高中生物實驗的分層教學(xué)

黎靜　關(guān)問文

在傳統(tǒng)的高中生物實驗教學(xué)中，我們的課堂構(gòu)建思路是建立在實驗要素分析的基礎(chǔ)上，即通過分析實驗的目的、原理、材料、步驟、結(jié)果和結(jié)論等，來指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)實驗相關(guān)知識點。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法，都是在老師總結(jié)的基礎(chǔ)上進行的，沒有發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主觀能動性，也沒有更好地突出科學(xué)探究和理性思維等核心素養(yǎng)的培養(yǎng)等。這種分析教學(xué)過程對于高中生物的科學(xué)性教學(xué)是存在很大不足的。

為了更合理地進行學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，筆者在總結(jié)高中生物實驗和實驗考查的基礎(chǔ)上，并結(jié)合學(xué)生智育發(fā)展層次，分析高中生物實驗的學(xué)習(xí)層次有三方面：看得懂;評得了;設(shè)得出。這方面體現(xiàn)了學(xué)生理性思維發(fā)展和科學(xué)探究能力形成的基本規(guī)律，也有助于教師了解學(xué)生對高中生物實驗的掌握情況和實驗探究能力的水平等情況，所以學(xué)生在高中生物實驗學(xué)習(xí)過程中可以利用等級進行自我測評。教師在進行高中生物實驗教學(xué)過程中，也可以借助這三個方面來進行實驗教學(xué)。

一、看得懂

幾乎所有的生物理論都是建立在科學(xué)家的實驗論證基礎(chǔ)上的，所以學(xué)習(xí)生物的基礎(chǔ)是看懂生物實驗的基本思路。這也是我們學(xué)生物實驗，把握高中生物實驗基本原則的基礎(chǔ)。在高中生物教材中，展示了許多科學(xué)家的經(jīng)典實驗，這些經(jīng)典實驗從不同的角度描述了生物實驗的基本形成思路：問題的發(fā)現(xiàn)，假設(shè)的建立，實驗的設(shè)置，結(jié)果的分析，結(jié)論的得出。下面筆者就結(jié)合噬菌體侵染大腸桿菌的實驗來說明如何看懂實驗：

1952年，赫爾希和蔡斯以T2噬菌體為實驗材料，利用放射性同位素標(biāo)記的新技術(shù)，完成了另一個更具說服力的實驗。

赫爾希和蔡斯的實驗是建立在一個前提的基礎(chǔ)上的，這個前提就是關(guān)于噬菌體侵染大腸桿菌的過程和T2噬菌體的化學(xué)組成（60%是蛋白質(zhì)，40%是DNA;僅蛋白質(zhì)分子含有硫元素，而磷元素幾乎都存在于DNA分子中）。了解這個前提，我們才能讀懂赫爾希和蔡斯的實驗思路：用35S是為了標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)，用32P是為了標(biāo)記噬菌體的DNA。被分別標(biāo)記的兩類噬菌體，再次分別侵染細菌的過程中，只有遺傳物質(zhì)才會進入細菌的體內(nèi)繁殖后代。所以我們只要通過觀察究竟是蛋白質(zhì)標(biāo)記的一組，細菌細胞內(nèi)放射性強？還是DNA標(biāo)記的一組，細菌細胞內(nèi)放射性強？通過相互對照，赫爾希和蔡斯發(fā)現(xiàn)DNA被標(biāo)記的一組，細菌細胞內(nèi)，即沉淀物的放射性強，所以該結(jié)果可以說明DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)，進一步可以推出DNA可以作為遺傳物質(zhì)。但是蛋白質(zhì)究竟是否能夠作為遺傳物質(zhì)呢？該實驗無法說明。

赫爾希和蔡斯的實驗建立在一個明確的前提上，并設(shè)置了對照，能夠比較精確的得出相應(yīng)的結(jié)論：DNA可以作為遺傳物質(zhì)。這些實驗在教材中的排布基本是由淺入深，由簡單介紹到復(fù)雜說明，如果論及羅伯特森和斯帕蘭札尼的全部實驗過程，應(yīng)該不是一兩句能夠說明的。

