黃新
生物學科與物理、化學一樣,同屬于實驗類學科,許多現象的呈現大都要通過實驗探究,學生才能體會到真實的生命活動。筆者曾參與組織某地區(qū)面向高中生物教師的實驗操作培訓,下面結合整個培訓過程,談自己的幾點思考。
1 培訓存在問題
在對教師進行培訓的過程中,發(fā)現有很多教師在儀器的使用上存在一定的誤區(qū)。如在進行探究酵母細胞呼吸方式的實驗中,基本上很少有教師會對組裝后的實驗裝置進行氣密性的檢測;利用天平量取牛肉膏蛋白胨時,直接用手抓取砝碼,在溶解過程中,并未將稱量紙一起放入水中,而是用刀直接將紙上的物質挑入水中進行溶解;滴管、量筒、顯微鏡的的使用都存在著錯誤,制作切片時,切的方向就像用刀切菜那樣豎著切;此外高壓蒸汽鍋的使用以及培養(yǎng)基和培養(yǎng)皿的滅菌、菌種的接種等操作都缺乏一定的規(guī)范性。這些問題的出現主要是因為高考取消了實驗考查,再加上實驗課時少與教學進度之間的矛盾,使得大多數學校以在黑板上講實驗取代了真正的實驗操作,從而導致教師的實驗操作隨意性大。
2 培訓策略優(yōu)化
2.1 同一種實驗需提供多種實驗材料,以便教師對不同實驗材料結果的比較
在培訓中發(fā)現,很多教師習慣性地選擇教材中所提供的實驗材料,簡單地按照教材實驗步驟進行重復,沒有創(chuàng)新,很少會選擇新材料進行探索。在實驗過程中若提供一些教材中所沒有的材料,會給教師一種新鮮感,激發(fā)其的探究欲,同時還可以提供一些需要進一步改造的材料。如探究生物膜的滲透作用,教材中給的是玻璃紙,只要注意漏斗與燒杯中所加溶液的種類即可,操作較為簡單,然后用橡皮筋將玻璃紙緊緊地扎在漏斗下方,就可以靜待漏斗中液面的上升,很難達到對教師實驗操作技能的訓練。實際上玻璃紙并不是生物膜,在實驗過程中可提供生鴨蛋和熟鴨蛋兩種鴨蛋讓教師選擇,用于剝離其中的蛋殼膜。有的教師將整個蛋殼去除后獲取,但實際上卻很難獲得完整的蛋殼膜,大都會出現破損,幾乎不能用于實驗的進行;有的教師只是去除下面和上面的部分蛋殼,上面用于插入長頸漏斗,并用橡皮筋扎緊,這樣效果就較為明顯;有的教師選用醋酸泡一會雞蛋,這樣蛋殼就會融化,可獲得完整的蛋殼膜,效果同樣也較為顯著;還有部分教師還利用熟鴨蛋來進行實驗,以與生鴨蛋進行對比;有的教師所剝離的蛋殼膜部分損壞,于是利用良好的一部分進行實驗,效果卻不明顯,為此還展開了激烈的討論,分析影響實驗成敗的關鍵。還有部分教師剛開始認為剝離鴨蛋的蛋殼膜是一件很容易的事情,結果一連剝了多個也未成功,其中不乏教學、科研較為成功的名教師,改變操作之后,才獲得了一定的成功。通過這樣的探究,一方面可鍛煉教師對新材料的操作能力,還可以提高其分析和探究能力。
2.2 不給出具體的實驗步驟,只是給出實驗目的,讓其自己探索
縱觀歷年高考試題,實驗題是一種不可或缺的題型,其中有很多題目是給出實驗目的和眾多的實驗材料和器材,要求學生設計實驗步驟,并對實驗結果的預測和結論進行歸納,這樣的試題學生得分率可以說非常低。因此,在對生物學教師進行實驗培訓的過程中,完全可以按照高考試題的設置,給出一定的實驗材料、試劑和器材,并提出實驗的目的,要求教師自己設置實驗步驟,并利用所提供的材料進行實驗。這樣就會出現不同的教師因實驗步驟不同而帶來不同的實驗結果。并可對此展開討論,尋找出現不同結果的原因,繼續(xù)修改實驗步驟,從而達到很好的培訓效果。如2010年浙江省高考試題:
為研究兔紅細胞在不同濃度NaCl溶液中的形態(tài)變化,請根據以下提供的實驗材料與用具,寫出實驗思路,設計記錄實驗結果及原因分析的表格,并填入相應內容。
材料與用具:兔紅細胞稀釋液、質量分數為1.5%的NaCl溶液、蒸餾水、試管、顯微鏡等。(要求:答題時對NaCl溶液的具體配制、待觀察裝片的具體制作不作要求)
實驗思路:
(1) 。
(2) 設計一張表格,并將預期實驗結果及原因分析填入該表中。
答案:(1) 實驗思路:① 用1.5%的NaCl溶液和蒸餾水,配出質量分數分別為0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%的NaCl溶液;② 取6片載玻片,標記為1~6,滴加適量且等量的紅細胞稀釋液滴在1~6號玻片上,再分別滴加等量的蒸餾水、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%的NaCl溶液;③ 制成臨時裝片持續(xù)觀察紅細胞的形態(tài)變化,并做好記錄。
