高中生物實驗教學(xué)中融入生活化元素

徐 彤 （江蘇省無錫市輔仁高級中學(xué) 江蘇無錫 214123）

生物科學(xué)是以各種實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，在中學(xué)生物實驗教學(xué)體現(xiàn)生活化十分必要，已有部分教師進行過相應(yīng)的實踐研究。相比于初中、小學(xué)階段，高中學(xué)生有更豐富的知識和生活體驗，為進一步提升將知識學(xué)以致用的能力，提升學(xué)科素養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。《普通高中生物學(xué)課程標準（2017版）》明確指出，生物教學(xué)要引導(dǎo)學(xué)生主動參與探究實驗過程，倡導(dǎo)學(xué)生在解決生產(chǎn)、生活實際問題的過程中深入理解核心概念，養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度和精神，為進一步的學(xué)業(yè)深造和步入社會做準備。人教版高中教材（包含必修1、2、3和選修1、3）共提供學(xué)生實驗35個，分為驗證實驗18個，探究實驗11個，設(shè)計類實驗6個。其中部分實驗對實驗器材、操作環(huán)境有較高要求，完成時有一定難度；有些實驗效果不明顯，且與學(xué)生的認知需求有較大距離。這些都是制約實驗教學(xué)效果的重要因素。在實驗教學(xué)中，如何使學(xué)生分組實驗更加生活化，更貼近學(xué)生的實際和適應(yīng)未來的需求，筆者嘗試從以下5個方面進行了探索。

1 創(chuàng)設(shè)生活化的情境，激發(fā)參與實驗的熱情

很多生活場景中都蘊含著一定的生物學(xué)的原理，如腌漬黃瓜中水分會不斷滲出源自“外界溶液濃度高于細胞液”；手指無意中遭遇針刺時會“先縮手后產(chǎn)生痛覺”源自“兩種反射受兩個不同中樞的控制”；葡萄酒開瓶后未及時喝完會因醋酸菌的繁衍而變酸等。在實驗教學(xué)中，如果教師能夠多使用一些來自生活的實例進行情境創(chuàng)設(shè)，就很容易激發(fā)學(xué)生的探究欲望，進而對生物實驗產(chǎn)生親近感。

在一次教學(xué)“腐乳的制作”中，筆者發(fā)現(xiàn)整堂課上學(xué)生大都只是在實驗之初對能親手捏弄豆腐塊感到新鮮，而在后續(xù)的實驗操作中大都只是機械地完成實驗報告的相應(yīng)步驟而已。教師靈機一動，去附近的超市購買了一瓶“紅方”腐乳，并切成小塊。當(dāng)另一個班級的學(xué)生陸續(xù)進入實驗室時，教師邀請學(xué)生前來品嘗。出于好奇，學(xué)生紛紛過來一試。在他們咂著嘴細細品味腐乳，發(fā)出的“軟、香、糯”的贊嘆聲中，制作腐乳的實驗課不知不覺開始了。為了能如期品嘗到自己的“好產(chǎn)品”，學(xué)生積極參與實驗。

在探究加酶洗衣粉洗滌效果的實驗教學(xué)中，很多教師并不會刻意強調(diào)洗衣粉的洗滌原理。這一忽略容易使學(xué)生誤以為“額外增添的酶才是洗衣粉的主體”。教師在介紹實驗材料的時候，有必要向?qū)W生介紹一下洗滌劑中主要成分表面活性劑（如烷基苯磺酸鈉）的主要功能——乳化作用。表面活性劑能使本來不能互溶的兩種液體（水與油）聚集到一起；再經(jīng)水的沖洗，油漬等污物就能被去除了。洗滌衣物也是這個原理，往洗衣粉里添加酶只是為了進一步提高去污能力而已。在設(shè)置對照組的時候，如果能夠設(shè)置“無酶洗衣粉”（可以通過剔除加酶洗衣粉中的彩色酶顆粒獲得），學(xué)生對加酶洗衣粉的洗滌效果就可能理解得更透徹。

“固定化酵母細胞”實驗要求學(xué)生對制作成的凝膠珠形狀是否呈球形，是否有韌性作出獨立判斷。在實驗?zāi)┪苍鲈O(shè)了“在實驗桌上摔打凝膠珠”的環(huán)節(jié)，讓學(xué)生通過摔打凝膠珠，觀察其在桌面的反彈情況來感受彈性大小。在實際教學(xué)中，學(xué)生不僅僅玩得興致勃勃，還能夠與其他小組比較，在比較中感受有彈性、有韌性。

