對(duì)生物實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)和創(chuàng)新研究，提高生物教學(xué)的有效性

摘要 對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)的動(dòng)植物、微生物材料進(jìn)行不斷的設(shè)計(jì)與改善，并對(duì)現(xiàn)在教材中一些不合理實(shí)驗(yàn)操作加以改進(jìn)和創(chuàng)新。教材中的有些知識(shí)以小實(shí)驗(yàn)的形式呈現(xiàn)出來(lái)，更容易理解。讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)不同實(shí)驗(yàn)的魅力，感受生物學(xué)習(xí)的樂(lè)趣！

關(guān)鍵詞 生物材料 白花變色 向光性 滲透作用

中圖分類(lèi)號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B

1.研究的目的

課程標(biāo)準(zhǔn)所倡導(dǎo)的探究性學(xué)習(xí)，有許多探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行的。實(shí)驗(yàn)教學(xué)就需要對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室、基本的實(shí)驗(yàn)器材和條件，還有實(shí)驗(yàn)的動(dòng)植物、微生物材料不斷地設(shè)計(jì)與改善。

通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)教材中一些實(shí)驗(yàn)操作不太合理，需加以改進(jìn)和創(chuàng)新。教材中的有些知識(shí)可以以小實(shí)驗(yàn)的形式呈現(xiàn)出來(lái)，更容易理解。

2.研究方法

（1）資料法。廣泛搜集、閱讀、研究高中生物實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的實(shí)例，從中借鑒經(jīng)驗(yàn)。

（2）經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法。及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，概括提煉出可供多實(shí)驗(yàn)改進(jìn)借鑒的一般“原則”和“方法”。

3.研究過(guò)程

3.1激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)

興趣和好奇心是一個(gè)人有沒(méi)有創(chuàng)新能力最基礎(chǔ)的條件，在高中生物教學(xué)中激發(fā)學(xué)生對(duì)生物課和生物實(shí)驗(yàn)的興趣和好奇心，是培養(yǎng)學(xué)生興趣的源泉。教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入經(jīng)典生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、生活中趣味小實(shí)驗(yàn)，可激發(fā)學(xué)生的興趣，并要易理解教科書(shū)中的知識(shí)，如白花變色、向光性激素調(diào)節(jié)等。

（1）白花變色。

準(zhǔn)備一個(gè)干凈的玻璃瓶，倒入半瓶紅墨水，再剪取有葉和白色花的植物枝條，插入瓶中，放在陽(yáng)光下。0.5h后，花瓣和葉脈都會(huì)呈現(xiàn)紅色。

取出枝條，用刀片橫向切下一段，可以看到截面上出現(xiàn)的一些紅色細(xì)點(diǎn)，把莖縱向切開(kāi)就可以看到一些紅色的線(xiàn)，這叫維管束。植物的莖就是通過(guò)維管束來(lái)輸送水分和養(yǎng)料的。把植物枝條插入紅墨水中，由于葉片和花瓣的蒸騰作用，紅色墨水就會(huì)自下而上逐漸延伸到葉脈和花瓣中。

（2）向光性激素調(diào)節(jié)：

先把4顆剛剛發(fā)芽的種子放在一張吸水性較好的紙上，再把它們輕輕地夾在兩塊玻璃之間，用細(xì)線(xiàn)捆綁好。把夾有發(fā)芽種子的玻璃片豎在陽(yáng)臺(tái)的水盆中，使種子得到水分繼續(xù)發(fā)育成幼苗。以后每隔3d把玻璃轉(zhuǎn)一個(gè)方向豎在水盆中。這樣轉(zhuǎn)了幾次后你就會(huì)發(fā)現(xiàn)幼苗的根總是向下生長(zhǎng)而莖葉總是向上生長(zhǎng)。這說(shuō)明植物具有定向運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，這和地球所具有的巨大吸引力有關(guān)。

（3）滲透作用——以糖引水。

把蘋(píng)果上端的果皮削去，用刀挖成一個(gè)倒圓錐形的洞窩，使圓錐狀洞窩的尖端開(kāi)口，恰好位于蘋(píng)果的另一端。按大口朝上小口向下的方向懸放蘋(píng)果。注意觀(guān)察蘋(píng)果底部開(kāi)口處，半天也不見(jiàn)有水分流出。

