初中生物微型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究

劉淑琴

生物學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是生物教學(xué)中不可缺少的一部分。實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的探究、觀察和動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生的興趣等方面有著不可替代的作用。但是現(xiàn)在受到教學(xué)體制、教師素質(zhì)等多方面因素的限制，初中普遍對(duì)生物實(shí)驗(yàn)不重視，很多學(xué)校的實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)情況根本達(dá)不到課標(biāo)的要求。

如果在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入微型實(shí)驗(yàn)，將增加學(xué)生的動(dòng)手機(jī)會(huì)，有助于學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣?。所謂微型實(shí)驗(yàn)，是指用盡可能少的試劑來(lái)獲取所需信息的實(shí)驗(yàn)方法。其試劑用量約為常規(guī)實(shí)驗(yàn)的數(shù)十分之一至千分之一，其特點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)試劑微量化，實(shí)驗(yàn)儀器微小化，可以縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，減少藥品劑量，降低環(huán)境污染，且安全性高。

1 生物微型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的首要環(huán)節(jié)，因此生物微型實(shí)驗(yàn)教學(xué)能不能成功的關(guān)鍵是微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)得是否巧妙、科學(xué)。進(jìn)行微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要遵循以下的原則：（1） 科學(xué)性原則，指的是要有明確的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)原理不能有科學(xué)錯(cuò)誤，實(shí)驗(yàn)方法手段要恰當(dāng)，選擇合適的實(shí)驗(yàn)材料，符合生物學(xué)的基本知識(shí)、原理以及其他學(xué)科的一些理論與定律，實(shí)驗(yàn)步驟要規(guī)范嚴(yán)密，不能有科學(xué)性錯(cuò)誤;（2） 簡(jiǎn)約、經(jīng)濟(jì)性原則，在保證實(shí)驗(yàn)效果和安全的情況下，盡量使用簡(jiǎn)便、易得的、價(jià)格低廉的實(shí)驗(yàn)材料和器具，也可以把生活中的一些廢物改造成實(shí)驗(yàn)器材，從而降低實(shí)驗(yàn)的成本，即使在經(jīng)費(fèi)不足的情況下也能把實(shí)驗(yàn)正常開(kāi)設(shè)出來(lái);（3） 開(kāi)放性原則，在設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，還要注意給實(shí)驗(yàn)者留有一定的思考、討論的空間，比如實(shí)驗(yàn)步驟方法的創(chuàng)新，用實(shí)驗(yàn)解決生活中的常見(jiàn)問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)器材的農(nóng)村生活化等。這樣才能吸引學(xué)生積極參與到實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)器具的改造中來(lái)，學(xué)生的創(chuàng)新思維才能得到發(fā)展。

2 生物微型實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)施

在初一、初二年級(jí)各選了二個(gè)平行班，各班人數(shù)、男女比例基本均等，分班前的分?jǐn)?shù)也基本持平，差異不大。其中每年級(jí)各一個(gè)班開(kāi)設(shè)常規(guī)實(shí)驗(yàn)，另一個(gè)班統(tǒng)一安排微型實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的因變量是課堂參與情況、課前復(fù)習(xí)情況以及實(shí)驗(yàn)知識(shí)技能等三個(gè)方面，通過(guò)比較微型實(shí)驗(yàn)和常規(guī)實(shí)驗(yàn)這三個(gè)方面的表現(xiàn)，得出微型實(shí)驗(yàn)實(shí)施的優(yōu)缺點(diǎn)。

3 初中生物微型實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐結(jié)果分析

3.1 課堂參與情況分析

通過(guò)一年的實(shí)踐，開(kāi)設(shè)微型實(shí)驗(yàn)的班級(jí)的學(xué)生對(duì)生物實(shí)驗(yàn)的興趣明顯高于其他班級(jí)，課后大多數(shù)學(xué)生都主動(dòng)用實(shí)驗(yàn)的方法解決生活中遇到的問(wèn)題，并經(jīng)常用課余時(shí)間制作小實(shí)驗(yàn)。這說(shuō)明通過(guò)微型實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，大部分學(xué)生對(duì)生物實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了真正興趣。同時(shí)，進(jìn)行微型實(shí)驗(yàn)的班級(jí)的學(xué)生的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣比較好，做完實(shí)驗(yàn)大部分學(xué)生會(huì)主動(dòng)收拾實(shí)驗(yàn)臺(tái)，在實(shí)驗(yàn)失敗時(shí)，認(rèn)真分析原因并重做實(shí)驗(yàn)，能主動(dòng)與人進(jìn)行交流討論，學(xué)生的思維能力在微型實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也得到了發(fā)展。

