生物教科書(shū)實(shí)驗(yàn)資源的挖掘

張鐵民

生物學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。常做實(shí)驗(yàn)，不僅能讓中學(xué)生的動(dòng)手能力得到鍛煉，更能培養(yǎng)他們科學(xué)的思維方式，進(jìn)而領(lǐng)悟科學(xué)的態(tài)度和精神。新課標(biāo)的要求之一便是，要培養(yǎng)學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)的能力。為此，筆者的一個(gè)重要做法就是，努力挖掘利用生物教科書(shū)中的實(shí)驗(yàn)資源，逐步引導(dǎo)學(xué)生在思維或?qū)嶒?yàn)方面探究的科學(xué)化。

1開(kāi)發(fā)指導(dǎo)性的探究

對(duì)于教科書(shū)中的實(shí)驗(yàn)，若只是進(jìn)行按方取藥式的操作，則很不利于學(xué)生自主探究能力的提升。如果在學(xué)生深入理解課本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，教師進(jìn)行一定程度的指導(dǎo)性探究，則不但能突出學(xué)生的主體地位，也可提高他們的參與意識(shí)，同時(shí)強(qiáng)化他們的實(shí)驗(yàn)思維。

例如，在學(xué)生做完“生物組織中可溶性還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)的鑒定”實(shí)驗(yàn)后，教師可讓不同的學(xué)習(xí)組選做不同的探究實(shí)驗(yàn)：(1)可溶性還原糖鑒定實(shí)驗(yàn)中，選用不同的實(shí)驗(yàn)材料，如大米、青菜葉、蘋(píng)果、橘子，最后的結(jié)果是怎樣的；(2)淀粉、蔗糖、麥芽糖、葡萄糖、果糖的還原性強(qiáng)弱的比較研究；(3)水浴加熱的時(shí)間長(zhǎng)短、溫度高低對(duì)還原糖鑒定實(shí)驗(yàn)的影響；(4)蛋白質(zhì)的鑒定實(shí)驗(yàn)中，如果改變雙縮脲試劑A、B的量的多少、加入順序，探究實(shí)驗(yàn)結(jié)果；(5)利用味精(主要成分是谷氨酸)、催產(chǎn)素(多肽)、雞蛋清作為實(shí)驗(yàn)材料，探究雙縮脲反應(yīng)的原理；(6)植物脂肪和動(dòng)物脂肪的顏色反應(yīng)，是否會(huì)隨狀態(tài)、溫度的不同而不同；(7)探究高等動(dòng)物血液中有無(wú)可溶性還原糖。

雖然實(shí)驗(yàn)的原理與教科書(shū)實(shí)驗(yàn)相同，實(shí)驗(yàn)的操作也與其相似，但是對(duì)學(xué)生而言，這些自主探究的實(shí)驗(yàn)，還是有一點(diǎn)難度的。實(shí)驗(yàn)的選題、方案、分析、結(jié)論都不是現(xiàn)成的，小組成員必須積極思考、積極動(dòng)手、合作交流。

另外，根據(jù)課本中的生物學(xué)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，教師也可從中挖掘出一些指導(dǎo)性的探究課題，作為實(shí)驗(yàn)小組的課外活動(dòng)內(nèi)容。比如，“光合作用的發(fā)現(xiàn)和原理”一節(jié)中，教師可列出下列探究課題：(1)碘蒸氣有毒，不太適合中學(xué)生進(jìn)行操作，應(yīng)如何改進(jìn)?(2)如何證明光合作用需要水?(3)如何證明光合作用需要C0₂(4)實(shí)驗(yàn)的曝光時(shí)間盡量延長(zhǎng)些，對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的變化又將怎樣?

2科學(xué)對(duì)待失敗的探究

生物實(shí)驗(yàn)由于受到多種因素的影響，尤其對(duì)于自主開(kāi)放式的探究，最后很有可能失敗。對(duì)于失敗的實(shí)驗(yàn)，教師應(yīng)該及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析：一方面，找出和排除影響因素；另一方面，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的同時(shí)，可能還有新的發(fā)現(xiàn)，這在科學(xué)史上也不乏其例。

例如，某實(shí)驗(yàn)小組選做了“探究菠菜葉中是否含有大量的還原糖”，失敗后，經(jīng)過(guò)小組討論，認(rèn)為是葉中的色素掩蓋了顏色反應(yīng)。在教師的指導(dǎo)下，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下改進(jìn)：先將菠菜葉放入裝有酒精的燒杯中，水浴加熱，待葉片變?yōu)辄S白色后再做還原糖的鑒定。但是，最后仍然沒(méi)有出現(xiàn)磚紅色。

這時(shí)，教師加入了實(shí)驗(yàn)小組的討論分析，得出兩種可能：一是酒精對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了干擾；二是葡萄糖被消耗完或已轉(zhuǎn)化為淀粉。于是，實(shí)驗(yàn)再次繼續(xù)進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)前，讓菠菜進(jìn)行4 h的光合作用，并且設(shè)計(jì)了2個(gè)實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)1：向試管內(nèi)注入2mL葡萄糖溶液、2mL酒精、2mL斐林試劑，振蕩后，水浴加熱2min左右，觀察試管內(nèi)顏色的變化。

