生物教科書實驗資源的挖掘

張鐵民

生物學是一門以實驗為基礎的自然科學。常做實驗，不僅能讓中學生的動手能力得到鍛煉，更能培養他們科學的思維方式，進而領悟科學的態度和精神。新課標的要求之一便是，要培養學生自主探究學習的能力。為此，筆者的一個重要做法就是，努力挖掘利用生物教科書中的實驗資源，逐步引導學生在思維或實驗方面探究的科學化。

1開發指導性的探究

對于教科書中的實驗，若只是進行按方取藥式的操作，則很不利于學生自主探究能力的提升。如果在學生深入理解課本實驗的基礎上，教師進行一定程度的指導性探究，則不但能突出學生的主體地位，也可提高他們的參與意識，同時強化他們的實驗思維。

例如，在學生做完“生物組織中可溶性還原糖、脂肪、蛋白質的鑒定”實驗后，教師可讓不同的學習組選做不同的探究實驗：(1)可溶性還原糖鑒定實驗中，選用不同的實驗材料，如大米、青菜葉、蘋果、橘子，最后的結果是怎樣的；(2)淀粉、蔗糖、麥芽糖、葡萄糖、果糖的還原性強弱的比較研究；(3)水浴加熱的時間長短、溫度高低對還原糖鑒定實驗的影響；(4)蛋白質的鑒定實驗中，如果改變雙縮脲試劑A、B的量的多少、加入順序，探究實驗結果；(5)利用味精(主要成分是谷氨酸)、催產素(多肽)、雞蛋清作為實驗材料，探究雙縮脲反應的原理；(6)植物脂肪和動物脂肪的顏色反應，是否會隨狀態、溫度的不同而不同；(7)探究高等動物血液中有無可溶性還原糖。

雖然實驗的原理與教科書實驗相同，實驗的操作也與其相似，但是對學生而言，這些自主探究的實驗，還是有一點難度的。實驗的選題、方案、分析、結論都不是現成的，小組成員必須積極思考、積極動手、合作交流。

另外，根據課本中的生物學經典實驗，教師也可從中挖掘出一些指導性的探究課題，作為實驗小組的課外活動內容。比如，“光合作用的發現和原理”一節中，教師可列出下列探究課題：(1)碘蒸氣有毒，不太適合中學生進行操作，應如何改進?(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)實驗的曝光時間盡量延長些，對照組和實驗組的變化又將怎樣?

2科學對待失敗的探究

生物實驗由于受到多種因素的影響，尤其對于自主開放式的探究，最后很有可能失敗。對于失敗的實驗，教師應該及時引導學生進行分析：一方面，找出和排除影響因素；另一方面，總結經驗教訓的同時，可能還有新的發現，這在科學史上也不乏其例。

例如，某實驗小組選做了“探究菠菜葉中是否含有大量的還原糖”，失敗后，經過小組討論，認為是葉中的色素掩蓋了顏色反應。在教師的指導下，實驗進行了如下改進：先將菠菜葉放入裝有酒精的燒杯中，水浴加熱，待葉片變為黃白色后再做還原糖的鑒定。但是，最后仍然沒有出現磚紅色。

這時，教師加入了實驗小組的討論分析，得出兩種可能：一是酒精對實驗產生了干擾；二是葡萄糖被消耗完或已轉化為淀粉。于是，實驗再次繼續進行。實驗前，讓菠菜進行4 h的光合作用，并且設計了2個實驗。

實驗1：向試管內注入2mL葡萄糖溶液、2mL酒精、2mL斐林試劑，振蕩后，水浴加熱2min左右，觀察試管內顏色的變化。

實驗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。

根據所發生的現象，最終得出結論：①酒精不會干擾斐林試劑與還原糖的反應；②菠菜葉中無大量的還原糖；③菠菜葉光合作用產生的葡萄糖，以淀粉形式儲存。

3開展實驗思維的探究

在創造性解決問題的過程中，強調解決以往從未遇到過的問題，而這些問題并不存在統一或唯一的答案。如果學生不產生疑問或產生的疑問少了，其思維就會逐漸狹窄、封閉，進而形成消極的思維定勢，在遇到新情境問題時便會感到無從下手。

實驗過程中，學生在選材、操作、分析等方面，一定會產生新的疑問、設想或思維火花。此時，教師要表揚這些敢于質疑的學生，鼓勵所有學生提出新的見解；同時，要將有價值的問題記錄下來，用以開展重要的實驗思維的探究。

例如，做完“葉綠體中色素的提取和分離”的實驗，就有學生就提出了很多問題或設想，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)燒菜時如果燒過了，青菜為什么會變黃?

(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)如何證明碳酸鈣對色素分子有保護作用?

(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淺?

(9)色素擴散的速度與其分子的相對質量有無關系?

(10)改變層析液成分的比例，結果會怎樣?

對于學生提出的這些問題，并沒有必要逐個進行實驗來解決。教師可根據其能否體現科學實驗的邏輯思維，挑選出幾個，進行理論解決。解決過程中，這些邏輯思維對學生產生的潛移默化的影響，這才是實驗最大的收獲。這種邏輯思維的探究，其實也就是創新思維的培養。

4鼓勵學生進行開放式的探究

完全自主的開放式探究，通常以某一學科的課題形式提出。要完成這種課題，往往需要運用多學科的知識和技能，是對學生綜合能力的鍛煉。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科領域內鉆研，而且要不斷努力拓寬自己在多學科領域內的知識面。

例如，在有關酸雨的課題中，酸雨的成因、防治涉及化學知識，酸雨的地域性涉及地理知識、酸雨對生物生活的影響涉及生物學知識；在有關煙草、茶葉的課題中，其作物的來源、習性涉及植物學知識，其所含的成分涉及化學知識，其對人體的影響涉及健康知識，煙草專賣涉及稅收知識。

學生在學習有關生物知識時，教師可以將其作為切入點，鼓勵、引導學有余力的學生組成實驗小組，課后進行有關探究，再選擇適合的時機，給全班匯報探究成果。

最后，應該肯定，新課改給中學教育帶來了新的理念，中學教育也呈現出新的氣象，但高考的競爭已經由初級階段的“考大學”發展到高級階段的“考好大學”。所以，課外實驗資源的開發利用，還是不容樂觀。這也就要求在課本實驗資源的挖掘利用上，生物教師應該多思考、多引導、多鼓勵。