踐行“生本教育”理念，實(shí)現(xiàn)學(xué)生科學(xué)精神之養(yǎng)成
——以“檢測(cè)生物組織中糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”實(shí)驗(yàn)課教學(xué)為例

馬小明

（甘肅省臨夏中學(xué) 甘肅臨夏 731100）

1 科學(xué)精神及其教學(xué)意義

科學(xué)精神是“中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系”六大素養(yǎng)之一，是學(xué)生在學(xué)習(xí)、理解、運(yùn)用科學(xué)知識(shí)和技能等方面所形成的價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)、思維方式和行為表現(xiàn)，具體包括理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究等基本要點(diǎn)［1］。

創(chuàng)新是人類社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步的基本動(dòng)力，科學(xué)精神是創(chuàng)新人才的基本素養(yǎng)和首要特征。沒有理性思維、批判質(zhì)疑等科學(xué)精神，就不可能成為合格的創(chuàng)新人才。所以，加強(qiáng)學(xué)生科學(xué)精神的養(yǎng)成對(duì)國(guó)家的發(fā)展和學(xué)生自我價(jià)值的實(shí)現(xiàn)都具有非常巨大的價(jià)值和意義。

2 生本教育及其理念

生本教育是郭思樂教授創(chuàng)立的一種教育思想和教學(xué)方式，與師為本、滿堂灌式的教學(xué)相對(duì)立。生本教育是以學(xué)為本的教育，把主要依靠“教”轉(zhuǎn)化為主要依靠“學(xué)”的教育；是真正做到把學(xué)生當(dāng)學(xué)習(xí)的主人，為學(xué)生好學(xué)而設(shè)計(jì)的教育。其基本理念是：“一切為了學(xué)生、高度尊重學(xué)生、全面依靠學(xué)生”。由于其課堂充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，課堂師生關(guān)系和諧融洽，自提出以來被越來越多的學(xué)校引進(jìn)和實(shí)施。許多學(xué)校的實(shí)踐證明，生本教育教學(xué)效果十分顯著。目前，生本教育已是現(xiàn)代課程改革的基本理念。

3 當(dāng)前中學(xué)科學(xué)教育的不足

在中學(xué)階段，物理、化學(xué)、生物學(xué)等理科學(xué)科的教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神的主要方式。

但是，在唯考試成績(jī)論成敗的中學(xué)時(shí)代，情感態(tài)度、核心素養(yǎng)、科學(xué)精神等很多時(shí)候成了一句空口號(hào)?，F(xiàn)實(shí)教學(xué)中，學(xué)生往往只是按照教師的講解進(jìn)行記憶，不會(huì)去質(zhì)疑和批判，甚至不需要思考。學(xué)科的本質(zhì)蕩然無存，學(xué)科教育的目標(biāo)南轅北轍。教師有義務(wù)和責(zé)任在分?jǐn)?shù)和素養(yǎng)之間找到全美之策。尤其是理科教師，應(yīng)該準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)時(shí)代教育的目的，擔(dān)負(fù)起培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神素養(yǎng)的重?fù)?dān)。

下面以“檢測(cè)生物組織中糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”的設(shè)計(jì)和實(shí)施為例，嘗試踐行“生本教學(xué)”理念，實(shí)現(xiàn)學(xué)生科學(xué)精神之養(yǎng)成。

4 部分教學(xué)設(shè)計(jì)及過程

4.1 實(shí)驗(yàn)分析與思路

“檢測(cè)生物組織中糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”是人教版高中生物《必修1·分子與細(xì)胞》中的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的目的是利用化學(xué)試劑檢測(cè)生物組織中糖類（淀粉和還原糖）、脂肪、蛋白質(zhì)存在與否。實(shí)驗(yàn)涉及的原理有：淀粉遇碘顯藍(lán)色；還原糖與斐林試劑在（水浴50℃～65℃）加熱條件下反應(yīng)生成磚紅色沉淀；蘇丹Ⅲ（蘇丹IV）可以將脂肪染成橘黃色（紅色）；蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑反應(yīng)生成紫色絡(luò)合物，使溶液呈紫色。教材中為學(xué)生提供了實(shí)驗(yàn)的具體操作方法，但是有些方法設(shè)計(jì)缺乏必要的科學(xué)性。教師要學(xué)生利用蘋果汁檢測(cè)還原糖、花生檢測(cè)脂肪、蛋清稀釋液檢測(cè)蛋白質(zhì)，使得實(shí)驗(yàn)喪失探究性，成為了一般的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。

