淺談預實驗在生物實驗教學中的重要性

楊鳳華

新的高考模式越來越注重對學生能力的考查,其中對學生實驗能力的考查體現得尤為突出,所以實驗教學也成了高中生物教學的重頭戲,要成功開設一堂實驗課,預實驗是必不可少的一個備課環節.

所謂預實驗,就是在學生正式實驗之前先做一個實驗,這樣可以為實驗的進一步進行摸索條件,也可以檢驗實驗設計的科學性與可行性,以免由于設計不周,盲目開展實驗而造成人力、物力、財力的浪費.所以預實驗必須要像正式實驗一樣認真進行.

一、通過預實驗為正式試驗選擇最佳實驗材料

一個生物學實驗能否順利進行,實驗現象是否明顯,實驗材料的選擇頗有考究.例如,在進行滲透作用實驗時,如果完全按照課本上的敘述去做,有兩點不夠理想.一是長頸漏斗管內的液柱上升速度太慢,在短時間內根本觀察不到明顯的實驗現象;二是用現成的玻璃紙做半透膜實驗材料,即使等很長時間效果也很差.要解決這些問題,教師課前必須進行預實驗,用幾種半透膜(洋蔥表皮、玻璃紙、豬膀胱、兔膀胱、雞蛋殼膜)進行對比試驗.從而為正式實驗選定最理想的實驗材料.

二、通過預實驗準確地控制無關變量

在實驗過程中,控制無關變量很重要,如果控制不好或者不控制無關變量,就不能得出因變量與自變量之間的必然聯系.例如,在探索生長素類似物促進插條生根的最適宜濃度實驗中,要研究的是不同濃度藥液對插條生根的影響,自變量是生長素類似物的濃度,但其中有許多無關變量都會對實驗結果造成明顯的影響.如處理插條的方法(溶液浸泡法、沾蘸法到底哪種方法更合理);處理插條的時間長短(1小時、1天、1周);同一組實驗所用的植物材料(選一年生枝條還是選兩年生枝條;怎樣選,選擇的依據是什么);經生長素類似物處理之后的插條的培養,培養基的選擇(土培法、沙培法、溶液培養法,哪種方法更方便結果的統計);結果統計的方法(統計根的長度還是根的數目;隔三天統計一次還是隔五天統計一次).要準確地控制好這些無關變量,教師課前不僅要預實驗,而且要經過多次預實驗才能把握準確.

三、通過預實驗發現新的問題,生成新的課程資源

在高考必考的20個實驗中,有許多驗證性實驗,要求學生在明確實驗要求的前提下,遵循“現象明顯,操作方便,程序合理,藥品節約,結論可靠”的實驗設計原則來設計,教師可根據這個原則,幫助學生將這些實驗進行適當延伸,重新設計出探索性的對比實驗,來強化對實驗原理和結果的感性認識.例如,酵母細胞的固定化實驗,如果單純根據實驗指導“按方抓藥”,學生不但做不出任何結果,而且對整個實驗方案不知所云.若教師提前預實驗,就會發現適當改變海藻酸鈉溶液的濃度后,不同濃度的海藻酸鈉溶液做出來的凝膠珠的形狀和顏色有明顯的差異.教師就可以充分利用這個發現,生成新的課程資源,將本實驗設計成探索性對比試驗,將實驗分為以下四組:

第一組:在0.7g海藻酸鈉中加入10ml水來配制;

第二組:在0.7g海藻酸鈉中加入20ml水來配制;

第三組:在0.7g海藻酸鈉中加入30ml水來配制;

第四組:在0.7g海藻酸鈉中加入40ml水來配制.

結果,每組學生做出的凝膠酸顏色和形態都不一樣,有凝膠面條(0.7g海藻酸鈉中加入10ml水),凝膠蝌蚪(0.7g海藻酸鈉中加入20ml水),也有凝膠珠(0.7g海藻酸鈉中加入30-40ml水),顏色有土黃色(0.7g海藻酸鈉中加入10ml水),有米黃色(0.7g海藻酸鈉中加入30ml水),也有白色(0.7g海藻酸鈉中加入40ml水),這樣的結果必然能激發學生的好奇心,通過比較很容易得到結論:海藻酸鈉濃度過高,實驗失敗,海藻酸鈉濃度過低,凝膠球所固定的酵母細胞太多,呈白色.這要比教師空洞的說教更有說服力,更能讓學生接受,也更讓學生難忘.

當然要做到這一點,教師不但要反復預實驗,還要安排少部分學生和教師一起預實驗,以便讓這一部分學生在正式實驗時幫助教師指導其他學生做實驗.

四、通過預實驗幫助學生養成重視實驗程序分析的習慣,以提高實驗設計的能力

加強實驗能力培養,既要重視分析和解釋實驗現象和結果,以及實驗結論推導能力的培養,又要重視設計簡單實驗能力的培養.學生實驗不能單純根據實驗指導“按方抓藥”,而要指導學生理解實驗程序,分析實驗中每一個步驟的作用,每一處處理的意義,以及每個步驟之間的聯系.例如,在驗證“溫度對酶活性的影響實驗”中,正常的實驗設計程序如下:

淀粉淀粉酶

↓↓

各自在所控制的溫度條件下處理一段時間

↓

淀粉與相應溫度的淀粉酶混合

↓

在各自所控制的溫度下保溫一段時間

↓

滴加碘液,觀察顏色變化

其中的每一個步驟都不能少,也不能顛倒,每一個步驟的處理細節各有什么作用,各個步驟之間有什么聯系,要讓學生完全理解并真正接受,教師課前必須做充分的準備,以了解如果哪個步驟的處理細節不妥會出現什么情況,如果步驟顛倒了又會出現什么情況.教師只有事先充分準備,才能應對學生實驗中可能出現的各種情況,才能有針對性地指導學生理解整個實驗程序,幫助學生養成重視程序分析的習慣,提高實驗設計能力.

新的教育理念雖然確立了學生的主體地位,但是教師的主導作用也同樣不容忽視.教師只有通過課前充分的準備,反復的預實驗,才能做到胸有成竹、有的放矢,才能成為一個出色的實驗課堂主導者.

(責任編輯:廖銀燕)