于 永 田洪民

（1山東省日照市嵐山區(qū)教研室 山東日照 276800 2山東省日照市教育科學(xué)研究中心 山東日照 276826）

在科學(xué)史上，生物學(xué)概念本質(zhì)上是由觀察、實驗、結(jié)果分析、總結(jié)歸納建立的。教學(xué)中，一些教師認(rèn)為關(guān)注科學(xué)概念的形成，教師就可多講一些知識，少搞探究活動，這是一種誤解［1］。用實驗驅(qū)動生物學(xué)概念的形成，是讓學(xué)生感受科學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法，像科學(xué)家那樣通過質(zhì)疑、批判、實證，最終理解概念?！傲鲃拥慕M織——血液”一節(jié)，處于承上啟下的重要地位，是消化和呼吸的延續(xù)，又是循環(huán)與免疫的基礎(chǔ)。以往教學(xué)僅有1個實驗“用顯微鏡觀察人血的永久涂片”，概念的形成略顯倉促，缺少探究與實證。筆者借鑒還原主義思想，利用7個實驗層層遞進，引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑、驗證、歸納得出血液不同層級的概念，并建立概念之間有意義的聯(lián)系。通過調(diào)查問卷和概念圖紙筆測試，發(fā)現(xiàn)實驗驅(qū)動教學(xué)方式能有效促成學(xué)生對概念的理解，建立概念群。

1 教學(xué)過程

1.1 教學(xué)流程圖解（圖1）

圖1 教學(xué)流程圖

教學(xué)從分離血液成分入手，抽絲剝繭，探索血液、血漿、血細胞的組成，探究紅細胞結(jié)構(gòu)與功能的適應(yīng)性，滲透生物學(xué)的基本觀點，了解生物學(xué)研究的基本方法；層層遞進，通過系列化實驗，連續(xù)觸發(fā)一個個概念，最終建立一個有意義連接的概念結(jié)構(gòu)。

1.2 實驗環(huán)節(jié)記錄

實驗1：加熱血液，觀察燒瓶內(nèi)壁是否有水珠，思考血液中含有什么物質(zhì)。分析想象：血液含有水。

實驗2：用移液器取1 mL純凈水和血液（羊血），用電子天平稱量，重復(fù)3次。數(shù)值記錄如表1，分析數(shù)據(jù)：血液含有密度大于水的物質(zhì)。

表1 1 mL純凈水和血液（羊血）質(zhì)量比較

實驗3：已知血液含有不同密度物質(zhì)，啟發(fā)學(xué)生利用離心方法將血液進一步分離。該實驗由教師演示，在課前開始離心分離血液：3 000 r/min，20 min，每支試管注入血液 5 mL，共 6管（圖2）。教師提問：①觀察血液有幾層，分別什么顏色？②類比河沙沉淀，推測不同血層密度大小關(guān)系。

圖2 血液分層

實驗4：血漿中是否含有蛋白質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生進行血漿中蛋白質(zhì)的鑒定實驗。提供信息：蛋白質(zhì)遇到雙縮脲試劑會發(fā)生紫色反應(yīng)。

吸取少量血漿等量滴入2支刻度試管中，稀釋至2 mL，加入2 mL 0.1 g/mL的氫氧化鈉溶液，震蕩。一支試管加入2滴0.01 g/mL的硫酸銅，另外一支試管不加硫酸銅作為顏色對比。加入硫酸銅后有明顯紫色，證明血漿中含有蛋白質(zhì)。

