試論高中生物教學(xué)中的“創(chuàng)新型”實(shí)驗(yàn)開(kāi)展

呂田 徐夢(mèng)

摘 要：生物學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，在生物課程當(dāng)中，實(shí)驗(yàn)亦是不可或缺的組成部分。通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察、實(shí)驗(yàn)操作等過(guò)程，學(xué)生能夠直觀地認(rèn)識(shí)到生物學(xué)中的各種概念、原理等，同時(shí)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手能力以及獨(dú)立思考能力等都有重要的意義。隨著現(xiàn)代高中生物教學(xué)要求的不斷提高，對(duì)教師的創(chuàng)新精神提出了更高的要求，即根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)、認(rèn)知特點(diǎn)等，充分利用現(xiàn)代技術(shù)和周圍的教學(xué)資源來(lái)改進(jìn)和創(chuàng)新生物實(shí)驗(yàn)。以“探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”這一實(shí)驗(yàn)為例，對(duì)原有實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出創(chuàng)新型的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法。

關(guān)鍵詞：高中生物;創(chuàng)新型;實(shí)驗(yàn)

在素質(zhì)教育的理念下，學(xué)校教育教學(xué)的目的不只是讓學(xué)生獲得知識(shí)，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，包括觀察、實(shí)踐、思考等多個(gè)方面，使學(xué)生由以往的“接受性”學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)椤疤骄啃浴睂W(xué)習(xí)。生物學(xué)是研究生命及其變化規(guī)律的科學(xué)，其教學(xué)過(guò)程具有更加突出的鮮明性、動(dòng)態(tài)性和生命性。這就要求高中生物教師敢于打破常規(guī)，善于利用自身的知識(shí)、技術(shù)以及身邊的資源來(lái)不斷優(yōu)化和改進(jìn)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使其更加符合學(xué)生的認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)需求，以促進(jìn)高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的提升。

一、“探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”原有實(shí)驗(yàn)的不足

“探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”是“光合作用”一節(jié)中的一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)與生活實(shí)際有著緊密的聯(lián)系，是高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一個(gè)良好素材，能夠培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的能力。但在實(shí)際教學(xué)中，許多高中生物教師按部就班地照著課本內(nèi)容進(jìn)行操作，實(shí)驗(yàn)過(guò)程存在一些不足，對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果產(chǎn)生了較大的影響。

（一）材料制備繁瑣，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)

原實(shí)驗(yàn)在在材料的準(zhǔn)備上，需要取生長(zhǎng)旺盛的綠葉，用打孔器打出小圓形葉片共計(jì)30片，同時(shí)還要注意避開(kāi)大的葉脈，接著要用注射器來(lái)排出小圓形葉片中的氣體，這一實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程需要花費(fèi)大約15分鐘的時(shí)間。再加上小圓形葉片需要進(jìn)行20分鐘左右的光合作用，才會(huì)出現(xiàn)上浮的現(xiàn)象?？傮w來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，教學(xué)效率較低。

（二）無(wú)關(guān)變量（溫度）對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾

實(shí)驗(yàn)中的光源主要采用40W的白熾燈，但白熾燈在發(fā)光的同時(shí)也會(huì)發(fā)熱，三個(gè)小燒杯在接受不同強(qiáng)度光照的同時(shí)，也會(huì)受到不同熱度的影響，在一定程度上會(huì)影響小圓形葉片的光合作用，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程產(chǎn)生干擾。

（三）測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確

在原實(shí)驗(yàn)中，獲得結(jié)論的方法是通過(guò)觀察單位時(shí)間內(nèi)上浮圓葉片的數(shù)目來(lái)判斷光合作用的強(qiáng)弱，測(cè)量結(jié)果容易出現(xiàn)較大的誤差，不夠準(zhǔn)確。