這時(shí)，若把白砂糖（或食鹽等）均勻?yàn)⒃诙锤C里面，馬上就會(huì)看到錐面上神奇地出現(xiàn)了水分。水分漸漸匯聚于底，“塞”滿(mǎn)開(kāi)口。約20min左右，一顆晶瑩透亮的水珠自然滴落下來(lái)。此后，水分便不斷地滲出、流淌、滴下。砂糖為何能“引”水嗎？蘋(píng)果洞窩里面有少許水分，將糖灑到上面，砂糖溶化，形成一層高濃度的溶液。因?yàn)樘O(píng)果細(xì)胞液的濃度較低，于是水分就從低濃度的蘋(píng)果細(xì)胞液里滲透到外面的糖液里，然后匯聚成“水流”。

（4）根生長(zhǎng)最快的部位。

首先浸泡玉米種子，經(jīng)過(guò)2d的時(shí)間，玉米開(kāi)始萌發(fā)，進(jìn)行幼根的培養(yǎng)。將一個(gè)塑料杯蓋戳上小孔，把9粒玉米的根部置于杯蓋上的小孔部位，保證根垂直向下，杯內(nèi)倒入清水，讓水面剛好接觸玉米根，把裝置放在溫度適宜的地方，培養(yǎng)大約3d。這時(shí)，幼根已長(zhǎng)到2cm左右，將挑選好的3條幼根放在坐標(biāo)紙上，用碳素筆輕輕地自幼根尖端向上劃1條線(xiàn)。注意在劃線(xiàn)時(shí)不要將根毛碰掉。

3.2實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)步驟的創(chuàng)新

傳統(tǒng)的做法是學(xué)生依照教材上的實(shí)驗(yàn)方法和步驟，一步步地操作，最終得出結(jié)論，毫無(wú)創(chuàng)造性而言。實(shí)驗(yàn)材料多樣化，力求創(chuàng)新。同一個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以準(zhǔn)備不同的實(shí)驗(yàn)材料。比如葉綠素的提取和分離實(shí)驗(yàn)中（教材上所選的實(shí)驗(yàn)材料是菠菜），準(zhǔn)備了菠菜、甜菜葉、蘿卜葉等。在選取多種實(shí)驗(yàn)材料的過(guò)程中，培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)散性思維；用多種材料反復(fù)的實(shí)驗(yàn)中，使學(xué)生熟練了實(shí)驗(yàn)操作的基本技能；在面對(duì)不同實(shí)驗(yàn)材料出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，也使學(xué)生學(xué)會(huì)了從不同的角度去分析與歸納；

如：“光合作用產(chǎn)生氧氣”，用金錢(qián)蓮代替天竺葵進(jìn)行光合作用相關(guān)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)就可以解決光合作用的條件、原料和產(chǎn)物，使光合作用的知識(shí)及相關(guān)實(shí)驗(yàn)更有連貫性。將光合作用實(shí)驗(yàn)有效整合，一個(gè)實(shí)驗(yàn)就能驗(yàn)證出光合作用的原料之一二氧化碳及兩種產(chǎn)物：淀粉（有機(jī)物）和氧氣。這樣極大地節(jié)約課堂效率，使知識(shí)更具連貫性和邏輯性，便于科學(xué)思維的養(yǎng)成。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

第一步：在2號(hào)、3號(hào)空塑料瓶中加入清水1.5L。3號(hào)瓶中，加入碳酸鈉溶液1.5，（因?yàn)樘妓徕c與酸會(huì)產(chǎn)生二氧化碳）。

第二步：分別在3個(gè)瓶中裝入葉大小相同片數(shù)一樣的金錢(qián)蓮，然后將3個(gè)瓶子都放黑暗處24h，將原有的淀粉運(yùn)走耗盡。

第三步：2號(hào)和4號(hào)瓶去掉黑套放在光下3-4個(gè)小時(shí)，3號(hào)繼續(xù)不見(jiàn)光。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)整合和改進(jìn)，提高課堂效率，增強(qiáng)光合作用實(shí)驗(yàn)的直觀(guān)性。