教材的編寫者運用簡介來引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)生物實驗的基本掌握原則：問題的發(fā)現(xiàn)，假設(shè)的建立，實驗的設(shè)置，結(jié)果的分析，結(jié)論的得出。

二、評得了

評得了是學(xué)生在學(xué)習(xí)高中生物實驗原則的基礎(chǔ)上才能進行的。懂得高中生物實驗的基本原則，學(xué)生能夠形成理性懷疑的能力，從而對生物實驗進行合理的評價。在高中生物教材中，分布著一些實驗相關(guān)的技能訓(xùn)練或案例實驗，這些技能訓(xùn)練或案例實驗從不同的角度來考查學(xué)生對生物實驗的評價能力。另外，這些內(nèi)容還可以考查學(xué)生分析材料和運用生物知識解決問題的能力。教師在生物教學(xué)的過程中，可以運用技能訓(xùn)練或?qū)嶒炘u價來引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)點評或考核學(xué)生的生物實驗基本思路的掌握情況。筆者選擇高中生物實驗中的技能訓(xùn)練來對此進行說明：

例1：（必修1第2章第五節(jié)? 技能訓(xùn)練）在本章的學(xué)習(xí)中，我們根據(jù)課本上的實驗指導(dǎo)，完成了糖類、脂肪、蛋白質(zhì)三類物質(zhì)的檢測實驗。結(jié)合該實驗想一想，科學(xué)的設(shè)計實驗方案應(yīng)該注意哪些問題？

這個技能訓(xùn)練的學(xué)習(xí)，能夠引導(dǎo)學(xué)生對生物實驗進行整體性評價：在一個實驗的設(shè)計過程中，我們要注意一些基本原則：1.科學(xué)可行性原則;2.對照性原則;3.隨機性原則;4.可重復(fù)性原則。這些實驗原則是高中生物實驗的基本原則，編寫者安排在必修一，為后期生物實驗的學(xué)習(xí)和運用奠定了基礎(chǔ)。

對于一個實驗的點評，除了原則性問題外，還有實驗依據(jù)的點評、實驗假設(shè)的點評、實驗結(jié)果和結(jié)論的點評等。點評，一方面考查學(xué)生對高中生物實驗基本原則的理解，另一方面是獲取信息的基礎(chǔ)上，運用信息分析和處理問題的能力。另外，評得了生物實驗，為學(xué)生自主設(shè)計生物實驗奠定了良好的基礎(chǔ)。

三、設(shè)得出

看得懂高中生物實驗，就知道生物實驗的基本內(nèi)容包括：問題的發(fā)現(xiàn)，假設(shè)的建立，實驗的設(shè)置，結(jié)果的分析，結(jié)論的得出;也能夠?qū)W習(xí)其他實驗操作者的實驗設(shè)計思路，從而為己所用。評得了高中生物實驗，就知道高中生物實驗的基本原則是：1.科學(xué)可行性原則;2.對照性原則;3.隨機性原則;4.可重復(fù)性原則。從而避免自主設(shè)計實驗過程中犯原則性錯誤。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生可以自主的構(gòu)建實驗，并在實驗操作前及時發(fā)現(xiàn)實驗設(shè)計是否存在原則性錯誤。高中生物實驗設(shè)計的基本內(nèi)容包括實驗選題、實驗?zāi)康拿鞔_、構(gòu)建實驗假說、實驗思路構(gòu)建、預(yù)測實驗結(jié)果、得出實驗結(jié)論等。下面筆者以實驗?zāi)康暮蛯嶒炈悸窞槔f明：

1.實驗?zāi)康某３Ｍㄟ^讀標(biāo)題可以把握實驗?zāi)康目赡艿姆较?，這有利于我們對實驗進行進一步的分析。但除了標(biāo)題外，我們還可以以下列內(nèi)容為依據(jù)，尋找實驗?zāi)康模?/p>