2 借用生活化的物品，豐富自主實驗的內(nèi)容

教材實驗方案中所提及的實驗材料、試劑大都來自于高校、研究所科研人員的研究實例，經(jīng)過多年的反復(fù)篩選和修正，其實驗步驟及實驗效果基本趨于成熟。然而，這些實驗也存在一些問題，如有的實驗步驟過于繁瑣，如血紅蛋白的提取和分離；有的實驗材料效果并不穩(wěn)定，如用洋蔥根尖分生區(qū)觀察細胞有絲分裂；有的實驗所用的實驗試劑有一定的毒性（鹽酸、稀硫酸），可能會對學(xué)生健康和環(huán)境產(chǎn)生一定的不良影響。在實驗教學(xué)中，有不少教師也在積極嘗試改進，利用生活中常見的本地材料來完成實驗，如用紅蔥替換洋蔥觀察有絲分裂，用“瓊脂塊+碘液”替代“酚酞瓊脂塊+NaOH溶液”，探索實驗用材的無害化等。

在實驗教學(xué)中，教師要積極倡導(dǎo)對實驗材料的個性化選擇，提高學(xué)生實驗的自主性。在“果酒的制作”實驗中，教師只提供實驗基本原理的介紹，接下來告訴學(xué)生：果酒的稱謂完全取決于釀酒的材料，一般的果實（新鮮或干制）在合適的條件下都可以被用來釀酒。于是，除了實驗課上按照教材進行了葡萄酒分組實驗以外，學(xué)生還利用周末時間在家自主完成其他材料的釀酒實驗。結(jié)果兩個班的學(xué)生共交上來20多種不同材料的釀酒作品。還有學(xué)生從超市購買了各種酒曲、發(fā)酵酵母，自主嘗試比較不同菌種對制葡萄酒發(fā)酵效果的差異，并最終發(fā)現(xiàn)蘋果酵母制酒效果更好。

在教師的鼓勵下，學(xué)生們還積極嘗試利用學(xué)到的有機物鑒定方法對自己熟悉的食物或飲料進行成分鑒定分析。在對椰子汁、蜂蜜、芋頭汁、甘蔗汁、冰紅茶、橙汁、魚湯、酸奶、蔬菜汁等十幾種樣液鑒定之后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：排骨湯、魚湯、椰子汁里并沒有多少蛋白質(zhì)，酸奶里含有淀粉成分，冰紅茶中有還原糖無蛋白質(zhì)……

教師從生活中那些司空見慣、耳熟能詳?shù)氖煜の锲返牟牧先胧?，不僅能夠拉近生物知識與學(xué)生生活的距離，使學(xué)生感受到科學(xué)研究的真實性，還有助于引導(dǎo)學(xué)生在生活中注意觀察、開拓思維和勇于嘗試。

3 孵化生活化的課題，拓寬實驗探究的范圍

新課程改革鼓勵學(xué)生在構(gòu)建核心概念的過程中積極嘗試新的探究學(xué)習(xí)課題研究。教師需要結(jié)合學(xué)生實際，因地制宜開展發(fā)現(xiàn)和生成課內(nèi)外新實驗方法和課題。不少教師在教學(xué)中已經(jīng)取得了一些成果，如嘗試使用不同溫度下相同體積“面團”出現(xiàn)的不同體積變化來了解呼吸作用的變化，使用大蒜提取液研究家庭餐具殺菌方式等。