所以，本次實(shí)驗(yàn)欲打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)只檢測(cè)特定生物組織中特定物質(zhì)的方式，也欲打破本節(jié)內(nèi)容只安排一個(gè)課時(shí)的局限，將實(shí)驗(yàn)性質(zhì)定位為探究性實(shí)驗(yàn)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)分兩個(gè)階段，具體按照“自主預(yù)習(xí)—發(fā)現(xiàn)問題—分析問題—找出可探究問題—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—得出結(jié)論”進(jìn)行。① 實(shí)驗(yàn)前，教師先以家庭作業(yè)的形式布置預(yù)習(xí)作業(yè)，讓學(xué)生自主預(yù)習(xí)并發(fā)現(xiàn)問題。討論課上，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)提出的問題以及教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性、科學(xué)性進(jìn)行分析，總結(jié)出可探究性問題。② 實(shí)驗(yàn)中，教師提供實(shí)驗(yàn)必需試劑和器具，實(shí)驗(yàn)材料即待測(cè)生物組織由各實(shí)驗(yàn)小組自行選取。各組檢測(cè)本組所選實(shí)驗(yàn)材料中，是否含有淀粉、還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)；同時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證或證明分析過程中總結(jié)的可探究性問題，并得出結(jié)論。

4.2 實(shí)驗(yàn)過程

4.2.1 實(shí)驗(yàn)前的分析

該階段具體分4個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行操作。① 以家庭作業(yè)的形式，讓學(xué)生自主預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，要求寫出實(shí)驗(yàn)操作流程，并提出預(yù)習(xí)過程中遇到的問題。② 課堂上，各小組成員展示預(yù)習(xí)結(jié)果，提出自己遇到的問題。③ 教師鼓勵(lì)學(xué)生相互探討處理問題，學(xué)生不能處理的由教師幫助解決。④ 在討論的基礎(chǔ)上，教師總結(jié)出可探究的問題，鼓勵(lì)學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室后用實(shí)驗(yàn)證明或驗(yàn)證。

在這一階段，學(xué)生提出的問題很多，挑選列舉一二。如，果糖是不是還原糖？斐林試劑為什么要等量混合使用？不等量或不混合可不可以？雙縮脲試劑（A液為質(zhì)量濃度是0.1 g/mL的NaOH溶液，B液為質(zhì)量濃度是0.01 g/mL的CuSO4溶液）與斐林試劑（甲液為質(zhì)量濃度是0.1 g/mL的NaOH溶液，乙液為質(zhì)量濃度為0.05 g/mLCuSO4溶液）成分相同，能不能不分彼此？蘇丹Ⅲ染色能否能用來檢測(cè)組織勻漿中脂肪的存在？

課堂上，學(xué)生通過相關(guān)的化學(xué)知識(shí)，討論回答了上述問題。但是由于不清楚生物學(xué)研究方法，對(duì)問題解釋不準(zhǔn)確。例如，學(xué)生從化學(xué)角度分析果糖不是還原性糖，理由是沒有醛基。的確，從官能團(tuán)的角度分析果糖確實(shí)不具有還原性。但是生物學(xué)是建立在實(shí)驗(yàn)和實(shí)際基礎(chǔ)上的學(xué)科。果糖確實(shí)能夠發(fā)生銀鏡反應(yīng)，能和斐林試劑反應(yīng)，能表現(xiàn)出還原性。所以，生物學(xué)將其歸屬到還原糖范疇。

另外，受教科書的限制，很多學(xué)生都想方設(shè)法地證明“斐林試劑甲液乙液要等量混合使用”。其實(shí)，這只是教材的一種常規(guī)的說法。只要明確原理，就知道斐林試劑先加甲液再加乙液，或者先加乙液再加甲液，只要最后的溶液是堿性的，都是可以的。這一點(diǎn)對(duì)學(xué)生的觸動(dòng)很大。這也是筆者故意提出這一點(diǎn)的目的：引導(dǎo)學(xué)生大膽地質(zhì)疑教材。

在分析的最后階段，教師鼓勵(lì)學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室后，一定要親自檢驗(yàn)一下討論的結(jié)果，并歸納了需要驗(yàn)證的問題：① 驗(yàn)證斐林試劑甲液乙液等量條件下，混合使用、先加甲液再加乙液、先加乙液再加甲液，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否相同。② 驗(yàn)證能否用斐林試劑，檢測(cè)蛋白質(zhì)。③ 驗(yàn)證能否用蘇丹Ⅲ染液檢測(cè)組織勻漿中脂肪的存在。

4.2.2 實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)施

（1）對(duì)自帶生物組織中糖類、脂肪、蛋白質(zhì)的檢測(cè)。

學(xué)生以小組為單位，利用教材提供的常規(guī)方法，檢測(cè)自己小組攜帶的生物組織（需要制備組織勻漿的，實(shí)驗(yàn)課前提前準(zhǔn)備）中是否含有淀粉、還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)，并將結(jié)果等信息填入實(shí)驗(yàn)記錄表1。

