有效開展實驗，培養學生生物科學素養

馮義洪

生物學是一門以實驗為基礎的學科，在高中階段的生物教學中，實驗教學是培養學生創新精神和創新能力的有效途徑.但在傳統教學環境下，由于實驗步驟程序化、教師過于主導化，造成學生興趣不高，實驗記憶化使學生動手能力與創新能力不能得到真正提高，如何提高實驗教學有效性，就成為實驗教學中要思考的重要問題.所謂有效性，其根本含義就是通過教學活動使學生能有所收獲、有所發展.那么在進行實驗教學的過程中應采用什么樣的方法和手段，才能提高學生探究能力、分析和解決問題能力、創新能力等多方面能力，真正體現實驗教學在生物教學中的的意義呢？下面就本人在教學實踐中的一點心得體會，來探討生物實驗教學有效性的方法.

一、改進實驗材料，提高實驗教學有效性

案例1 生物選修一中的“DNA的粗提取與鑒定”：

（1）選取洋蔥鱗莖葉作為實驗材料，每組10 g，剪碎后放入研缽中，同時加入少量洗滌劑、少量多酶片和10 mL 2 mol/L的NaCl溶液進行充分研磨；

（2）過濾，取濾液；

（3）向濾液中加入60 mL體積分數為95%的冷卻的酒精，靜置一段時間，觀察含DNA絲狀物的析出；

（4）用二苯胺進行DNA的鑒定.

分析 在傳統的實驗過程中：

（1）都選取雞血作為實驗材料，以每班50人計算，需要4只雞的血才能滿足需要，如果要取得雞血必須要殺生，在中學生物教學階段我們注重學生熱愛自然、珍愛生命的情感，這顯然有悖于新課程中的情感態度價值觀教育；

（2）在實驗過程中需要消耗大量的蒸餾水、冷卻的酒精等試劑，浪費較大，廢液處理不當還會對環境造成污染；

（3）實驗步驟過于繁瑣，學生很難在一節課中完成實驗，有時會因為某一步驟的錯誤造成無DNA的析出，嚴重影響學生的實驗興趣.

在上述改進實驗中：

（1）由于實驗材料的改進，節約了材料準備時間，在一節課的時間里能完整的做完實驗，并且能觀察到明顯的實驗現象，增強了學生對生物學的學習興趣；

（2）選擇洋蔥鱗莖葉作為實驗材料，是對傳統實驗的改進，基本思路都是將細胞中的DNA釋放并提純，同時在實驗過程中通過提問“研磨有什么作用？”“研磨中加入洗滌劑、NaCl的作用分別是什么？”等問題，引發學生思考，也實現了對上節課內容的復習；

（3）通過這樣的實驗改進，還可以進一步的引導學生：除了可以選用洋蔥作為實驗材料之外，還可以選用哪些實驗材料？并將實驗室向學生開放，讓有興趣的學生進行進一步探究，并可撰寫實驗小論文進行班級交流，這樣就把驗證性實驗轉變成了探究性實驗，培養了學生科學探究的精神，這樣的實驗教學就更加有效，更能促進學生的發展.

二、巧設探究過程，提高實驗教學有效性

案例2 生物必修一中的“探究影響酶活性的條件”，對該實驗進行如下改進：

（1）將學生分組，以小組為單位對pH或溫度對酶活性影響的實驗過程進行設計；

（2）課堂上教師展示較為科學的設計方案，讓學生進行比較；

（3）讓每組學生分別按照自己設計的方案和教師提供的方案進行實驗，比較兩種方案的實驗結果，小組討論分析后，對自己設計的方案進行評價并反思.

分析 本實驗是一個非常經典的探究實驗，絕大多數老師采取的教學流程一般是小組展示實驗設計方案→討論、修改、完善實驗方案→分組進行實驗→討論交流實驗結果.這樣的實驗安排在實驗方案的設計、修改環節積極性較高，但一旦形成一個固定的方案，在真正進行實驗時，類似于完成一個驗證性的實驗，學生的積極性明顯下降.

通過上述改進，學生從始至終都在一個未知的環境中探究，始終保持著探究的積極性.學生通過對兩種方案的實施和結果比較，找出自己設計方面的不足，在認同教師提供方案的同時，也明確了自己在設計的不足之處.通過學生自主構建獲得的知識，比教師通過講述灌輸記憶更加深刻，這樣的實驗教學也就更加的有效.

