如何有效地提高學生的生物實驗操作能力

【摘 要】本文先談到中學生物實驗教學的重要一點是重視培養(yǎng)學生的實驗能力，而學生的實驗能力包括生物科學探究能力、動手實驗操作能力、綜合運用信息能力三個方面，生物實驗課上主要是指導學生用正確的方法進行操作，提高學生的動手實驗操作能力；接著從教師、學生、學校資源建設三個方面，談談在中學校園里，如何才能有效地提高學生的生物實驗操作能力。【關(guān)鍵詞】實驗能力

生物實驗操作能力

實驗技能技巧

學校資源建設生物學是一門以觀察和實驗為基礎(chǔ)的實驗科學，是一門實踐性很強的科學。新課程改革以提高學生的生物科學素養(yǎng)為理念，要求面向全體學生，倡導探究性學習，而探究性學習的過程中的許多活動，要通過實驗來進行，講究科學的過程和方法，因此，重視培養(yǎng)學生的實驗能力是非常必要的。高中生物實驗操作考查，作為高中畢業(yè)會考的基本內(nèi)容，在檢查學生在實驗操作方面是否達到課程標準規(guī)定的基本要求方面也作出了相應規(guī)定。在實驗教學中，教師應當重視對學生實驗能力的培養(yǎng)。學生的實驗能力可以歸納為以下三方面：（1）初步學會生物科學探究的一般方法，即提出問題、作出假設、制定計劃、實施計劃、得出結(jié)論、表達和交流的科學探究能力；（2）能夠正確使用顯微鏡等生物學實驗中常用的工具和儀器，掌握采集和處理實驗材料、進行生物學實驗的操作、生物繪圖等基本動手能力；（3）能夠利用多種途徑搜集生物學的信息，學會鑒別、選擇、運用和分享信息，具有搜集、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力，以及交流與合作的能力。學生的生物實驗能力的提高，有賴于正確的操作程序和方法。指導學生用正確的方法進行操作，對培養(yǎng)學生動手實驗操作能力是很有必要的。動手操作能力是使實驗順利進行的一種動手能力，是實驗能力中的一項重要方面。《普通高中生物課程標準》對學生的動手實驗能力作出了明確要求，要求學生能夠正確使用一般的實驗器具，掌握采集和處理實驗材料、進行生物學實驗的操作、生物繪圖等技能。目前，中學生物實驗教學情況是課時較少、實驗條件有限、班生數(shù)過多等問題，如何才能有效地提高學生的生物實驗操作能力，我將從三個方面談談。1 教師自身方面1.1教師在上實驗課前選好實驗材料選擇合適的實驗材料，非常關(guān)鍵。例如，還原糖鑒定的實驗，課本上介紹用蘋果、梨等水果制成勻漿作為待測樣品，而這些材料中含有多種氧化酶，很容易使果汁變色，觀察顏色變化是難免受到影響，如果我們選用白蘿卜來做實驗，實驗效果就非常理想，這一問題也就得到解決。再如檢測蛋白質(zhì)的實驗，用雞蛋清稀釋液代替豆?jié){，由于雞蛋清是無色透明的，更有利于觀察實驗中顏色變化。正確的選材對于實驗的成敗是至關(guān)重要的。課前優(yōu)選實驗材料，綠葉中色素的提取和分離實驗，除了提供菠菜葉外，還可以提供青菜葉、韭菜葉、胡蘿卜葉；觀察植物細胞的質(zhì)壁分離與復原實驗時，除了提供紫色的洋蔥，還可以提供紫鴨跖草、水綿等。哪一種實驗材料實驗效果好，學生就用哪一種實驗。1.2教師在備課時，精心設計實驗教學過程教師根據(jù)實驗的特點和學生的實際，恰當?shù)匕褜嶒炦M程劃分為層層遞進的若干部分，層層設問，以問題為中心，以邏輯推理為手段，以科學史為背景，借引導分析學生實驗，探究生活中的實際問題。為了避免實驗操作的盲目和課堂的無序，實驗操作前，針對諸如實驗原理、設計思路、方法步驟、與實驗相關(guān)的理論知識，加以簡單指導，簡化梳理，引導學生去完成實驗探究過程，最大限度地調(diào)動學生動手、動口和動腦。