實驗教學中伴隨的“糾錯”*

陳廷華 （無錫市輔仁高級中學 江蘇無錫 214123）

生物學的學科特點決定了實驗教學在中學生物學教學中的重要性。生物學基礎知識多以實驗形式呈現，實驗教學在強化學生直觀體驗、轉變學習方式、培養學習興趣、提升科學素養、培養綜合探究能力等方面有其獨特的優勢。實驗教學看似以“實驗操作”為核心，但絕不僅僅是學會“做”，更重要的是實現從“做”到“思”的轉化，最終形成科學探究和思維的方法，實驗教學中的有效“糾錯”是實現這一轉化的重要途徑。

1 以“糾錯”明晰實驗原理和細節

實驗原理是實驗的“靈魂”，是領會實驗目的、方法、步驟的前提，是對實驗結果分析評價的依據。但實驗教學中往往重視“怎么做”而忽視“為什么這么做”，即輕視實驗原理的教學，忽視對學生思維的訓練，以致學生對實驗細節把握不準，影響實驗的效果。

以“探究培養液中酵母菌種群數量的動態變化”為例：

本實驗的重點是：引導學生通過對培養液中酵母菌種群數量的觀察，探究種群數量的變化規律，繪制數量變化曲線，構建數學模型，強化模型構建的思路和方法。其中如何使用血球計數板等實驗操作并非重點，所以教材只作了基本的原則性指導，對一些操作過程的細節未作詳細解釋，例如：①如何識別血球計數板的構造？②計數室樣品的添加方法是什么？③如何進行顯微計數？④特殊情形的計數方法，例如沉降在大方格雙線上的細胞如何計數？⑤如何區別活菌與死菌？⑥如果后期觀察計數時濃度偏大，應如何處理？⑦提高計數結果準確性的措施有哪些？⑧血球計數板如何清洗？這些細節操作不當，必將導致計數結果出現偏差，從而在分析酵母菌種群數量變化時構建的數學模型與預期模型相差較大，影響分析的準確性。

由于本實驗操作細節較多，時間跨度較大（連續觀察1周），若直接將正確的操作方法教給學生，學生并不明白為什么要這樣做，很難做到面面俱到，易出現各種失誤。為了讓學生理解本實驗的原理和操作細節，筆者采用了“糾錯”教學。

1）進一步細化實驗環節，制定了詳細的操作指南，錄制成“微視頻1”，并將學生分組，先組織小組長學習，再由小組長教會組員。

2）讓2位學生演示上述①～⑧項涉及的關鍵性操作細節，并刻意做錯，錄制成“微視頻2”，課堂上讓全體學生觀看并找錯，重點分析錯誤操作對結果的影響（偏大或偏?。?，闡述理由，從而明晰實驗原理和細節。

3）各小組根據自選的課題進行分組實驗，分工協作，每天定時（課間或午休時間）觀察計數，連續觀察1周。期間，組內每位成員都有機會仔細體會操作過程及其意義，解決了原本在課堂上練習耗時較多且不一定能掌握的難題。原本擔心學生連續觀察1周會出現“虎頭蛇尾”現象，但實踐證明，學生興趣很高，小組長工作負責，組內分工明確，責任到人，取樣計數，一絲不茍，較好地培養了學生認真負責、嚴謹細致的科學品質。

2 以“糾錯”感悟關鍵操作

實驗操作的每一步對實驗結果都有影響，其中的關鍵步驟將直接決定實驗的成敗。在教學中即使教師反復強調某些操作的重要性，但若學生未能深入理解實驗目的和原理，不能從全局角度思考每一步操作的意義，就不會特意關心哪一步最關鍵，大多只會按部就班地完成實驗，不太可能對關鍵操作進行個別化的處理和創新。

