高中生物學習中實驗的拓展與創(chuàng)新

鄭詩淇

摘 要：在高中生物學習過程中，除了緊跟教師的步伐、認真聽講外，學生還應(yīng)善于在實驗中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，通過自主學習、合作探究來尋求解決問題的途徑和方法。通過這樣的探究活動，學生學習的興趣濃了，學習積極性提高了，學習效果顯著增強，學生在實際操作中既增長了知識，也培養(yǎng)了能力。

關(guān)鍵詞：高中；生物學習；實驗創(chuàng)新

在生物實驗?zāi)芰Φ玫接行嵘螅咧猩谏飳W科相關(guān)知識上的學習興趣和積極性也將大幅度提升。只有擁有更好的生物實驗?zāi)芰Γ拍軐ι锵嚓P(guān)學科知識做出更加全面的理解。掌握一定水平的生物實驗?zāi)芰σ彩亲畲笙薅鹊丶ぐl(fā)在高中生物學科知識方面學習潛力的關(guān)鍵。

一、對教材實驗內(nèi)容進行拓展與創(chuàng)新

如何有效地用好教材實驗，需要學生與教師密切配合，但更多的是要發(fā)揮學生的主觀能動性和創(chuàng)造性。例如，高中生物實驗“探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響”提到影響光合作用強度的外界因素有光照強度、二氧化碳濃度、光的成分、溫度等，教材提供了一個案例：探究光照強度對光合作用強度的影響。在案例分析的基礎(chǔ)上，可從以下方面對實驗進行思考并動手探究：①如何控制自變量（光照強度）？教材案例中是通過調(diào)節(jié)臺燈與裝置之間的距離來控制的，那么能否通過改變臺燈的功率來控制呢？②如何正確描述觀察指標？案例中用單位時間內(nèi)小葉圓片上浮的數(shù)量來表示，能否用上浮相同數(shù)量的小葉圓片所需的時間來表示呢？③如何控制溫度這一無關(guān)變量？用臺燈照射時，由于距離近會導致燒杯中的水溫發(fā)生變化，從而影響實驗結(jié)果。能否改用節(jié)能燈（冷光源）或在臺燈與裝置之間加一玻璃裝置的水柱來吸收燈光散發(fā)的熱量？④如果要探究二氧化碳濃度的影響，該如何改進實驗？有同學提出：向小燒杯中吹氣。該方法雖然操作容易，但說服力不強。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)可用以下方法來解決：向小燒杯中加入不同濃度的碳酸氫鈉溶液，加入不同量的可樂或雪碧飲料，加入不同大小的干冰塊；⑤如果要探究光的成分的影響，該如何改進實驗？可將裝置放入暗箱中，用相同功率不同顏色的燈泡或不同顏色的濾光片處理；⑥在農(nóng)業(yè)大棚生產(chǎn)中，如何有效控制光照、二氧化碳濃度、溫度等影響因素？（從經(jīng)濟效益的角度考慮）通過以上內(nèi)容的拓展與探究，學生對光合作用會有全面的了解和掌握，并在解題過程中做到應(yīng)用自如。

二、對實驗過程進行拓展與創(chuàng)新

在高中生物實驗中，實驗材料、實驗步驟等都有嚴格的要求，在實驗過程中可以就這些問題進行思考。例如，高中生物“生物組織中還原糖、蛋白質(zhì)的鑒定”實驗中對斐林試劑和雙縮脲試劑的使用有如下要求：①用斐林試劑鑒定還原糖時，必須將斐林試劑的甲液和乙液混合均勻后使用，切勿分別加入生物組織樣液中進行檢測；②用雙縮脲試劑鑒定蛋白質(zhì)時，先向蛋白稀釋液中加入A液（2mL），搖蕩均勻，再加B液3～4滴。

從上述實驗操作要求看，使用斐林試劑時必須先將甲液和乙液混合后加入組織樣液中，使用雙縮脲試劑時必須先加A液（NaOH溶液）后加B液（CuSO4溶液），兩種試劑不能替換使用。因此，筆者提出以下問題：①能否把斐林試劑乙液的濃度稀釋后作B液使用呢？②使用斐林試劑時先加甲液再加乙液，或者先加乙液再加甲液，或者先混合后再加入，實驗結(jié)果會怎樣呢？③使用雙縮脲試劑時先加A液后再加B液，或者先加B液后再加A液，或者先將A液和B液按要求的量混合后再加入，實驗結(jié)果會怎樣呢？④將斐林試劑的甲液和乙液與雙縮脲試劑的A液和B液互換后，實驗結(jié)果會怎樣呢？學生對這些問題產(chǎn)生濃厚興趣，并通過反復(fù)實踐后，發(fā)現(xiàn)兩種試劑可以互換，添加順序也可以改變。斐林試劑和雙縮脲試劑的成分相同，不同的是CuSO4溶液的濃度：斐林試劑的乙液中CuSO4溶液的濃度是0.05g/mL，而雙縮脲試劑B液中CuSO4溶液的濃度是0.01g/mL，將乙液（0.05g/mL）稀釋為B液（0.01g/mL）是可行的。通過這樣的探究，學生學會了在實驗過程中如何去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，如何在學習中進行合作與探究，同時也體驗了實驗成功的喜悅。

