初中生物微型實驗的設(shè)計與實踐研究

劉淑琴

生物學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗教學(xué)是生物教學(xué)中不可缺少的一部分。實驗對培養(yǎng)學(xué)生的探究、觀察和動手能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生的興趣等方面有著不可替代的作用。但是現(xiàn)在受到教學(xué)體制、教師素質(zhì)等多方面因素的限制，初中普遍對生物實驗不重視，很多學(xué)校的實驗開設(shè)情況根本達不到課標的要求。

如果在生物實驗教學(xué)中引入微型實驗，將增加學(xué)生的動手機會，有助于學(xué)生實驗?zāi)芰Φ奶岣摺Ｋ^微型實驗，是指用盡可能少的試劑來獲取所需信息的實驗方法。其試劑用量約為常規(guī)實驗的數(shù)十分之一至千分之一，其特點是實驗試劑微量化，實驗儀器微小化，可以縮短實驗時間，減少藥品劑量，降低環(huán)境污染，且安全性高。

1 生物微型實驗的設(shè)計原則

實驗設(shè)計是科學(xué)實驗的首要環(huán)節(jié)，因此生物微型實驗教學(xué)能不能成功的關(guān)鍵是微型實驗設(shè)計得是否巧妙、科學(xué)。進行微型實驗設(shè)計要遵循以下的原則：（1） 科學(xué)性原則，指的是要有明確的實驗?zāi)康模瑢嶒炘聿荒苡锌茖W(xué)錯誤，實驗方法手段要恰當，選擇合適的實驗材料，符合生物學(xué)的基本知識、原理以及其他學(xué)科的一些理論與定律，實驗步驟要規(guī)范嚴密，不能有科學(xué)性錯誤;（2） 簡約、經(jīng)濟性原則，在保證實驗效果和安全的情況下，盡量使用簡便、易得的、價格低廉的實驗材料和器具，也可以把生活中的一些廢物改造成實驗器材，從而降低實驗的成本，即使在經(jīng)費不足的情況下也能把實驗正常開設(shè)出來;（3） 開放性原則，在設(shè)計的實驗的時候，還要注意給實驗者留有一定的思考、討論的空間，比如實驗步驟方法的創(chuàng)新，用實驗解決生活中的常見問題，實驗器材的農(nóng)村生活化等。這樣才能吸引學(xué)生積極參與到實驗的設(shè)計和實驗器具的改造中來，學(xué)生的創(chuàng)新思維才能得到發(fā)展。

2 生物微型實驗的具體實施

在初一、初二年級各選了二個平行班，各班人數(shù)、男女比例基本均等，分班前的分數(shù)也基本持平，差異不大。其中每年級各一個班開設(shè)常規(guī)實驗，另一個班統(tǒng)一安排微型實驗。實驗的因變量是課堂參與情況、課前復(fù)習(xí)情況以及實驗知識技能等三個方面，通過比較微型實驗和常規(guī)實驗這三個方面的表現(xiàn)，得出微型實驗實施的優(yōu)缺點。

3 初中生物微型實驗的實踐結(jié)果分析

3.1 課堂參與情況分析

通過一年的實踐，開設(shè)微型實驗的班級的學(xué)生對生物實驗的興趣明顯高于其他班級，課后大多數(shù)學(xué)生都主動用實驗的方法解決生活中遇到的問題，并經(jīng)常用課余時間制作小實驗。這說明通過微型實驗的實施，大部分學(xué)生對生物實驗產(chǎn)生了真正興趣。同時，進行微型實驗的班級的學(xué)生的實驗習(xí)慣比較好，做完實驗大部分學(xué)生會主動收拾實驗臺，在實驗失敗時，認真分析原因并重做實驗，能主動與人進行交流討論，學(xué)生的思維能力在微型實驗過程中也得到了發(fā)展。

3.2 實驗開出率分析

對實驗進行微型實驗再設(shè)計以后，筆者開設(shè)了虛擬鑒定血型、測定植物的蒸騰作用、探究植物呼吸過程中氣體的變化、植物細胞吸水和失水、探究魚類適應(yīng)水中生活的特征、驗證綠葉在光下吸收二氧化碳等多個實驗。

3.3 實驗材料費用支出分析

將常規(guī)實驗重新設(shè)計成微型實驗后，對實驗材料經(jīng)費的支出也減少了。① 進行微型實驗改造后，一些原來在實驗室需要一定的實驗器材才能完成的實驗，在教室沒有專業(yè)的實驗器材也能完成，這就省下了要完成這些實驗必須先購進這些實驗器材所需要的經(jīng)費。② 設(shè)計成微型實驗后，實驗材料試劑用量減少，所需花費也隨之減少。如：八年級上冊中虛擬鑒定血型的實驗，如果做常規(guī)實驗，每種試劑所需的量是2 mL，改造成微型實驗后，每種試劑只需一滴就可以了。③ 進行微型實驗的時候，部分實驗用具可以用生活廢品改造而成的，不需要花費任何的費用，還能減少環(huán)境的污染。如：試管就有兩種替代品，一種常用于不需要加熱等特殊處理的情況下的空藥板，還有一種是青霉素瓶子。

4 微型實驗與常規(guī)實驗的比較

4.1 微型實驗與常規(guī)實驗比較，體現(xiàn)出來的優(yōu)勢

以“測定植物的蒸騰作用”為例，微型實驗與常規(guī)實驗比較見表1。

從表中可以看出，微型實驗與常規(guī)實驗相比，實驗操作簡單，大大縮短了實驗時間，學(xué)生參與度高，實驗效果良好等優(yōu)點。

在微型實驗實踐中，學(xué)生不僅要對實驗進行操作，更要對實驗步驟進行再設(shè)計和實驗器材的改造。很多實驗材料來自于生活，不需要實驗室，在教室上課的同時就能完成實驗，最大限度地發(fā)揮了實驗的作用。學(xué)生有強烈的動手、動腦意識。教師培養(yǎng)學(xué)生的研究精神和創(chuàng)新能力的同時，也要注意對學(xué)生的抽象思維能力進行培養(yǎng)，從而使學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)得到提高。

4.2 微型實驗中的需要注意的問題

4.2.1 微型實驗操作不如常規(guī)實驗操作規(guī)范

微型實驗的器具小，材料用量少，操作簡單，但在操作上也存在一些問題，主要體現(xiàn)在實驗操作不是很規(guī)范。比如探究口腔內(nèi)的化學(xué)消化這個實驗，在滴加溶液的時候應(yīng)該將滴管豎直在試管的上方。但在微型實驗中，由于青霉素的瓶子較小，抓住后瓶口的位置與方向沒有用試管那么清楚，因此有些學(xué)生在滴加試劑的時候把滴管伸到瓶子里。

4.2.2 微型實驗不適宜做演示實驗

演示實驗是教師在課堂上為學(xué)生進行實驗演示，在操作的同時，引導(dǎo)學(xué)生對實驗進行觀察、思考和分析的一種實驗教學(xué)方式。生物微型實驗的規(guī)模比較小，實驗的現(xiàn)象也比較細微，距離教師比較遠的學(xué)生，不容易觀察清楚，有的甚至根本看不到。因此，教師如果要做演示實驗，最好還是選擇做常規(guī)實驗。