這些新課題既要圍繞核心概念，又要盡量與學(xué)生的生活相聯(lián)系，以充分滿足學(xué)生探究未知及應(yīng)用知識的需求。如在學(xué)習(xí)必修Ⅰ光合作用中，學(xué)生對于“夏季晴朗的中午，植物葉片光合作用強度下降與葉表皮氣孔關(guān)閉的相關(guān)性”缺乏直觀認識。因此，教師可以建議學(xué)生利用蠶豆或菠菜葉親眼看一看：氣孔是什么樣的？保衛(wèi)細胞中的葉綠體又是怎樣的？如果學(xué)生能夠聯(lián)想到：葉綠體與氣孔自動開閉有何關(guān)系？既然，葉片的表皮細胞是成熟細胞，能否用來驗證細胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象？那么，教師可以給予積極的支持，鼓勵他們將實驗?zāi)康摹⒓僭O(shè)以及相關(guān)步驟、相關(guān)實驗結(jié)論進行合理組織編排，并構(gòu)成相對獨立的實驗課題，如“蠶豆葉表皮細胞控制水分進出功能研究”。再如學(xué)習(xí)必修3“植物向性特征”的時候，有學(xué)生通過觀察校園中最常見的龍爪槐，發(fā)現(xiàn)，有時龍爪槐的頂部會生長出一些豎直向上生長的枝條。于是提出：如果單獨扦插培養(yǎng)那些豎直生長的枝條，是否會長成枝條正常向上生長的變種呢？于是，筆者將這個設(shè)想進行了討論、分析和延伸，提出一個實驗課題——“龍爪槐不同枝條向性觀察”：觀察比較包括龍爪槐植株新生枝條生長時間與向地彎曲關(guān)聯(lián)度、扦插直立枝條成活后新個體向性生長，以及枝條近地/離地兩側(cè)生長素濃度差異等。

生物教師的實驗研究意識和能力對培養(yǎng)學(xué)生實驗中的創(chuàng)新意識和能力起著重要的影響。在“影響酶活性的實驗”中，面對一包保存不慎丟失了說明書的植物淀粉酶，教師或許可以繼續(xù)依據(jù)確定的“最適溫度”來進行驗證性實驗設(shè)計?？墒侨绻處煾嬖V學(xué)生實際情況，并建議把實驗設(shè)計成“探究淀粉酶的最適溫度”，教學(xué)的效果一定會有很大的不同。在教學(xué)中，教師可以提出一些自己熟悉的實驗研究課題或設(shè)想，如研究“細胞膜的選擇透過性”可以建議學(xué)生用生、熟兩種鵪鶉蛋對比在鹽水浸泡過程中，鈉離子進入細胞速率的差異。教師的示范能給學(xué)生選擇探究方向提供激勵和指引。

4 緊扣生活化的評價，提升實驗相關(guān)的素養(yǎng)

在實驗教學(xué)過程中，教師適時做出相關(guān)評價有利于加深學(xué)生對實驗原理的理解，提高實驗技能。教師要讓學(xué)生明白，實驗的目的絕不僅僅是為了得到預(yù)期的現(xiàn)象，或得出一個“完美”的結(jié)論。在實驗評價中，教師要注重聯(lián)系那些在生活中習(xí)以為常的事例或經(jīng)歷，挖掘?qū)嶒炦^程中更深層次的內(nèi)容，從而真正提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

在必修3教材中的實驗“設(shè)計并制作生態(tài)缸，并觀察其穩(wěn)定性”要求學(xué)生分組設(shè)計全封閉、可透光的小型生態(tài)系統(tǒng)，并依據(jù)其中動植物的生存情況對系統(tǒng)穩(wěn)定性的變化做出評判。盡管學(xué)生對缸內(nèi)動植物的生存情況進行了細致的觀察和記錄，但相比系統(tǒng)中動植物個體的命運，學(xué)生似乎更關(guān)注由實驗結(jié)果帶來的關(guān)于設(shè)計方案的評價。這顯然有悖設(shè)計本實驗的初衷。在對整個實驗過程進行總結(jié)分析的時候，教師需要及時提示學(xué)生關(guān)注生命關(guān)懷?？梢詮娜鄬W(xué)生實驗中“犧牲”的小魚小蝦水草的總數(shù)著手，引導(dǎo)學(xué)生思考：如果這些動植物生命尚存的話，其子子孫孫會在生物界占有一席之地，它們會與其他生物一起為環(huán)境中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動發(fā)揮著各自的作用。并引導(dǎo)學(xué)生思考：能否適當(dāng)調(diào)整實驗方案，以實現(xiàn)既能減少生命生物的損耗也能獲得較好實驗效果的目的？于是，有學(xué)生聯(lián)想到家里水族箱的培養(yǎng)方式，提出了適度“敞開容器”的想法。與“封閉狀態(tài)”相比，容器的敞開狀態(tài)增加了一些變量（如水分的蒸發(fā)、氧氣與二氧化碳的交換等），其中的動植物生存繁衍時間會相應(yīng)延長，從而為實現(xiàn)建立營養(yǎng)結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)營養(yǎng)“自給自足”提供了時間上的保證。教師可以組織部分有興趣的學(xué)生按調(diào)整后的實驗方案重新實驗，并將各小組成功細心呵護生態(tài)缸中動植物的事例進行分享，相信越來越多的學(xué)生會在實驗中獲得生活經(jīng)驗，并對生命越來越有愛心、善心。