實(shí)驗(yàn)2：將脫色處理后的菠菜葉制成研磨液，取其2mL加入試管，再滴入1－2滴碘液，觀察顏色的變化。

根據(jù)所發(fā)生的現(xiàn)象，最終得出結(jié)論：①酒精不會(huì)干擾斐林試劑與還原糖的反應(yīng)；②菠菜葉中無(wú)大量的還原糖；③菠菜葉光合作用產(chǎn)生的葡萄糖，以淀粉形式儲(chǔ)存。

3開(kāi)展實(shí)驗(yàn)思維的探究

在創(chuàng)造性解決問(wèn)題的過(guò)程中，強(qiáng)調(diào)解決以往從未遇到過(guò)的問(wèn)題，而這些問(wèn)題并不存在統(tǒng)一或唯一的答案。如果學(xué)生不產(chǎn)生疑問(wèn)或產(chǎn)生的疑問(wèn)少了，其思維就會(huì)逐漸狹窄、封閉，進(jìn)而形成消極的思維定勢(shì)，在遇到新情境問(wèn)題時(shí)便會(huì)感到無(wú)從下手。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生在選材、操作、分析等方面，一定會(huì)產(chǎn)生新的疑問(wèn)、設(shè)想或思維火花。此時(shí)，教師要表?yè)P(yáng)這些敢于質(zhì)疑的學(xué)生，鼓勵(lì)所有學(xué)生提出新的見(jiàn)解；同時(shí)，要將有價(jià)值的問(wèn)題記錄下來(lái)，用以開(kāi)展重要的實(shí)驗(yàn)思維的探究。

例如，做完“葉綠體中色素的提取和分離”的實(shí)驗(yàn)，就有學(xué)生就提出了很多問(wèn)題或設(shè)想，如：

(1)是否每一種植物都含有這4種色素?比例怎樣?

(2)除了這4種色素以外，是否還有其他色素?

(3)燒菜時(shí)如果燒過(guò)了，青菜為什么會(huì)變黃?

(4)到了秋天，為什么有的植物葉片變黃，而有的植物葉片變紅?

(5)葉綠素以外的色素分子中，是否含有Mg²⁺?

(6)如何證明碳酸鈣對(duì)色素分子有保護(hù)作用?

(7)造成色素帶不整齊的原因是什么?

(8)為什么色素帶的顏色過(guò)淺?

(9)色素?cái)U(kuò)散的速度與其分子的相對(duì)質(zhì)量有無(wú)關(guān)系?

(10)改變層析液成分的比例，結(jié)果會(huì)怎樣?

對(duì)于學(xué)生提出的這些問(wèn)題，并沒(méi)有必要逐個(gè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)解決。教師可根據(jù)其能否體現(xiàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的邏輯思維，挑選出幾個(gè)，進(jìn)行理論解決。解決過(guò)程中，這些邏輯思維對(duì)學(xué)生產(chǎn)生的潛移默化的影響，這才是實(shí)驗(yàn)最大的收獲。這種邏輯思維的探究，其實(shí)也就是創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

4鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行開(kāi)放式的探究

完全自主的開(kāi)放式探究，通常以某一學(xué)科的課題形式提出。要完成這種課題，往往需要運(yùn)用多學(xué)科的知識(shí)和技能，是對(duì)學(xué)生綜合能力的鍛煉。生物教師必須要跟上新課改的這一變化要求，不僅要在生物這一學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)鉆研，而且要不斷努力拓寬自己在多學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的知識(shí)面。

例如，在有關(guān)酸雨的課題中，酸雨的成因、防治涉及化學(xué)知識(shí)，酸雨的地域性涉及地理知識(shí)、酸雨對(duì)生物生活的影響涉及生物學(xué)知識(shí)；在有關(guān)煙草、茶葉的課題中，其作物的來(lái)源、習(xí)性涉及植物學(xué)知識(shí)，其所含的成分涉及化學(xué)知識(shí)，其對(duì)人體的影響涉及健康知識(shí)，煙草專(zhuān)賣(mài)涉及稅收知識(shí)。

學(xué)生在學(xué)習(xí)有關(guān)生物知識(shí)時(shí)，教師可以將其作為切入點(diǎn)，鼓勵(lì)、引導(dǎo)學(xué)有余力的學(xué)生組成實(shí)驗(yàn)小組，課后進(jìn)行有關(guān)探究，再選擇適合的時(shí)機(jī)，給全班匯報(bào)探究成果。

最后，應(yīng)該肯定，新課改給中學(xué)教育帶來(lái)了新的理念，中學(xué)教育也呈現(xiàn)出新的氣象，但高考的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)由初級(jí)階段的“考大學(xué)”發(fā)展到高級(jí)階段的“考好大學(xué)”。所以，課外實(shí)驗(yàn)資源的開(kāi)發(fā)利用，還是不容樂(lè)觀。這也就要求在課本實(shí)驗(yàn)資源的挖掘利用上，生物教師應(yīng)該多思考、多引導(dǎo)、多鼓勵(lì)。