初中生物微型實驗的設計與實踐研究

劉淑琴

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

如果在生物實驗教學中引入微型實驗，將增加學生的動手機會，有助于學生實驗能力的提高。所謂微型實驗，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實驗的數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，降低環境污染，且安全性高。

1 生物微型實驗的設計原則

實驗設計是科學實驗的首要環節，因此生物微型實驗教學能不能成功的關鍵是微型實驗設計得是否巧妙、科學。進行微型實驗設計要遵循以下的原則：（1） 科學性原則，指的是要有明確的實驗目的，實驗原理不能有科學錯誤，實驗方法手段要恰當，選擇合適的實驗材料，符合生物學的基本知識、原理以及其他學科的一些理論與定律，實驗步驟要規范嚴密，不能有科學性錯誤;（2） 簡約、經濟性原則，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，即使在經費不足的情況下也能把實驗正常開設出來;（3） 開放性原則，在設計的實驗的時候，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新，用實驗解決生活中的常見問題，實驗器材的農村生活化等。這樣才能吸引學生積極參與到實驗的設計和實驗器具的改造中來，學生的創新思維才能得到發展。

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、男女比例基本均等，分班前的分數也基本持平，差異不大。其中每年級各一個班開設常規實驗，另一個班統一安排微型實驗。實驗的因變量是課堂參與情況、課前復習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實驗這三個方面的表現，得出微型實驗實施的優缺點。

3 初中生物微型實驗的實踐結果分析

3.1 課堂參與情況分析

通過一年的實踐，開設微型實驗的班級的學生對生物實驗的興趣明顯高于其他班級，課后大多數學生都主動用實驗的方法解決生活中遇到的問題，并經常用課余時間制作小實驗。這說明通過微型實驗的實施，大部分學生對生物實驗產生了真正興趣。同時，進行微型實驗的班級的學生的實驗習慣比較好，做完實驗大部分學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，學生的思維能力在微型實驗過程中也得到了發展。

3.2 實驗開出率分析

對實驗進行微型實驗再設計以后，筆者開設了虛擬鑒定血型、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

將常規實驗重新設計成微型實驗后，對實驗材料經費的支出也減少了。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費。② 設計成微型實驗后，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 微型實驗與常規實驗的比較

4.1 微型實驗與常規實驗比較，體現出來的優勢

以“測定植物的蒸騰作用”為例，微型實驗與常規實驗比較見表1。

從表中可以看出，微型實驗與常規實驗相比，實驗操作簡單，大大縮短了實驗時間，學生參與度高，實驗效果良好等優點。

在微型實驗實踐中，學生不僅要對實驗進行操作，更要對實驗步驟進行再設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，最大限度地發揮了實驗的作用。學生有強烈的動手、動腦意識。教師培養學生的研究精神和創新能力的同時，也要注意對學生的抽象思維能力進行培養，從而使學生的生物科學素養得到提高。

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實驗操作規范

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，主要體現在實驗操作不是很規范。比如探究口腔內的化學消化這個實驗，在滴加溶液的時候應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生進行實驗演示，在操作的同時，引導學生對實驗進行觀察、思考和分析的一種實驗教學方式。生物微型實驗的規模比較小，實驗的現象也比較細微，距離教師比較遠的學生，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實驗。