三、對實驗過程中出現(xiàn)的問題進行分析與拓展

在實驗過程中，有的學生可能對實驗內(nèi)容不甚了解就盲目動手操作，導致實驗結(jié)果不明顯或以失敗告終，但很少有學生認真分析其中的原因。例如，高中生物“探究植物細胞的吸水與失水”實驗中，所使用的材料是紫色洋蔥外表皮，有2個因素會影響實驗結(jié)果：①洋蔥鱗片葉外層顏色淺，不便觀察；②內(nèi)層細嫩鱗片葉的葉肉細胞與表皮細胞緊密結(jié)合，難以剝離。

學生對這些特點并不了解，導致實驗效果不明顯。通過小組討論、合作探究，最后得出以下解決方案：①洋蔥紫色外表皮有紫色大液泡，便于觀察。如果使用了無色素的洋蔥內(nèi)表皮，可在溶液中加入有色染料，增加細胞內(nèi)外液的對比度，便于觀察實驗現(xiàn)象；②將鱗片葉逐片剝離，然后晾曬兩三天，葉肉細胞散失水分后與表皮細胞逐漸分離，此時撕取表皮比較容易。

四、對實驗原理進行拓展與創(chuàng)新

高中生物實驗原理主要是生物學和有關(guān)理化學科的基本方法和原則，也可以進行拓展與創(chuàng)新。例如，在洋蔥表皮細胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗中，其實驗原理的依據(jù)是滲透作用。在此基礎(chǔ)上，學生可以進行深入探究，如測定洋蔥鱗片葉外表皮細胞的細胞液濃度，總結(jié)與高中生物學鑒定細胞活性的方法。植物細胞質(zhì)壁分離法的原理是植物活細胞的原生質(zhì)層具有選擇透過性，死細胞則為全透性。原生質(zhì)層的選擇透過性是質(zhì)壁分離的前提條件，能發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞就是活細胞，不能發(fā)生質(zhì)壁分離的則是死細胞。因此，質(zhì)壁分離法可用來鑒定細胞的死活。另外，染色排除法也是一種重要的鑒別方法，如使用臺盼藍染色可鑒定死細胞和活細胞，死細胞被染色成藍色，而活細胞不著色。與臺盼藍類似的還有紅墨水染色法、健那綠染色法。后兩種方法使活細胞中的線粒體著色，原因是線粒體中細胞色素氧化酶使染料保持氧化狀態(tài)（即有色狀態(tài)）呈藍綠色，而在周圍的細胞質(zhì)中染料被還原成無色狀態(tài)。

五、將實驗探究與生產(chǎn)實踐相結(jié)合

對客觀世界的認識是一種學用結(jié)合的學習活動。因此，學生要多關(guān)注生活，從實踐中學習知識，并應(yīng)用于實踐。例如，學習細胞呼吸的內(nèi)容時，可以通過參觀谷酒釀造工藝流程，或者學做葡萄酒、葡萄醋及泡菜等途徑來了解；學習植物激素調(diào)節(jié)時，可以參與學校的綠化活動，對綠籬、盆景等進行修理、美化處理；學習生物與環(huán)境時，可以在學校的草地、植物園中進行種群密度調(diào)查或土壤小動物豐富度調(diào)查。

六、對問題的分析和解決更嫻熟

實驗結(jié)果對于實驗而言并不是最重要的，關(guān)鍵是要讓學生學會分析實驗結(jié)果。若要讓學生的實驗?zāi)芰τ兴岣?，就要讓學生學會對實驗結(jié)果進行分析。長此以往，學生對問題的分析和解決的能力將會有很大提高。比如在實驗“DNA的粗提取與鑒定”中，如何在不同濃度的NaCl溶液中析出DNA的原理是學生必須要掌握的。但是，這并不是全部。除此之外，還應(yīng)當讓學生了解實驗用品中雞血為什么不能用豬血代替——因為哺乳動物的紅細胞中沒有細胞核，不能提取DNA；為什么用檸檬酸鈉——為了防止血液凝固；脹破細胞時為什么不能用生理鹽水——因為血細胞在生理鹽水中不能吸收水分。學生如果掌握了這些問題，那么對于DNA的性質(zhì)和特點也就有了明確的認識，這便是不僅知其然，更要學會分析，從而知其所以然。

七、結(jié)語

實驗在生物中扮演著不可替代的重要角色，無論是對學習習慣還是學習能力的培養(yǎng)，實驗都有著不可忽視的重要意義。應(yīng)當注重實驗部分，將實驗與理論并重，積極創(chuàng)造實驗條件，嚴格要求實驗操作，使得學生在獲得理論知識的同時，對于實驗內(nèi)容也有熟練的把握。

參考文獻

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[2]劉玉海.高中生物實驗教學應(yīng)注重學生能力的培養(yǎng)[J].中國教育技術(shù)裝備，2012，17：118-119.