3.3將較難理解的知識(shí)，改為直觀(guān)的實(shí)驗(yàn)

在上“綠色植物參與水循環(huán)”這節(jié)課時(shí)，課本116頁(yè)中提到蒸騰作用能夠提高大氣濕度，增加降水。植物的莖葉承接著雨水，能夠大大減緩雨水對(duì)地面的沖刷，樹(shù)林中的枯枝落葉就像一層厚厚的海綿，能夠吸納大量的雨水，也使得雨水更多地滲入地下，補(bǔ)充地下水。植被會(huì)對(duì)土壤會(huì)起到蓄水作用嗎？為什么說(shuō)一片森林就是一座綠色水庫(kù)？

（1）把等重量的沙和森林處的土壤曬干。

（2）倒入等量的水，看流出水的量的多少情況。

植物到底能不能保持水土？

（1）長(zhǎng)滿(mǎn)根系發(fā)達(dá)的小麥苗的沙土，裸露的沙土。

（2）將擺放沙土的平盤(pán)與平面呈45°的斜坡斜放，勻速?gòu)?0cm高的一側(cè)澆等量的水，另一側(cè)收集沙量和水量。

通過(guò)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的對(duì)照，證明了根系發(fā)達(dá)的植物更易保持水土。植物的密度也會(huì)影響土壤保持水土的能力。這樣，教師把書(shū)上抽象的文字形象化，使學(xué)生理解起來(lái)非常容易。

3.4重難點(diǎn)的突破，由抽象圖片改為動(dòng)態(tài)圖

七年級(jí)下冊(cè)“尿的形成過(guò)程”一節(jié)中，教科書(shū)上上關(guān)于腎臟的結(jié)構(gòu)和功能的圖理解起來(lái)很困難，教師用一些簡(jiǎn)單的材料，制作了教具，更好地表現(xiàn)出腎臟的結(jié)構(gòu)和功能，模擬出腎小球及腎小囊壁起過(guò)濾作用和腎小管的重吸收作用。這樣理解起來(lái)就容易多了。

腎單位動(dòng)態(tài)模型見(jiàn)圖1。

（1）在洗衣機(jī)管的外壁貼上布條當(dāng)做小腸；

（2）塑料管的一端接小腸，另一端接腎臟的人球小動(dòng)脈；

（3）將塑料管插入塑料盒，在塑料盒下扎空，模擬腎小球的過(guò)濾作用，塑料盒代表腎小球；將塑料盒固定在漏斗里，漏斗代表腎小囊；

（4）取一段塑料管做腎小管，一段做毛細(xì)血管，并把毛細(xì)血管繞在腎小管上；

（5）用幾段塑料管組合，模擬腎小管的重吸收作用；

（6）分別用紅、藍(lán)膠帶表示出腎動(dòng)脈、人球小動(dòng)脈、出球小動(dòng)脈，毛細(xì)血管和腎靜脈。

這樣把抽象的圖轉(zhuǎn)化為形象的動(dòng)態(tài)圖，不需要死記各部位名稱(chēng)，并且腎小球過(guò)濾和腎小管重吸收作用通過(guò)這種動(dòng)態(tài)演示，學(xué)生一目了然，非常清楚，更容易理解尿的形成過(guò)程。并且同時(shí)將各個(gè)系統(tǒng)，如：呼吸、消化、血液、泌尿四大系統(tǒng)串連起來(lái)，這樣更容易理解和融會(huì)貫通。

4.總結(jié)與反思

實(shí)驗(yàn)教學(xué)和一般的授課有不同的要求，而生物教材又往往受到地方性和季節(jié)性的限制，有些實(shí)驗(yàn)還需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能看到結(jié)果。因此需要教師從實(shí)驗(yàn)材料、操作程序等方面進(jìn)行改進(jìn)、創(chuàng)新。這樣既能節(jié)約時(shí)間，又能引起學(xué)生的興趣，讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)不同實(shí)驗(yàn)的魅力，感受生物學(xué)習(xí)的樂(lè)趣！