基于微型化理念的高中生物微型實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐

湯向榮+金枝+孫錫英

[摘 要]微型實(shí)驗(yàn)取材方便、操作簡(jiǎn)易、耗材少、效果好，在時(shí)間緊、任務(wù)重的高中生物課堂教學(xué)和學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)中具有十分重要的作用。通過(guò)“改減實(shí)驗(yàn)材料、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法、改善實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)”等方面的微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的隨堂化，提高了課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]微型實(shí)驗(yàn)教學(xué)；微型化理念；高中生物

[中圖分類(lèi)號(hào)] G633.91[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 16746058（2017）35008702

“科學(xué)探究”是《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確提出的四大生物學(xué)核心素養(yǎng)之一，即“能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的生物學(xué)問(wèn)題，針對(duì)特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及結(jié)果的交流與討論的能力”?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)是實(shí)施科學(xué)探究、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力、提高生物學(xué)核心素養(yǎng)的重要而有效的途徑。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)顯得十分重要?，F(xiàn)行高中生物人教版教材中，對(duì)于學(xué)生實(shí)驗(yàn)，必修教材有31個(gè)，選修1教材（江蘇）有6個(gè)，其中生化類(lèi)實(shí)驗(yàn)5個(gè)，占13.5%，觀察類(lèi)實(shí)驗(yàn)有5個(gè)，占13.5%。這些學(xué)生實(shí)驗(yàn)在高考或?qū)W業(yè)水平測(cè)試中占有相當(dāng)重要的地位。（見(jiàn)表1）

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，注重標(biāo)準(zhǔn)的儀器設(shè)備、規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作，多偏重于實(shí)驗(yàn)操作的模仿與驗(yàn)證，同時(shí)，因課時(shí)緊、任務(wù)重、取材難、操作繁、效果差等原因，教師以演示實(shí)驗(yàn)或講授實(shí)驗(yàn)來(lái)代替學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象較為普遍，嚴(yán)重阻礙了學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。微型實(shí)驗(yàn)取材方便、操作簡(jiǎn)易、耗材少、效果好，在時(shí)間緊、任務(wù)重的高中生物課堂教學(xué)和學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)中具有十分重要的作用。以微型實(shí)驗(yàn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的載體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)，不僅能讓學(xué)生掌握生物知識(shí)，領(lǐng)悟科學(xué)探究的過(guò)程與方法，培養(yǎng)學(xué)生的綠色環(huán)保意識(shí)，而且能更有效地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)中的重要作用。

本文基于微型化理念，闡述高中生物微型實(shí)驗(yàn)在課堂教學(xué)中的一些具體實(shí)踐。

一、改減實(shí)驗(yàn)材料，提高實(shí)驗(yàn)效果

精心準(zhǔn)備、選擇和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)材料直接關(guān)系到生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成功與否，因此，實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備恰當(dāng)，是實(shí)施好實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵。

1.減少藥劑用量，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)隨堂化

在常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，多采用大試管、大劑量藥劑進(jìn)行學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)或演示實(shí)驗(yàn)。如果對(duì)這些實(shí)驗(yàn)實(shí)施微型化設(shè)計(jì)與改進(jìn)，如改用小試管或點(diǎn)滴板等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不僅能大量減少藥劑用量，簡(jiǎn)化操作步驟，而且實(shí)驗(yàn)效果理想，便于實(shí)現(xiàn)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)隨堂化。

例如，在“檢測(cè)生物組織中還原糖和蛋白質(zhì)”的實(shí)驗(yàn)中，試管中加入的待測(cè)樣液和斐林試劑及雙縮脲試劑較多，掌握得不好，則會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)中顯色現(xiàn)象的正常出現(xiàn)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。而將實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)：蘋(píng)果去皮，將果肉切成有凹面的薄片，在凹面處滴加2滴斐林試劑，然后在酒精燈火焰上加熱，2～3分鐘后就可在凹面處出現(xiàn)磚紅色，實(shí)驗(yàn)效果明顯。此外，實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行沸水浴加熱時(shí)，需較多的熱開(kāi)水，同時(shí)還需要用酒精燈加熱，操作復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)，影響實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度。如將大試管改用小試管，加入的組織樣液和斐林試劑均相應(yīng)減少，則只需少量熱水或用酒精燈直接加熱，所需時(shí)間短，實(shí)驗(yàn)效果明顯。

另外，在“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”“探究影響酶活性的條件”“生物體維持pH穩(wěn)定的機(jī)制”“DNA的粗提取與鑒定”等實(shí)驗(yàn)中，均可采用此法減少實(shí)驗(yàn)藥劑的用量，以達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)微型化和隨堂化的目的。

2.改換實(shí)驗(yàn)材料，提高實(shí)驗(yàn)效果

在常規(guī)實(shí)驗(yàn)中，因受到地區(qū)、季節(jié)、操作方法等客觀因素的制約，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不理想或?qū)嶒?yàn)操作煩瑣，費(fèi)時(shí)太長(zhǎng)。因此，因地、因季、因法改換適宜的實(shí)驗(yàn)材料，能簡(jiǎn)化操作，提高實(shí)驗(yàn)效果，達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)微型化和隨堂化的目的。

例如，對(duì)于“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)，教材重點(diǎn)給出的實(shí)驗(yàn)材料是雞血細(xì)胞，但以雞血細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)材料存在著許多不足與問(wèn)題，如：①材料，成本昂貴不易獲得；②使用儀器繁多，試劑消耗量大；③實(shí)驗(yàn)步驟煩瑣，學(xué)生操作困難；④實(shí)驗(yàn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不能隨堂完成；⑤課前準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)，教師多以講解為主；⑥實(shí)驗(yàn)效果不甚理想。因此，要解決以上問(wèn)題，改換適宜的實(shí)驗(yàn)材料十分必要。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，經(jīng)查找資料和多次實(shí)驗(yàn)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)用香蕉替代雞血細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)效果比較理想。香蕉是多倍體植物，DNA含量較多，而且材料易得、成本低廉，課前準(zhǔn)備方便，更重要的是實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便，大大縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，能做到微型化和隨堂化實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