三、抓住學生的質疑，提高實驗教學有效性

案例3 生物必修一中的“探究影響酶活性的條件”，探究pH對淀粉酶活性的影響實驗時，在加入pH為10的緩沖液的試管中，淀粉酶應該沒有活性，加入碘液后溶液應該變藍.然而有幾個組的學生發現向試管中加入碘液后，試管中的溶液并沒有變藍，學生對此提出了質疑，筆者在教學中及時抓住這一環節引導學生思考為什么不能用碘液作為鑒定試劑？應該如何進行實驗結果的鑒定才更加的科學？并引導學生根據自己的思考進行實驗探究：（1）在試管中加入淀粉和pH為10的緩沖液，再滴加碘液，溶液不變藍，說明碘液會與堿液反應，不能作為該實驗的鑒定試劑；（2）可通過斐林試劑檢測有無還原糖的產生，來判定淀粉酶是否有活性.

分析 學生作為學習的主體，不是簡單的知識接受者，他們有自己的主觀意識與判斷，當他們在學習過程中遇到疑問提出質疑時，教師應該積極引導.而在實驗教學中，學生更加容易產生疑問，學生的疑問往往就是很好的探究素材，讓學生根據自己的理解進行實驗，與按照教師給定的實驗步驟進行機械操作相比，更加有利于學生科學素養的發展.在整個實驗過程中，學生始終帶著一種探究的熱情，維持著高效的參與狀態，同時也培養了學生的嚴謹意識和創新能力，推動了實驗教學的高效進行.

四、體現學生主體性，提高實驗教學有效性

案例4 生物選修一中的“探討加酶洗衣粉的洗滌效果”，利用分組探究的形式，從問題提出到過程設計，都由各小組獨立完成，充分發揮學生的主動性：（1）課題提出：關于加酶洗衣粉的洗滌效果，通過課堂討論，把探究課題細化為三個小課題——子課題一：探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物的作用，子課題二：探究加酶洗衣粉使用時的最適溫度，子課題三：不同種類的加酶洗衣粉的洗滌效果；（2）探究小組：全班分為六個探究小組，每個小組任選其中兩個課題進行實驗；（3）實驗設計：引導學生關注實驗設計中的自變量、因變量和無關變量，允許小組之間進行交流，小組達成一致后與老師進行交流，確定出科學的實驗方案；（4）進行實驗：每個小組制定詳細的實驗計劃，可以利用課后、課堂的時間完成實驗，作好文字、圖片等形式的實驗記錄；（5）交流討論：在實驗結果展示課上，每個小組將自己的實驗結果做成課件的形式，進行全班的交流，探究課題相同的小組可以進行比較和討論.

分析 探究性實驗教學的有效性很大程度上體現在學生參與教學活動的主動性和參與性，在該探究實驗案例中，充分體現出學生的主體性，讓學生充分參與探究實驗的每一個環節，同時學生的活動又是在教師的指導下完成的，這又體現出教師的主導作用，使整個探究實驗過程有序的進行.

在課題提出時，引導學生思考將大的探究課題劃分為三個小的課題，讓學生明確探究實驗進行時，一定要針對某一細節進行研究，不能把課題定的過大.在實驗研究過程中，始終是以小組為單位，只有分工明確、計劃詳細的組才能高效的完成實驗，這樣學生體會到分工和合作的重要性.在實驗結果的交流討論階段，每個小組都要把自己的探究成果向全班同學展示，培養了學生語言表達的能力，同時鼓勵有不同意見的同學提出問題，共同討論，充分發揚了民主的學習氛圍.在整個過程中，每個學生都帶著疑問、目的明確的進行實驗，其中獲得知識、能力、情感體驗，是教師的課堂講解無法達到的，可以說真正體現出探究實驗的價值.

如何進一步加強高中生物實驗教學，提高教學的有效性，是每一位生物教師都高度關注和思考的問題，對此在平時教學中需要不斷的積累和探索，在實踐中不斷總結和反思，為發揮生物實驗的效應，體現生物學科的價值做出一點貢獻.endprint