄糖，極易被人體吸收利用。高中生物教材中提到蔗糖是非還原性糖，與斐林試劑反應(yīng)不會產(chǎn)生磚紅色沉淀，但是果糖和葡萄糖是還原性糖，可以與斐林試劑發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生磚紅色沉淀。因此，學(xué)生利用甘蔗汁作為鑒定還原性糖的實驗材料，這就驗證了由于蔗糖是非還原性糖，因而甘蔗汁就不具有還原性糖的說法是片面的。

3.2 牛奶成分的鑒定

牛奶是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷氖称贰ＥＤ讨泻刑穷悾ㄈ缙咸烟呛桶肴樘堑龋?、蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)成分。因此，學(xué)生非常樂意鑒定牛奶的成分，他們依據(jù)課內(nèi)實驗，自主設(shè)計了一系列實驗：使用斐林試劑，經(jīng)水浴加熱后，試管內(nèi)會出現(xiàn)磚紅色沉淀，說明牛奶中含有還原性糖;用雙縮脲試劑，且無需經(jīng)水浴加熱，即可看到試管內(nèi)溶液呈現(xiàn)紫色，說明牛奶中含有蛋白質(zhì)。然而，在牛奶中滴入蘇丹Ⅲ染液，卻看不清楚有橘黃色的脂肪顆粒。學(xué)生經(jīng)過分析和討論，完善了實驗方案，將牛奶煮沸，提取奶皮制成玻片標本，再用蘇丹Ⅲ染液染色，就能在光學(xué)顯微鏡下看到橘黃色的脂肪顆粒。此外，在銀氨溶液中滴入適量鮮牛奶，充分振蕩后把試管放在水浴鍋內(nèi)靜置加熱，很快就可以看到試管內(nèi)壁上附著一層光亮如鏡的金屬銀，這說明牛奶可以發(fā)生銀鏡反應(yīng)，牛奶中可能有含醛基的化合物。

3.3 斐林試劑的使用

學(xué)生的獨立思考和創(chuàng)新實驗思維，使他們對一些常見的實驗試劑的使用方法產(chǎn)生質(zhì)疑，并能夠自己設(shè)計實驗方案進行研究。如斐林試劑是由甲液（質(zhì)量濃度為0.1 g/mL的NaOH溶液）和乙液（質(zhì)量濃度為0.05 g/mL的CuSO4溶液）混合制成的，如果改變梨汁、斐林試劑甲液和乙液加入的順序，會影響實驗結(jié)果嗎？學(xué)生設(shè)計如下探究實驗（表1）。

從實驗設(shè)計思路分析，這是一組對照實驗。實驗變量是梨汁、斐林試劑甲液和乙液的加入順序。如果實驗結(jié)果都出現(xiàn)磚紅色沉淀，說明梨汁、斐林試劑的甲液和乙液加入順序的變化對實驗結(jié)果無影響;如果實驗結(jié)果不都是出現(xiàn)磚紅色沉淀，說明梨汁、斐林試劑的甲液和乙液加入順序的變化對實驗結(jié)果有影響。

學(xué)生對源于生活中的實驗素材有著熟悉感和親近感，尤其對日常生活中的食物，更加感興趣。他們以興趣小組的形式，團結(jié)合作，共同設(shè)計并實施生活化實驗，用所學(xué)的生物科學(xué)知識解決現(xiàn)實生活中的問題。這樣，生活化實驗不僅能滿足學(xué)生探究生活奧秘的心理，還能引領(lǐng)學(xué)生提升生物科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻：

[1] 生物課程教材研究開發(fā)中心編著.普通高中生物課程標準實驗教科書必修1·分子與細胞[M].北京：人民教育出版社，2007.

[2] 中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2009.