教師在設(shè)計學(xué)生的實驗報告時，不僅要有傳統(tǒng)的內(nèi)容，如實驗原理、實驗操作步驟、實驗現(xiàn)象和結(jié)論，供學(xué)生鞏固認知和進行實驗數(shù)據(jù)記錄，還可以設(shè)置“實驗回顧”欄目，通過提出一些關(guān)于實驗感受、實驗效果評價等方面的問題，如造成實驗結(jié)果不理想的主客觀原因可能有哪些？針對造成實驗誤差的原因，你們覺得可以對實驗材料或步驟做怎樣的改進？你小組在本實驗中獲得了預(yù)期的結(jié)果，與其他小組相比，你們獲得成功的主要原因是什么？你覺得本次實驗最關(guān)鍵的步驟有哪些？.....這樣讓學(xué)生在記錄瞬間產(chǎn)生實驗靈感的同時，也能關(guān)注生命過程的科學(xué)性、邏輯思維的縝密性、操作態(tài)度的嚴謹性。

5 凝練生活化的內(nèi)涵，培育實踐型公民意識

2010年教育部頒布《教育規(guī)劃綱要》，明確提出學(xué)校要“加強公民意識教育，樹立社會主義民主法治、自由平等、公平正義理念，培養(yǎng)社會主義合格公民”。所謂公民意識是指公民個人對自己在國家中地位的自我認識，主要包括人在社會生活中的責(zé)任意識、公德意識、民主意識等基本道德素養(yǎng)。高中階段是學(xué)生由感性思維向理性思維發(fā)展，由純粹接受規(guī)范要求向自主行為發(fā)展的過程，是培養(yǎng)公民意識的重要階段。

在生物實驗教學(xué)過程中，教師要注重引導(dǎo)學(xué)生從生活化的實驗體驗中提煉公民素養(yǎng)的素材。如嚴格要求和認真執(zhí)行生物實驗室的規(guī)章制度就是一種法治教育，在實驗過程中每位成員都有遵守實驗室的相關(guān)規(guī)定的義務(wù)，如不要大聲喧嘩；不要隨意干擾別的小組實驗；注意節(jié)省實驗材料；注意用電用火安全；損壞器材要賠償，故意損壞者要加倍處罰等。教師實驗操作的規(guī)范性和厲行節(jié)約的行為，在討論改進材料、優(yōu)化步驟、孵化實驗新課題過程中的民主氛圍都是給學(xué)生最好的示范。

自媒體時代，人們的身邊充斥著各種各樣的觀點和看法，其中有很多只是一家之說，有的甚至可能是偽科學(xué)、反科學(xué)的內(nèi)容。作為有一定生物學(xué)理論知識、實驗研究能力的高中生已經(jīng)初步具有對涉及生物學(xué)的社會熱門話題、熱點事件進行科學(xué)分析的能力，或者通過實驗進行檢驗論證，進而有能力在宣傳科學(xué)、實踐科學(xué)等方面擔(dān)負起一定的社會責(zé)任。如近年來我國各地的湖泊、河流中頻發(fā)藍藻，其原因主要是水體的氮磷超標。導(dǎo)致的原因是多方面的，不管是工業(yè)和生活污水的排放，還是淡水養(yǎng)殖投放的餌料或肥料過多，或是湖底淤泥的累積以及全球氣溫升高等，都與人類生產(chǎn)方式與生活習(xí)慣密切相關(guān)。高中生理所應(yīng)當(dāng)?shù)匾プ鲆恍崒嵲谠诘氖虑椋阂环矫嬉e極宣傳保護環(huán)境、綠色生活等相關(guān)知識，提高全民的環(huán)保意識；另一方面，可以積極利用校內(nèi)外資源，開展利用生物資源凈化水體的實驗研究。同時，身體力行，從自身做起，多使用綠色交通工具減少碳排放，節(jié)約用水、使用無磷洗衣粉等，努力減少生活污水以及氮磷的排放。