以“酵母細胞的固定化技術”實驗為例：本實驗的關鍵步驟是“配制海藻酸鈉溶液”，因為其濃度直接決定了凝膠珠的質量。操作中需注意小火或間斷加熱，但攪拌的力度、完全融化的標準、加多少蒸餾水定容等并沒有固定的標準，需要操作者根據實際情況確定，例如：將海藻酸鈉調成糊狀后，需要用蒸餾水定容至10 mL，但粘稠物液面不呈水平，加多少蒸餾水攪勻后恰好是10 mL，這就考驗實驗者的智慧。在多次教學中發現，學生在完成這一操作時，加水存在較大的隨意性。為了讓學生關注這一操作，筆者采用了“糾錯”教學。

1）播放該實驗的全程錄像，讓學生初步了解整個實驗過程。

2）展示上一班級的實驗結果實況照片，包括正常的凝膠珠照片，因操作不當導致實驗結果有偏差的系列圖片，即凝膠珠顏色偏淡、凝膠珠在氯化鈣溶液中浸泡時浮在表面、凝膠珠拖尾、凝膠珠大小不一、發酵過程中凝膠珠破裂等，并提供“凝膠珠彈性試驗”錄像（彈性好與彈性差進行比較），讓學生分析導致實驗結果發生偏差的可能原因。

3）學生討論分析原因：（略）。

4）引導學生比較：凝膠珠是否合格很大程度上取決于海藻酸鈉溶液的濃度，濃度過高凝膠珠不呈球形，濃度過低則包埋酵母細胞過少，故配制適宜的海藻酸鈉溶液是實驗成敗的關鍵。

通過“糾錯”，學生感悟關鍵操作的意義，從而在處理如何定容、攪拌、滴注、浸泡等技巧性動作時能積極思考，在“動手”的同時“動腦”，靈活解決實際問題。

又如：“微生物的分離與培養”實驗，“無菌”是實驗成功的關鍵，只有進行熟練的無菌操作，才能成功完成微生物分離與純化培養。而無菌操作的要領是什么？哪些操作可避免雜菌污染？學生似乎很難領會。筆者在教學實踐中采取“抓拍學生操作實況，讓學生相互糾錯”的方法進行教學，由于提供的圖片情境真實，學生參與熱情較高，在幫助別人糾錯的同時，也看到自己的不足，從而留下深刻印象，真正感悟無菌操作的關鍵步驟［1］。

3 以“糾錯”完善實驗方案

實驗教學不僅僅是讓學生學會“做”高考考試說明中規定的幾個實驗，更重要的是讓學生通過實驗理清實驗設計思路，學會科學研究的方法，提高解決生物學問題的能力，合理評價、完善、拓展和創新實驗方案等。

實驗方案在設計之初不可能考慮周全，且鮮活的實驗材料本身具有不確定性，學生個體的認知能力也存在差異，原有方案需要根據實驗進展進行修正，學生通過“糾錯”（包括修改不合理、不理想的實驗方案）完善或創新實驗方案是建立在對原有實驗全盤思考基礎上的能力提升。

例如人教版“探究影響酶活性的條件”的實驗，探究了pH和溫度對酶活性的影響，教材提供的參考方案是：分別采用H2O2和淀粉為底物，探究不同pH條件下H2O2酶的活性和不同溫度條件下淀粉酶的活性。實驗中發現，由于反映酶活性高低的指標分別是氣泡產生的快慢或淀粉遇碘變藍的程度，指標不明確，各人對此認識會有較大差異，標準不統一，很難將酶活性直接轉化為學生頭腦中量化的圖表。能否對實驗方案進行改進，將定性實驗改為定量實驗，讓學生主動參與數學模型的構建？筆者采用了“糾錯”教學法引導學生進行實驗創新，合理修改了實驗方案。

1）差異可視：按教材方案進行實驗演示，引導學生觀察，并讓每位學生根據實驗現象，繪制不同pH條件下H2O2酶活性高低的曲線，挑選所繪曲線差異明顯的進行展示。

2）差異分析：同樣的實驗，同樣的現象，為什么繪制的曲線差異如此明顯？誰對誰錯？學生有爭議，經過分析討論認為：很難說誰對誰錯，主要是各自對氣泡多少的認定有偏差。

3）引導修改：如何采用合適的材料改進本實驗并統一標準？

4）提供材料：在日常生活中，隔夜蘋果和土豆塊的切口都會發生褐變現象。這是由普遍存在于果蔬中的多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO），通過氧化兒茶酚等多酚物質而引起的，當多酚氧化酶活性越大，果蔬褐變就越明顯［2］（如圖 1，見封四）。