二、“探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

（一）實(shí)驗(yàn)材料創(chuàng)新

在新的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，用水蘊(yùn)草來(lái)代替教材中的菠菜葉子。水蘊(yùn)草又稱蜈蚣草，經(jīng)常被人們作為水族箱的布景植物。全株沉于水中，5%～10%的光強(qiáng)下，生長(zhǎng)迅速，但強(qiáng)烈光照會(huì)使水蘊(yùn)草死亡。因此在臺(tái)燈下即可看見(jiàn)明顯的光合作用現(xiàn)象，反應(yīng)時(shí)間僅需5分鐘。這樣一來(lái)就大大縮短了實(shí)驗(yàn)所需的時(shí)間。

（二）實(shí)驗(yàn)器材創(chuàng)新

考慮到白熾燈的熱量問(wèn)題，這里選擇用LED充電式臺(tái)燈作為光源，其光照強(qiáng)、發(fā)熱量低的特點(diǎn)十分適合本實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，同時(shí)還具有無(wú)需電源插座的特性，使用方便。

（三）檢測(cè)儀器創(chuàng)新

為了更加準(zhǔn)確地觀測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，利用剪刀、502膠水、直尺和一次性輸液器自制了一個(gè)氣體測(cè)量?jī)x。氣體測(cè)量?jī)x以直尺作為載體，利用502膠水將一次性輸液器粘貼到直尺上，使針尖處于直尺0 cm的一側(cè)，輸液器整體處于刻度下方，以便直觀地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。這種自制氣體測(cè)量?jī)x所使用的材料十分常見(jiàn)，且制作方法簡(jiǎn)單易懂，教師可為學(xué)生準(zhǔn)備一定的材料，讓學(xué)生動(dòng)手制作，以達(dá)到人人參與實(shí)驗(yàn)的目的。

（四）檢測(cè)方法創(chuàng)新

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，首先記錄自制氣體測(cè)量?jī)x中液滴的初始位置度數(shù)，然后輕輕搖動(dòng)幾下反應(yīng)器，使附著在葉片上的小氣泡上浮。接著，將氣體測(cè)量?jī)x的針尖迅速插入到反應(yīng)器的塑膠蓋中，緩緩松開(kāi)流速控制器，會(huì)發(fā)現(xiàn)液滴向上移動(dòng)，當(dāng)液滴停止移動(dòng)時(shí)，記錄下新的度數(shù)。兩次度數(shù)的差值就可以代表光合作用的強(qiáng)度。

（五）新實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

1.取材容易，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單

實(shí)驗(yàn)中所用的水蘊(yùn)草、LED充電式臺(tái)燈以及制作氣體測(cè)量?jī)x所用的直尺、一次性輸液器都是常見(jiàn)的材料，容易搜集。

2.實(shí)驗(yàn)的時(shí)間短

輸液導(dǎo)管具有氣密性好、直徑小等特點(diǎn)，光合作用釋放較少的氧氣也會(huì)引起液滴的移動(dòng)。因此，反應(yīng)時(shí)間僅需要5分鐘。

3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯

在較短時(shí)間內(nèi)可以明顯的看到液滴的移動(dòng)現(xiàn)象。

4.測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確

輸液導(dǎo)管的內(nèi)徑可測(cè)，液滴移動(dòng)的距離與導(dǎo)管面積的乘積就是反應(yīng)容器內(nèi)釋放氧氣的量。因此，該儀器既可定性分析不同環(huán)境下光合作用的強(qiáng)弱，也可以粗略測(cè)量出光合作用釋放的氧氣的量。

通過(guò)對(duì)“探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”這一實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新可以看到，生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)并不是一成不變的。在新課程改革的背景下，高中生物教師要敢于打破常規(guī)，發(fā)展自身的教學(xué)能力和創(chuàng)新能力，不斷優(yōu)化和改進(jìn)自身的教學(xué)方式，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率，努力打造出高質(zhì)量、高效率的生物課堂。

參考文獻(xiàn)：

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編輯 杜元元