實驗5：細胞是生命功能的基本單位，啟發(fā)學(xué)生質(zhì)疑：血液中是否含有細胞？教師演示涂片制作，學(xué)生用顯微鏡觀察3個血層中是否含有細胞：用毛細吸管依次從3個血層吸取液體，分別制成涂片。中間血層用美藍染色劑染色。指導(dǎo)學(xué)生觀察：①3個血層，是否都存在細胞？不同血層的細胞在結(jié)構(gòu)、形態(tài)上是否相同？觀察結(jié)果：紅細胞呈兩面凹的圓盤狀，白細胞體積較大，形狀不規(guī)則，有細胞核。②提出問題，作出假設(shè)，分小組展開討論，例如：紅細胞為什么在最下層？紅細胞為什么是兩面凹的圓盤狀？紅細胞為什么數(shù)量最多？白細胞為什么邊緣不規(guī)則？白細胞為什么有細胞核？紅細胞為什么沒有細胞核？

實驗6：小組探究活動：為什么紅細胞是兩面凹的圓盤狀。將紅色氣球提前注入200 mL清水，讓學(xué)生嘗試將氣球捏成兩面凹狀。教師根據(jù)學(xué)生活動情況，進行啟發(fā)性提問：①水的體積是一定的，中央捏凹后數(shù)字“123”大小發(fā)生什么改變？氣球的表面積變大還是變??？（圖3）②兩面凹的形狀，S/V的比例變大還是變?。績擅姘嫉慕Y(jié)構(gòu)在功能上有何優(yōu)點？③根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，討論紅細胞可能具有什么功能？

圖3 充水氣球凹陷后表面變化

實驗7：血液能夠運輸氧氣，將不同氣體通入血液，會發(fā)生什么現(xiàn)象，教師演示血液通氣實驗：準(zhǔn)備3支試管，分別加入等量含有抗凝劑的血液。1號試管為對照，2號、3號分別通入CO2和O2，O2用過氧化氫制取，CO2由學(xué)生吹氣獲取，觀察顏色變化（結(jié)果如表2）。教師提問：①通入O2后，血液顏色發(fā)生了什么變化？說明O2多的時候，紅細胞容易與O2發(fā)生結(jié)合還是分離？②通入人體呼出氣體后，血液顏色發(fā)生了什么變化？說明O2少的時候，紅細胞容易與O2發(fā)生結(jié)合還是分離？

表2 血液通入不同氣體后顏色變化

2 教學(xué)反思

2.1 材料與藥品的準(zhǔn)備 需嚴(yán)格規(guī)范各種溶液的濃度及滴加順序，避免一步差池滿盤皆輸。抽取血液分層液體時，可先將血漿抽除，再吸取白細胞，吸取白細胞時，要緩慢吸取，避免吸入紅細胞。

2.1.1 血液收集 結(jié)合材料易取性、易保存性，最終以羊血為實驗材料?？鼓齽椋?.109 mol/L草酸鈉，抗凝劑與血液量之比為 1∶9［2］。在帶密封蓋的收集瓶中提前加入草酸鈉溶液，將收集瓶放到肉類食品加工廠，請屠宰師傅幫助灌裝。盡量選擇大小合適瓶子，要求師傅一次性灌滿。

2.1.2 試劑配制 雙縮脲試劑：硫酸銅0.01 g/mL，氫氧化鈉0.1 g/mL。試管加入3滴血漿，將血漿用純凈水稀釋2 mL后，先加入2mL氫氧化鈉溶液震蕩，再加入0.01 g/mL硫酸銅溶液2滴，現(xiàn)象若不明顯可以再次滴加硫酸銅溶液，直至有明顯紫色反應(yīng)發(fā)生為止。

美藍試劑：A液：亞甲基藍 0.6 g，95%酒精30 mL；B液：氫氧化鉀0.01 g，蒸餾水 100 mL。分別配制A液和B液，配好后混合即可。白細胞涂片標(biāo)本風(fēng)干后，滴加美藍試劑浸潤1～2 min，用蒸餾水沖洗，觀察。

2.2 血液概念形成的分析 實驗1、實驗2提供感性的體驗，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，降低認(rèn)知難度。實驗?zāi)康模悍治鲅撼煞帧⑿再|(zhì)，從總體掌握血液特點。血液中有水，而密度又大于水，啟發(fā)學(xué)生思考血液中一定有比水密度大的物質(zhì)。借鑒還原主義思想，根據(jù)血液有不同密度組分，引領(lǐng)學(xué)生使用離心技術(shù)，將復(fù)雜的物質(zhì)分離出簡單物質(zhì)進行研究。

