湯向榮+金枝+孫錫英

[摘 要]微型實驗取材方便、操作簡易、耗材少、效果好，在時間緊、任務(wù)重的高中生物課堂教學(xué)和學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)中具有十分重要的作用。通過“改減實驗材料、改進實驗方法、改善實驗細節(jié)”等方面的微型實驗設(shè)計與改進，實現(xiàn)了實驗教學(xué)的隨堂化，提高了課堂實驗教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]微型實驗教學(xué)；微型化理念；高中生物

[中圖分類號] G633.91[文獻標識碼] A[文章編號] 16746058（2017）35008702

“科學(xué)探究”是《普通高中生物學(xué)課程標準》中明確提出的四大生物學(xué)核心素養(yǎng)之一，即“能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實世界中的生物學(xué)問題，針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進行觀察、提問、實驗設(shè)計、方案實施以及結(jié)果的交流與討論的能力”?？茖W(xué)實驗是實施科學(xué)探究、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力、提高生物學(xué)核心素養(yǎng)的重要而有效的途徑。因此，實驗教學(xué)顯得十分重要。現(xiàn)行高中生物人教版教材中，對于學(xué)生實驗，必修教材有31個，選修1教材（江蘇）有6個，其中生化類實驗5個，占13.5%，觀察類實驗有5個，占13.5%。這些學(xué)生實驗在高考或?qū)W業(yè)水平測試中占有相當重要的地位。（見表1）

傳統(tǒng)實驗教學(xué)中，注重標準的儀器設(shè)備、規(guī)范的實驗操作，多偏重于實驗操作的模仿與驗證，同時，因課時緊、任務(wù)重、取材難、操作繁、效果差等原因，教師以演示實驗或講授實驗來代替學(xué)生做實驗的現(xiàn)象較為普遍，嚴重阻礙了學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。微型實驗取材方便、操作簡易、耗材少、效果好，在時間緊、任務(wù)重的高中生物課堂教學(xué)和學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)中具有十分重要的作用。以微型實驗為實驗教學(xué)的載體進行實驗課堂教學(xué)，不僅能讓學(xué)生掌握生物知識，領(lǐng)悟科學(xué)探究的過程與方法，培養(yǎng)學(xué)生的綠色環(huán)保意識，而且能更有效地發(fā)揮實驗教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)中的重要作用。

本文基于微型化理念，闡述高中生物微型實驗在課堂教學(xué)中的一些具體實踐。

一、改減實驗材料，提高實驗效果

精心準備、選擇和設(shè)計實驗材料直接關(guān)系到生物實驗教學(xué)的成功與否，因此，實驗材料準備恰當，是實施好實驗教學(xué)的關(guān)鍵。

1.減少藥劑用量，實現(xiàn)實驗隨堂化

在常規(guī)實驗教學(xué)中，多采用大試管、大劑量藥劑進行學(xué)生分組實驗或演示實驗。如果對這些實驗實施微型化設(shè)計與改進，如改用小試管或點滴板等進行實驗，不僅能大量減少藥劑用量，簡化操作步驟，而且實驗效果理想，便于實現(xiàn)生物實驗教學(xué)隨堂化。

例如，在“檢測生物組織中還原糖和蛋白質(zhì)”的實驗中，試管中加入的待測樣液和斐林試劑及雙縮脲試劑較多，掌握得不好，則會干擾實驗中顯色現(xiàn)象的正常出現(xiàn)，導(dǎo)致實驗失敗。而將實驗進行改進：蘋果去皮，將果肉切成有凹面的薄片，在凹面處滴加2滴斐林試劑，然后在酒精燈火焰上加熱，2～3分鐘后就可在凹面處出現(xiàn)磚紅色，實驗效果明顯。此外，實驗中進行沸水浴加熱時，需較多的熱開水，同時還需要用酒精燈加熱，操作復(fù)雜、耗時長，影響實驗的進度。如將大試管改用小試管，加入的組織樣液和斐林試劑均相應(yīng)減少，則只需少量熱水或用酒精燈直接加熱，所需時間短，實驗效果明顯。

另外，在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”“探究影響酶活性的條件”“生物體維持pH穩(wěn)定的機制”“DNA的粗提取與鑒定”等實驗中，均可采用此法減少實驗藥劑的用量，以達到實驗教學(xué)微型化和隨堂化的目的。

2.改換實驗材料，提高實驗效果

在常規(guī)實驗中，因受到地區(qū)、季節(jié)、操作方法等客觀因素的制約，導(dǎo)致實驗效果不理想或?qū)嶒灢僮鳠┈崳M時太長。因此，因地、因季、因法改換適宜的實驗材料，能簡化操作，提高實驗效果，達到實驗教學(xué)微型化和隨堂化的目的。

例如，對于“DNA的粗提取與鑒定”實驗，教材重點給出的實驗材料是雞血細胞，但以雞血細胞作為實驗材料存在著許多不足與問題，如：①材料，成本昂貴不易獲得；②使用儀器繁多，試劑消耗量大；③實驗步驟煩瑣，學(xué)生操作困難；④實驗時間過長，不能隨堂完成；⑤課前準備時間較長，教師多以講解為主；⑥實驗效果不甚理想。因此，要解決以上問題，改換適宜的實驗材料十分必要。根據(jù)實驗原理，經(jīng)查找資料和多次實驗對比，發(fā)現(xiàn)用香蕉替代雞血細胞，實驗效果比較理想。香蕉是多倍體植物，DNA含量較多，而且材料易得、成本低廉，課前準備方便，更重要的是實驗操作簡便，大大縮短了實驗時間，且實驗現(xiàn)象明顯，能做到微型化和隨堂化實驗教學(xué)。