表1 生物組織中糖類、脂肪、蛋白質(zhì)的檢測(cè)記錄表

該過程要求學(xué)生采用教材提供的常規(guī)方法進(jìn)行檢測(cè)，主要是讓學(xué)生熟悉教科書中實(shí)驗(yàn)操作流程，以應(yīng)對(duì)平時(shí)的練習(xí)作業(yè)以及考試。其次，讓學(xué)生利用自己小組準(zhǔn)備的生物組織為材料，分別檢測(cè)該組織中是否含有淀粉、還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)。這樣可以讓學(xué)生認(rèn)同一種生物組織中一般含有多種有機(jī)化合物，跳出“馬鈴薯只有淀粉、葡萄只有還原糖、花生只有脂肪”的認(rèn)識(shí)局限和誤區(qū)。

對(duì)該部分實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過認(rèn)真預(yù)習(xí)的小組不到10 min就可以完成淀粉、還原糖、蛋白質(zhì)的檢測(cè)。由于學(xué)生徒手切片不熟練脂肪的檢測(cè)，時(shí)間上浪費(fèi)得比較多。

（2）驗(yàn)證討論課所歸納的問題。

①關(guān)于斐林試劑中甲乙液使用順序問題，實(shí)驗(yàn)操作流程、記錄表格設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 斐林試劑甲乙液使用順序問題的探究

通過表1可見，斐林試劑在檢測(cè)還原糖時(shí)，甲、乙液的滴加順序?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果并沒有什么影響。學(xué)生通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)很好地打破了教材設(shè)計(jì)的局限，對(duì)學(xué)生大膽質(zhì)疑。勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神的培養(yǎng)具有非常大的促進(jìn)作用。

② 斐林試劑能否檢測(cè)蛋白質(zhì)？實(shí)驗(yàn)操作流程、記錄表格設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 斐林試劑甲乙液能否檢測(cè)蛋白質(zhì)的探究

在蛋白質(zhì)的鑒定中，先加NaOH溶液的目的是為肽鍵與Cu2+絡(luò)合營(yíng)造堿性的液體環(huán)境。不論是滴加質(zhì)量濃度0.05 g/mL的CuSO4溶液還是0.01 g/mL的CuSO4溶液3滴，先加入的1 mL0.1 g/mL的NaOH溶液都是多量的。所以，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不會(huì)受到影響。通過這一檢驗(yàn)，學(xué)生能夠切實(shí)理解雙縮脲試劑鑒定蛋白質(zhì)的機(jī)理，同時(shí)，有效地提升了學(xué)生的批判性思維。

③能否用蘇丹Ⅲ染液檢測(cè)組織勻漿中是否存在脂肪呢？實(shí)驗(yàn)操作的流程、記錄表格設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 用蘇丹Ⅲ染液能否檢測(cè)組織勻漿中脂肪存在的檢驗(yàn)

蘇丹Ⅲ為紅色粉末狀，易溶于酒精、丙酮、脂肪等有機(jī)溶劑中。蘇丹Ⅲ染色常用的配制方法為：取0.1 g蘇丹Ⅲ粉末，置于20 mL體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精中，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙?。蘇丹Ⅲ染色檢測(cè)脂肪的原理：與酒精相比，蘇丹Ⅲ更易溶于脂肪。所以，當(dāng)含有脂肪的生物組織與蘇丹Ⅲ染料接觸時(shí)，溶解于酒精的蘇丹Ⅲ即脫離酒精而溶于脂肪，使脂肪呈現(xiàn)橘黃色。該過程其實(shí)就是萃取，并沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)教材提供的檢測(cè)方法“將花生制成勻漿檢測(cè)脂肪”不可行。分析其原因可能是：

① 用于溶解蘇丹Ⅲ的溶劑酒精可以和水互溶。當(dāng)清水中滴入蘇丹Ⅲ染液，相當(dāng)于對(duì)蘇丹Ⅲ染液其進(jìn)行了稀釋。溶液顏色自然呈橘黃色。

② 在制備勻漿過程中細(xì)胞被破壞，脂肪以微粒形式溶解在水溶液中。這種情況下加入蘇丹Ⅲ染色，雖然脂肪微粒與蘇丹Ⅲ融合，但基本均勻分散在溶液中，宏觀上觀察不到被染色的脂肪微粒。

5 教學(xué)反思

本實(shí)驗(yàn)教學(xué)以“自主預(yù)習(xí)—發(fā)現(xiàn)問題—分析問題—找出可探究問題—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—得出結(jié)論”為環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)施。真正做到了以學(xué)生為主體，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，對(duì)學(xué)生理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究等科學(xué)精神的養(yǎng)成具有重要意義。