實驗5是讓學(xué)生借助工具發(fā)現(xiàn)紅細胞和白細胞，而不是被告知血液中有白細胞和紅細胞；讓學(xué)生通過觀察提出問題，作出解釋，而不是僅僅比較紅細胞和白細胞的區(qū)別。實驗6，小組活動探究紅細胞結(jié)構(gòu)：學(xué)生由結(jié)構(gòu)特點推測功能特征，滲透生物學(xué)的基本觀點：結(jié)構(gòu)與功能的適應(yīng)性。實驗7，讓學(xué)生觀察血液顏色變化，啟發(fā)學(xué)生思考：引起顏色變化的氣體，引起顏色變化的細胞，進而引出血紅蛋白的概念。整個教學(xué)過程，通過環(huán)環(huán)相扣的實驗，學(xué)生建立一個相對完整的概念結(jié)構(gòu)（圖4，“*”表示將要學(xué)習(xí)的概念）。

圖4 血液概念圖

3 教學(xué)研究

實驗驅(qū)動概念的教學(xué)，首先要對所學(xué)概念進行選擇，明確實驗的功能和定位，選擇最有利于學(xué)生概念形成的實驗內(nèi)容和實驗組織方式。設(shè)計教學(xué)流程時，關(guān)注學(xué)生知識體系中已有的發(fā)展點，學(xué)習(xí)過程中認(rèn)知的障礙點，用實驗引發(fā)質(zhì)疑，用實驗進行探索、驗證。對實驗內(nèi)容和流程，可在不同班級進行教學(xué)對比；通過測評、問卷等方式了解實驗在概念教學(xué)中的效果，從而不斷改進教學(xué)設(shè)計。

教師可從裝置改進、材料篩選、藥品選擇、流程優(yōu)化4個維度上不斷改進實驗 ，簡化實驗操作，提高實驗的可重復(fù)性，并做好實驗記錄。還要注意檢查實驗關(guān)鍵環(huán)節(jié)，例如血液的新鮮度，抽取白細胞的操作等。基于實驗的概念教學(xué)研究思路可概括如圖5。

生物學(xué)教師要將課堂建設(shè)成模擬科學(xué)研究的殿堂，教學(xué)過程是對科學(xué)探索的濃縮，是將最精彩、最激動人心的事實提煉、升華得以展現(xiàn)的過程?！霸谀撤N意義上說，探究也是科學(xué)的本質(zhì)之一。因此教師必須重視并上好那些通過探究活動學(xué)科學(xué)的科學(xué)課。要展示探究過程，不要簡單給學(xué)生以結(jié)論，讓學(xué)生體悟像科學(xué)家那樣思考和工作。”［4］少些死記硬背，少些單調(diào)重復(fù)的機械訓(xùn)練，就有足夠的時間開展實驗教學(xué)；教師備課充分些，動手能力強一些，就能讓實驗教學(xué)開花結(jié)果，在學(xué)生心田播下科學(xué)的種子。

圖5 實驗驅(qū)動概念教學(xué)的研究思路［3］

根據(jù)調(diào)查問卷和概念圖紙筆測試發(fā)現(xiàn)：實驗驅(qū)動模式能夠顯著提高學(xué)生學(xué)習(xí)概念的興趣，幫助學(xué)生建立概念之間有意義的聯(lián)系，促成學(xué)生對概念的理解性學(xué)習(xí)。由于研究水平有限，研究時間較短，以實驗驅(qū)動生物學(xué)概念形成的教學(xué)，仍有許多有趣的研究視角值得探索，有些教學(xué)效果需要長期跟蹤分析才能證明?？傊瑢嶒烌?qū)動模式的研究值得生物學(xué)教育工作者給予更深入、更廣泛的研究和討論。