(2) 實驗結果見表1。
像這樣優(yōu)秀的高考試題,本身就可以用于考查生物學教師的實驗設計和實驗結果的分析能力,在進行實驗培訓時可以完全或部分改編,用于生物學教師的實驗培訓。
2.3 適當加大對試劑配制、規(guī)范化操作的考查
生物學科與化學學科實驗都需要進行一定數量試劑的配制,有的需要按照質量分數,有的需要按照體積分數,還有的需要按照mol/L、g/mL等單位來進行配制,而大多數的試劑是實驗員事先配制好直接提供給學生的,很少需要任課教師親自配制。因此,大多數生物學教師自己動手配制化學試劑的機會就很少了,甚至有些教師都不知道如何進行正確配制一定濃度的溶液。因而在進行實驗培訓的過程中,可適當考查教師的試劑配制和使用方法。如此次進行實驗培訓過程中對DNA粗提取和鑒定實驗中,需要配制2 mol/L和0.14 mol/LNaCL溶液。有的教師在實驗過程中發(fā)現:雞血細胞液在加入蒸餾水之后,經過濾,再向濾液中添加自己配制2 mol/L的NaCL溶液,結果發(fā)現溶液呈現紅色的黏稠物,過濾幾乎不能進行,加水之后實驗結果有了很大的改善。究其原因發(fā)現,其所配置的2 mol/L的NaCL溶液其實是過飽和的NaCL溶液。因為在其試劑瓶底部發(fā)現了大量的尚未溶解的NaCL顆粒,實際上最大的原因就是有些教師配制溶液時,就簡單地誤認為2mol/LNaCL溶液就是飽和的NaCL溶液,就在水中加入過量的NaCL,結果導致實驗結果的失敗。
2.4 加大對其實驗結果分析與保存的考查
結合各類高考與調研試題可知,對學生實驗結果與結論的分析考查較多,要想讓學生在解決這類試題中得心應手,教師必須自身分析透徹,學會從實驗結果中分析成敗的原因。因此,在實驗培訓過程中,需要培訓的教師結合自己的實驗情況,與他人展開分析討論,并可嘗試著通過實驗對分析出的原因進行檢測,并為用于自身今后命制特定的實驗類習題積極準備材料。
如在進行酵母細胞的固定化實驗時,教師在教學實踐中早已銘記凝膠珠各種形狀形成的原因,但并未親自利用實驗加以進行驗證。此次實驗過程的操作中就發(fā)現,剛開始形成的凝膠珠帶有長長的尾巴,培訓教師一起尋找原因。首先從注射器的推進速度和高度來進行分析,排除之后,確定是由于所配置的海藻酸鈉溶液濃度過高所致,于是向其中加入了兩次蒸餾水,滴加后最終形成球形的凝膠珠。但并未到此結束,而是進行了探究凝膠珠形成小尾巴的其他原因,如在固定高度的情況下加快或減慢推進速度以及固定推進速度調整注射高度來進行分析,以判定注射器的高度和推進速度對所形成凝膠珠形狀的影響。也有一些教師認為注射器的高度太大,可能導致凝膠珠呈現為橢球形的錯誤認識進行了實驗認定。教師們還就呈漂浮或懸浮狀態(tài)的凝膠珠形成原因也一一進行了分析。通過一系列的探究讓教師意識到實踐出真知的重要性,加強了廣大生物教師進行實驗教學的意識。
此外,由于自己實驗得出的現象較為真實,若及時保存下來,在今后的課堂教學中,還可以作為第一手的教學素材,甚至還可以成為命題的情景資料。由于是教師自身親歷的結果,向學生介紹的時候,會更具有說服力。對于實驗結果的保存,通??刹捎孟鄼C拍照,拍照的對象既可對肉眼可見的試管或燒杯中宏觀圖像,也可以對顯微鏡下觀察的結果進行拍攝保存。若沒有帶相機,用分辨率較高的手機拍攝也可,此次實驗培訓過程中,大部分教師就是利用自己的手機進行拍攝的,拍攝之后要及時拷貝到自己的電腦上去,以便永久保存,隨時應用。
2.5 寫出培訓小結及反思
反思是一種催化劑,能加速教師的專業(yè)成長,及時寫出自己在實驗培訓中的思考,有助于在今后的實驗教學中培養(yǎng)學生的操作意識和合作意識、積極參與意識和問題意識。培訓教師可以及時寫下自己在實驗過程中所發(fā)現的新問題、探究的結果和過程以及對今后的實驗培訓提出更好的建議,還可以寫下在實驗過程中其他人更好的做法和技巧,以及更合理的分析,留待自己在今后的實驗教學中,設置更多的情景,讓學生進行探究。
此外,還可以定期進行實驗操作的競賽,對參賽教師的實際操作進行及時評價,特別是針對于錯誤的操作,要展開討論。