3.2 實(shí)驗(yàn)開(kāi)出率分析

對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行微型實(shí)驗(yàn)再設(shè)計(jì)以后，筆者開(kāi)設(shè)了虛擬鑒定血型、測(cè)定植物的蒸騰作用、探究植物呼吸過(guò)程中氣體的變化、植物細(xì)胞吸水和失水、探究魚(yú)類(lèi)適應(yīng)水中生活的特征、驗(yàn)證綠葉在光下吸收二氧化碳等多個(gè)實(shí)驗(yàn)。

3.3 實(shí)驗(yàn)材料費(fèi)用支出分析

將常規(guī)實(shí)驗(yàn)重新設(shè)計(jì)成微型實(shí)驗(yàn)后，對(duì)實(shí)驗(yàn)材料經(jīng)費(fèi)的支出也減少了。① 進(jìn)行微型實(shí)驗(yàn)改造后，一些原來(lái)在實(shí)驗(yàn)室需要一定的實(shí)驗(yàn)器材才能完成的實(shí)驗(yàn)，在教室沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)器材也能完成，這就省下了要完成這些實(shí)驗(yàn)必須先購(gòu)進(jìn)這些實(shí)驗(yàn)器材所需要的經(jīng)費(fèi)。② 設(shè)計(jì)成微型實(shí)驗(yàn)后，實(shí)驗(yàn)材料試劑用量減少，所需花費(fèi)也隨之減少。如：八年級(jí)上冊(cè)中虛擬鑒定血型的實(shí)驗(yàn)，如果做常規(guī)實(shí)驗(yàn)，每種試劑所需的量是2 mL，改造成微型實(shí)驗(yàn)后，每種試劑只需一滴就可以了。③ 進(jìn)行微型實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，部分實(shí)驗(yàn)用具可以用生活廢品改造而成的，不需要花費(fèi)任何的費(fèi)用，還能減少環(huán)境的污染。如：試管就有兩種替代品，一種常用于不需要加熱等特殊處理的情況下的空藥板，還有一種是青霉素瓶子。

4 微型實(shí)驗(yàn)與常規(guī)實(shí)驗(yàn)的比較

4.1 微型實(shí)驗(yàn)與常規(guī)實(shí)驗(yàn)比較，體現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)勢(shì)

以“測(cè)定植物的蒸騰作用”為例，微型實(shí)驗(yàn)與常規(guī)實(shí)驗(yàn)比較見(jiàn)表1。

從表中可以看出，微型實(shí)驗(yàn)與常規(guī)實(shí)驗(yàn)相比，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，大大縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，學(xué)生參與度高，實(shí)驗(yàn)效果良好等優(yōu)點(diǎn)。

在微型實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中，學(xué)生不僅要對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作，更要對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行再設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)器材的改造。很多實(shí)驗(yàn)材料來(lái)自于生活，不需要實(shí)驗(yàn)室，在教室上課的同時(shí)就能完成實(shí)驗(yàn)，最大限度地發(fā)揮了實(shí)驗(yàn)的作用。學(xué)生有強(qiáng)烈的動(dòng)手、動(dòng)腦意識(shí)。教師培養(yǎng)學(xué)生的研究精神和創(chuàng)新能力的同時(shí)，也要注意對(duì)學(xué)生的抽象思維能力進(jìn)行培養(yǎng)，從而使學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)得到提高。

4.2 微型實(shí)驗(yàn)中的需要注意的問(wèn)題

4.2.1 微型實(shí)驗(yàn)操作不如常規(guī)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范

微型實(shí)驗(yàn)的器具小，材料用量少，操作簡(jiǎn)單，但在操作上也存在一些問(wèn)題，主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)操作不是很規(guī)范。比如探究口腔內(nèi)的化學(xué)消化這個(gè)實(shí)驗(yàn)，在滴加溶液的時(shí)候應(yīng)該將滴管豎直在試管的上方。但在微型實(shí)驗(yàn)中，由于青霉素的瓶子較小，抓住后瓶口的位置與方向沒(méi)有用試管那么清楚，因此有些學(xué)生在滴加試劑的時(shí)候把滴管伸到瓶子里。

4.2.2 微型實(shí)驗(yàn)不適宜做演示實(shí)驗(yàn)

演示實(shí)驗(yàn)是教師在課堂上為學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，在操作的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察、思考和分析的一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。生物微型實(shí)驗(yàn)的規(guī)模比較小，實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象也比較細(xì)微，距離教師比較遠(yuǎn)的學(xué)生，不容易觀察清楚，有的甚至根本看不到。因此，教師如果要做演示實(shí)驗(yàn)，最好還是選擇做常規(guī)實(shí)驗(yàn)。