例如觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂實驗，實驗步驟多，過程復雜，課堂中要花些時間講解各個實驗操作步驟，洋蔥根尖的解離、染色、壓片時要求注意的事項，以及學生在使用顯微鏡觀察時的要領(lǐng)；解離的目的是什么，解離液的作用原理；為什么選擇根尖分生組織，如何找到分生區(qū)細胞；使用高倍鏡觀察是否直接使用高倍物鏡，為什么不行，怎么做才正確等等。1.3教學中，教師抓住核心詞語，細分時間，簡單同步操作實驗課中，要讓學生明確實驗什么，簡短準確表達怎樣實驗，要教給學生方法，給予學生信心，讓學生意識明確目標，怎么做？例如，練習使用顯微鏡是初中一個很重要的實驗，顯微鏡的使用步驟很多，學生一時難以掌握，教師勾出重點詞語，方便學生記憶。顯微鏡的使用方法歸納為：①右鏡臂，左鏡座；②左眼看，大光圈；③目鏡、物鏡對準通光孔調(diào)反光；④壓片夾，固玻片；⑤粗螺旋、細螺旋相配合；⑥找到物像是倒像，欲左向右，欲上向下，前后左右全顛倒。顯微鏡用好后要把鏡筒降下，鏡頭外八字，反光鏡垂直豎立。再如：使用高倍顯微鏡時，強調(diào)先用低倍鏡觀察，再轉(zhuǎn)高倍鏡觀察。具體步驟為：先用低倍物鏡 →對光 →調(diào)焦（粗） →觀察 →移片→后轉(zhuǎn)高倍物鏡 →調(diào)光 →調(diào)焦（細） →觀察。1.4課堂上，教師充分利用圖片、圖像、視頻、錄像資料教學培養(yǎng)學生的動手實驗能力，應實行多媒體與實驗相結(jié)合的方法。用多媒體進行示范，指導學生實驗，如觀察玉米種子結(jié)構(gòu)，多媒體顯示橫切和縱切的方法，指導學生怎樣把種子進行橫切或縱切，然后讓學生實際操作。學生們就都能正確地操作。再如，觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂，示范出細胞有絲分裂5個不同時期圖像就很有用，學生對照圖片認真尋找觀察，有的放矢，較好地練習了高倍顯微鏡的使用。1.5實驗過程中，教師對實驗技巧進行指導部分高中生物實驗有難度，需要掌握一定的實驗操作技巧。例如，用血細胞計數(shù)板統(tǒng)計酵母菌數(shù)量，在觀察計數(shù)過程中，學生能看到酵母菌卻看不到計數(shù)板上方格，也就無法計數(shù)出一個小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)量。實驗中，要巧妙利用反光鏡調(diào)光，稍微偏轉(zhuǎn)反光鏡，只讓其反射的光線的一小部分通過光圈，使背景變得很暗，方格邊緣線就變得清晰，這樣學生就能看清計數(shù)板上方格，準確計數(shù)了。再如，比較過氧化氫酶和Fe3+催化效率實驗，按步驟分別向3號、4號試管內(nèi)滴入2滴FeCL3溶液或肝臟研磨液，仔細觀察哪支試管產(chǎn)生的氣泡多，再等2～3min后，將點燃的衛(wèi)生香分別放入3號、4號試管內(nèi)液面的上方，觀察哪支試管中的衛(wèi)生香燃燒猛烈。這組對照實驗中，除了觀察的變量外，其他變量都應當始終保持相同，如兩支試管中過氧化氫溶液的量就要取得一樣，F(xiàn)e3+和動物肝臟研磨液也應盡可能同時加入兩個試管中。由于過氧化氫酶的活性很強，催化效率很高，產(chǎn)生大量氣泡，學生一把衛(wèi)生香放在4號試管口，衛(wèi)生香就熄滅，根本無法看到實驗現(xiàn)象衛(wèi)生香燃燒得更猛烈，也就無法得出生物催化劑具有高效性。其實，應該迅速吹掉堆集在試管口的大量氣泡，再把衛(wèi)生香伸入試管口就可以看到正確的實驗現(xiàn)象。在學生實驗操作過程中，教師除了指導學生規(guī)范操作，認真觀察，應現(xiàn)場巡視與指導，及時發(fā)現(xiàn)問題，指導學生糾正錯誤的操作，及時解決學生實驗操作中的疑惑或異常現(xiàn)象。