5）方案創新：組織學生討論，形成共識：采用常見的土豆（含有多酚氧化酶）和茶多酚進行探究實驗的設計，以探索酶活性伴隨溫度、pH的變化趨勢，通過對褐變程度進行量化，統一標準。

6）探究意義：土豆中多酚氧化酶能夠更好地適應高溫和強酸、強堿的實驗條件，實驗材料也貼近學生生活，實驗結果可視程度高，標準統一，有利于學生構建正確的數學模型。

4 以“糾錯”延伸實驗探究的方向

探究性實驗能較好地培養學生的科學探究能力、科學過程與方法和創新精神。在現有教學課時分配體系下，額外組織學生開展課外科學探究活動較為困難，而充分利用教材實驗資源，改驗證為探究、改演示為探究、延伸原有實驗探究方向等，可在一定程度上緩解探究性實驗課時不足的矛盾；高考對實驗的考查也是立足于教材實驗并進行適度拓展和創新。所以通過“糾錯”進一步延伸實驗探究的方向，是對原有教材實驗研究內容的“升華”，有效拓展了學生的思維空間。

例如“綠葉中色素的提取和分離”實驗，教學目的是進行綠葉中色素的提取和分離、探究綠葉中色素的種類。在常規教學中，該實驗常被作為驗證性實驗處理，探究意味不足。為了在原有實驗的基礎上增加探究的成分，筆者采用了以下“糾錯”教學法，合理延伸了探究方向。

1）情境創設：教師在學生完成綠葉中色素的提取和分離各步驟后，提供了如下實驗操作步驟［如表1，素材選自2012年江蘇省普通高中學業水平測試（必修科目）試卷第40題］。

表1 綠葉中色素的提取和分離實驗操作步驟

2）引導思考：上述實驗操作中存在3處錯誤，請找出后分別改正并闡述理由。

3）學生糾錯：

步驟①中應該用新鮮成熟的綠葉，理由是幼嫩的菠菜葉色素含量少；步驟②中應在研磨之前加少量碳酸鈣，理由是在研磨過程中葉綠素容易遭到破壞；步驟③中漏斗基部應該放一塊單層尼龍布，理由是色素濾液不容易透過濾紙但可透過尼龍布。

4）延伸探究：學生在糾錯的基礎上自然延伸出如下探究課題：

①若要提取天然葉綠素，應如何選擇葉片？

②若按表1中的方法步驟進行實驗操作，收集到的濾液呈什么顏色？為什么？

③有人將提取的天然葉綠素用作食品添加劑，發現有的食品呈誘人的綠色，有的食品呈暗淡的褐色，如何探究天然葉綠素的適用范圍？

再如：在“酵母細胞的固定化技術”實驗中，通過糾錯教學學生體會到海藻酸鈉溶液濃度將直接影響實驗結果，什么是海藻酸鈉溶液的適宜濃度？這是一個很有意義的延伸探究課題。同樣為了使實驗結果可視化，選擇什么材料也是值得研究的課題，例如選擇小球藻做材料檢測凝膠珠質量時，可將其置于水中，如果海藻酸鈉濃度過小，小球藻漏出，會使水呈綠色，直接可視；如果海藻酸鈉濃度過大，限制了小球藻的生長，也可以測定等。這些課題都是對原實驗實施進一步探究的重要延伸。

［1]陳廷華.以糾錯為主線的“微生物實驗室培養”的實驗教學設 計.生物學教學，2011，36(1)：18.

［2]王清，王蒂.溫度、pH對馬鈴薯多酚氧化酶活性的影響.中國馬鈴薯，2003，17(3)：157.