又如，在做“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)時(shí)，用韭菜、蘿卜葉、蒿菜或天竺葵葉代替菠菜葉；在“檢測(cè)生物組織中脂肪”的實(shí)驗(yàn)中，用植物油或薄的肥豬肉片取代花生子葉切片，不僅實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、方法簡(jiǎn)便、效果好，而且能解決因季節(jié)所造成的實(shí)驗(yàn)材料取材不易的問(wèn)題。

3.替換實(shí)驗(yàn)藥劑，實(shí)現(xiàn)防污環(huán)保

在常規(guī)實(shí)驗(yàn)“綠葉中色素的提取和分離”“DNA的粗提取與鑒定”“觀察DNA和RNA細(xì)胞中的分布”中，分別使用了丙酮、苯、石油醚、二苯胺、甲基綠、吡羅紅等有揮發(fā)性和有毒性的化學(xué)藥劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后又會(huì)產(chǎn)生許多實(shí)驗(yàn)廢液，這些化學(xué)藥劑和實(shí)驗(yàn)廢液會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的污染。而在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如能用適宜的材料替換這些具有毒性的試劑或進(jìn)行微型實(shí)驗(yàn)以減少實(shí)驗(yàn)中各種化學(xué)溶液的用量，則可以實(shí)現(xiàn)減少污染、保護(hù)環(huán)境的目的。

二、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，提高實(shí)驗(yàn)效果

常規(guī)實(shí)驗(yàn)中，有些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，操作步驟多，費(fèi)時(shí)且實(shí)驗(yàn)效果差，而改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，可有效提高實(shí)驗(yàn)效果。如以雞血細(xì)胞為實(shí)驗(yàn)材料的“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)，除了用香蕉、花椰菜等植物替換雞血細(xì)胞做實(shí)驗(yàn)材料外，還可通過(guò)使用微型研磨過(guò)濾器改進(jìn)DNA的提取方法與步驟，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程，提高實(shí)驗(yàn)效果。

又如，對(duì)于“用樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度”的實(shí)驗(yàn)，一般教師會(huì)帶領(lǐng)學(xué)生到室外草坪上進(jìn)行，但實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，一因戶(hù)外場(chǎng)地大，難以把控教學(xué)秩序；二因?qū)W生分散調(diào)查，教師不能及時(shí)糾正學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤操作，很難達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。為此，可設(shè)計(jì)成室內(nèi)微型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)。

（1）請(qǐng)學(xué)生閱讀課本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；（2）將學(xué)生分成若干小組，每組分發(fā)一張A4紙，紙上分別印有圖1和表2的相關(guān)內(nèi)容；（3）讓學(xué)生使用樣方法調(diào)查圖1所示的某種雙子葉植物的種群密度（圖1中一個(gè)黑點(diǎn)表示一棵雙子葉植物）；（4）將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表2，計(jì)算出某種雙子葉植物的種群密度。

三、改善實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，提高實(shí)驗(yàn)效果

常規(guī)實(shí)驗(yàn)中，有些實(shí)驗(yàn)操作要求較高，學(xué)生達(dá)不到要求則觀察不到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如在“檢測(cè)生物組織中的脂肪”實(shí)驗(yàn)中，教材給出的實(shí)驗(yàn)材料是花生子葉，要求學(xué)生手工切片和利用顯微鏡進(jìn)行觀察。但實(shí)驗(yàn)過(guò)程中因花生子葉不易切薄，耗時(shí)多，嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)效果。而將花生子葉更換為植物油或薄的肥豬肉片，先在濾紙上滴1～2滴植物油，然后在其上滴1～2滴蘇丹Ⅲ或蘇丹Ⅳ；或者在薄的肥豬肉片上滴1～2滴蘇丹Ⅲ或蘇丹Ⅳ，然后再進(jìn)行其他步驟的操作，整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，費(fèi)時(shí)少且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。

又如，在“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中，色素濾液可用滴管來(lái)裝取，再將細(xì)管拉成尖嘴，既可防止濾液揮發(fā)，又可用來(lái)劃濾液線，2毫升濾液可供十幾個(gè)組的學(xué)生連續(xù)使用，微型實(shí)驗(yàn)的省時(shí)高效得到了充分體現(xiàn)。

四、教學(xué)反思

微型實(shí)驗(yàn)雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，但在教學(xué)中也存在一些不足，需要加以注意。

1.某些微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)因?qū)嶒?yàn)方法和操作步驟的簡(jiǎn)化與修改，會(huì)使實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性缺失，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能操作的實(shí)踐與訓(xùn)練的缺失，不利于學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)和提高。

2.某些微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)因修改后與教材內(nèi)容有著較大的差異，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)課本中相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和操作步驟的學(xué)習(xí)缺失，不利于學(xué)生對(duì)相應(yīng)知識(shí)的掌握，使其在相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的考試中失分。因此，有條件的學(xué)校還是有必要對(duì)相應(yīng)的課本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行規(guī)范性學(xué)習(xí)和操作。

3.微型實(shí)驗(yàn)適用于生化類(lèi)實(shí)驗(yàn)，而微型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。對(duì)于實(shí)驗(yàn)難度大、學(xué)生操作困難的實(shí)驗(yàn)，則不太適合用微型實(shí)驗(yàn)。endprint