1.2 依據(jù)實驗材料來明確實驗?zāi)康?/p>

每個實驗都會有一些比較特殊的材料，這些材料的出現(xiàn)能夠讓我們更加明確實驗的目的。如何通過實驗材料來看懂生物實驗?zāi)?？下面是幾組實驗的材料：

1.洋蔥或大蔥、蒜（均為二倍體，體細胞中的染色體數(shù)為16），培養(yǎng)皿，濾紙，紗布，燒杯，鑷子，剪刀，顯微鏡，載玻片，蓋玻片，冰箱，卡諾氏液，改良苯酚品紅染液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸溶液，體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精溶液。

該實驗材料中有改良苯酚品紅染液，此藥瓶在高中生物實驗中用于染色體的染色;卡諾氏液用于固定細胞形態(tài);酒精和鹽酸用于解離細胞;還涉及冰箱……和教材實驗聯(lián)系，這些材料是用于觀察或探究低溫誘導(dǎo)數(shù)目變化的實驗。

1.3 根據(jù)實驗步驟來確認(rèn)實驗?zāi)康?/p>

實驗步驟經(jīng)常被用來作為考查學(xué)生實驗探究能力的背景。因為實驗步驟中涉及到實驗的自變量和因變量，所以學(xué)生的探究能力強弱往往可以通過學(xué)生分析實驗步驟中的變量強弱來確認(rèn)。自變量和因變量的明確，實際就是實驗?zāi)康牡拇_定。如：

必修三第一章第二節(jié)《生物體維持pH穩(wěn)定的機制》，該實驗的步驟大致如下：

1.將25mL自來水倒入50mL燒杯中。

……

7.根據(jù)所得數(shù)據(jù)，以酸或堿的滴數(shù)為橫軸，以pH為縱軸，畫出自來水pH變化的曲線。以實線表示加入酸后pH的變化，虛線表示加入堿后的變化。再用其他顏色的線條分別表示生物材料、緩沖液pH的變化情況，也同樣以實線和虛線分別表示加入酸、堿后的變化。

通過該實驗步驟我們應(yīng)該能夠比較明確該實驗的自變量是在自來水加酸加堿前的處理方式：有未處理的、有加酸堿緩沖液的、還有就是兩種生物材料。因變量就是加酸加堿后的pH變化。那么，該實驗的目的應(yīng)該是探究生物體維持pH穩(wěn)定的機制。

1.4 根據(jù)實驗結(jié)果來確認(rèn)實驗?zāi)康?/p>

實驗結(jié)果呈現(xiàn)的是自變量和因變量或自變量和觀測指標(biāo)之間的關(guān)系，所以分析實驗結(jié)果都比較容易分析出實驗的目的。如以下幾種實驗結(jié)果：

例1.圖示為某小組的調(diào)查結(jié)果：

該實驗結(jié)果描述了一個家族的遺傳病患病情況，所以該實驗的目的是是調(diào)查某家族甲、乙兩種遺傳病的遺傳方式。

通過上述分析，我們可以得出確定實驗?zāi)康牡臉?biāo)題一般會添加“觀察、探究、驗證或調(diào)查”這四個詞，來明確實驗?zāi)康?。實驗材料為我們提供了實驗的基本思路，在基本思路中，我們可以逆推出實驗的目的。實驗步驟和實驗結(jié)果或多或少會將自變量和因變量暴露出來。所以要讀懂一個生物實驗，我們不能輕視任何一個細節(jié)，也就是說一個實驗，從實驗標(biāo)題到實驗結(jié)果懂隱含著實驗?zāi)康牡男畔?，把握這些信息，我們就能夠明確實驗的核心?！颈疚南祻V東省“十三五”課題“基于‘先行組織者策略下的高中生物教學(xué)案例研究”（項目編號2018YQJK306）研究成果之一】

責(zé)任編輯 徐國堅