又如，在做“綠葉中色素的提取和分離”實驗時，用韭菜、蘿卜葉、蒿菜或天竺葵葉代替菠菜葉；在“檢測生物組織中脂肪”的實驗中，用植物油或薄的肥豬肉片取代花生子葉切片，不僅實驗現(xiàn)象明顯、方法簡便、效果好，而且能解決因季節(jié)所造成的實驗材料取材不易的問題。

3.替換實驗藥劑，實現(xiàn)防污環(huán)保

在常規(guī)實驗“綠葉中色素的提取和分離”“DNA的粗提取與鑒定”“觀察DNA和RNA細胞中的分布”中，分別使用了丙酮、苯、石油醚、二苯胺、甲基綠、吡羅紅等有揮發(fā)性和有毒性的化學(xué)藥劑，實驗結(jié)束后又會產(chǎn)生許多實驗廢液，這些化學(xué)藥劑和實驗廢液會對環(huán)境產(chǎn)生一定的污染。而在實驗教學(xué)中如能用適宜的材料替換這些具有毒性的試劑或進行微型實驗以減少實驗中各種化學(xué)溶液的用量，則可以實現(xiàn)減少污染、保護環(huán)境的目的。

二、改進實驗方法，提高實驗效果

常規(guī)實驗中，有些實驗設(shè)計比較復(fù)雜，操作步驟多，費時且實驗效果差，而改進實驗方法，可有效提高實驗效果。如以雞血細胞為實驗材料的“DNA的粗提取與鑒定”實驗，除了用香蕉、花椰菜等植物替換雞血細胞做實驗材料外，還可通過使用微型研磨過濾器改進DNA的提取方法與步驟，簡化實驗過程，提高實驗效果。

又如，對于“用樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度”的實驗，一般教師會帶領(lǐng)學(xué)生到室外草坪上進行，但實驗過程中，一因戶外場地大，難以把控教學(xué)秩序；二因?qū)W生分散調(diào)查，教師不能及時糾正學(xué)生在實驗中的錯誤操作，很難達成教學(xué)目標。為此，可設(shè)計成室內(nèi)微型實驗進行教學(xué)。

（1）請學(xué)生閱讀課本實驗內(nèi)容；（2）將學(xué)生分成若干小組，每組分發(fā)一張A4紙，紙上分別印有圖1和表2的相關(guān)內(nèi)容；（3）讓學(xué)生使用樣方法調(diào)查圖1所示的某種雙子葉植物的種群密度（圖1中一個黑點表示一棵雙子葉植物）；（4）將實驗數(shù)據(jù)填入表2，計算出某種雙子葉植物的種群密度。

三、改善實驗細節(jié)，提高實驗效果

常規(guī)實驗中，有些實驗操作要求較高，學(xué)生達不到要求則觀察不到實驗現(xiàn)象，如在“檢測生物組織中的脂肪”實驗中，教材給出的實驗材料是花生子葉，要求學(xué)生手工切片和利用顯微鏡進行觀察。但實驗過程中因花生子葉不易切薄，耗時多，嚴重影響了實驗效果。而將花生子葉更換為植物油或薄的肥豬肉片，先在濾紙上滴1～2滴植物油，然后在其上滴1～2滴蘇丹Ⅲ或蘇丹Ⅳ；或者在薄的肥豬肉片上滴1～2滴蘇丹Ⅲ或蘇丹Ⅳ，然后再進行其他步驟的操作，整個實驗操作簡單，費時少且實驗現(xiàn)象明顯。

又如，在“綠葉中色素的提取和分離”實驗中，色素濾液可用滴管來裝取，再將細管拉成尖嘴，既可防止濾液揮發(fā)，又可用來劃濾液線，2毫升濾液可供十幾個組的學(xué)生連續(xù)使用，微型實驗的省時高效得到了充分體現(xiàn)。

四、教學(xué)反思

微型實驗雖然有許多優(yōu)點，但在教學(xué)中也存在一些不足，需要加以注意。

1.某些微型實驗設(shè)計因?qū)嶒灧椒ê筒僮鞑襟E的簡化與修改，會使實驗操作的規(guī)范性缺失，進而會導(dǎo)致學(xué)生實驗技能操作的實踐與訓(xùn)練的缺失，不利于學(xué)生動手實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)和提高。

2.某些微型實驗設(shè)計因修改后與教材內(nèi)容有著較大的差異，導(dǎo)致學(xué)生對課本中相關(guān)實驗內(nèi)容和操作步驟的學(xué)習(xí)缺失，不利于學(xué)生對相應(yīng)知識的掌握，使其在相關(guān)實驗內(nèi)容的考試中失分。因此，有條件的學(xué)校還是有必要對相應(yīng)的課本實驗進行規(guī)范性學(xué)習(xí)和操作。

3.微型實驗適用于生化類實驗，而微型實驗的設(shè)計要符合學(xué)生的認知規(guī)律。對于實驗難度大、學(xué)生操作困難的實驗，則不太適合用微型實驗。endprint