1.6教師課后反思，認真總結(jié)教師上完一個班的實驗課后，及時反思，總結(jié)出學生在實驗操作過程中遇到的實際問題，進行分析調(diào)整，改善實驗教學，在下一個班級上課動手實驗操作時，就能及時提點學生吸取前面班級的經(jīng)驗，改正不足處。2 學生方面2.1學生利用課前三分鐘做好實驗預習學生上實驗課前，一定要做好預習，明確實驗目的要求，實驗原理，實驗步驟，對實驗現(xiàn)象預估計。例如，練習使用顯微鏡實驗，學生熟記生物顯微鏡的主要部件名稱，熟悉顯微鏡的使用方法。再如，怎么制作臨時裝片，有哪些操作步驟？學生課前了解制成玻片標本的基本步驟有：①擦拭干凈載玻片和蓋玻片；②在載玻片的中央滴一滴清水；③取生物材料；④放入載玻片上的水滴中，展平或涂平；⑤緩緩蓋上蓋玻片；⑥滴染液進行染色。在預習時，學生找出這些步驟中的一些動詞，擦→滴→取→展→蓋→染，就能夠大概知道每個步驟做什么了。2.2課堂上學生認真聽講，正確操作課堂上，教師對實驗內(nèi)容進行講解，學生認真聽講，做好筆記。學生進行實驗時，端正實驗態(tài)度，遵守實驗紀律，有條不紊的獨立完成整個實驗；科學地、有計劃地取用實驗材料和實驗儀器及實驗用具；愛護公共財物，不損壞實驗儀器及實驗用具，不浪費實驗材料；實驗結(jié)束后有條理地整理、復原、歸位實驗儀器和實驗藥品，做好實驗后的清潔、衛(wèi)生工作。學生從第一次實驗操作開始，就形成正確的操作意識，養(yǎng)成良好的實驗習慣。2.3 學生實驗課后的收獲上完實驗課后，學生認真完成適量的實驗作業(yè)，如寫實驗報告或?qū)嶒炗涗洝W生在寫實驗報告的過程中，既強化了對實驗原理與實驗方法步驟的理解，也加深了對重要操作規(guī)范與技巧的印象，并獲得了更多有趣的生物實驗體驗和生活體會。3 學校資源建設方面生物實驗設計可以多樣化，一個實驗可以用不同的方法去做。教師應當積極創(chuàng)造多元條件，改善實驗方法。學校應當努力提高教學儀器設備和用具的配備水平，不斷完善生物實驗室建設。比如，一些生物實驗反應要求保證一定的水溫環(huán)境，原來使用酒精燈加熱學生較難把握，改成用恒溫水浴鍋自動控制水溫就能降低實驗難度。再如，探究光照強弱對光合作用強度的影響，需要測量收集到的氧氣量，以前用試管排水收集氣體再計算氣體生成量，現(xiàn)在可以連接計算機用氣感應裝置來記錄。又如，高中制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的實驗，建構(gòu)模型需要曲別針、泡沫塑料、紙片、牙簽、橡皮泥等一些材料，如果用DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型組件代替就方便很多。此外，學校應該積極創(chuàng)造條件，豐富校園內(nèi)的生物材料資源，并加大開發(fā)生物實驗教學的信息技術(shù)資源。一些生物實驗可以做設計模擬性實驗，或者適當引入多媒體技術(shù)進行虛擬實驗。通過舉辦生物科普展，介紹生物科學發(fā)展，使學生知曉最前沿的生物科學技術(shù)；充分利用學校的電子閱覽室，豐富校園網(wǎng)資源建設，使學生可以觀看到一些生物圖片、相關(guān)的生物實驗教學課件、音像資料等等；還可以從互聯(lián)網(wǎng)上鏈接一些生物科普期刊和書籍，來增長學生的生物學知識。【參考文獻】[1]中華人民共和國教育部制定.義務教育生物學課程標（2011年版）.北京：北京師范大學出版社，2012：2-6. [2]中華人民共和國教育部制訂.普通高中生物課程標準. 人民教育出版社，2003：7-9.