談預實驗在生物學實驗教學中的重要作用
——“探索生長素類似物NAA促進垂柳生根最適濃度”實驗的預實驗

馬秉俠 （寧夏六盤山高級中學 寧夏六盤山 750001）

高中生物學教材中有很多實驗，在做實驗之前往往要求學生做預實驗。所謂預實驗，就是在正式實驗之前先做一個實驗，這樣可摸索實驗條件，也可檢驗實驗設計的科學性與可行性，以免因實驗設計不周，盲目開展實驗而造成人力、物力、財力的浪費。預實驗在生物學教學中非常重要，尤其在提高生物學實驗教學效率和學生動手能力方面起著推動作用，要成功開設一堂實驗課，必須要重視預實驗。本文通過做“探索生長素類似物NAA促進垂柳枝條生根最適濃度”實驗的預實驗過程，論述做預實驗的重要作用。

1 更好地施加實驗變量（自變量）

實驗變量，也就是自變量，指的是在實驗中人為改變的變量。在實驗中準確、正確地施加自變量對得出正確的實驗結果尤為重要。

1.1 準確配制自變量濃度 例如在“探索生長素類似物NAA促進垂柳生根最適濃度”的實驗中，NAA的不同濃度是自變量，準確配制各濃度梯度的NAA溶液是這個探究實驗的關鍵。通常的做法是在溶解NAA時加少量的乙醇可幫助其溶解，但在進行實驗時，當將0.2 g的NAA溶解在250 mL蒸餾水中時，NAA卻并不溶解，再滴入少許酒精時依然不溶解。在重新做的實驗中，嘗試先將0.2 g的NAA加入10 mL的酒精中，NAA能完全溶解在酒精中，但將溶解液加水稀釋到250 mL時，溶液卻出現(xiàn)了白色的絮狀物，此時無論在溶液中再加多少水，都無法將白色的絮狀物溶解。再次試驗時嘗試將0.2 g的NAA溶解在20 mL酒精中再用蒸餾水定溶到250 mL時，溶液中卻沒出現(xiàn)白色絮狀物。從以上幾次實驗中看出，準確控制蒸餾水與酒精的比例是配好NAA濃度的關鍵，酒精少了不能將NAA完全溶解，酒精多了會將枝條燒死。

1.2 施加NAA的環(huán)境條件也是實驗的關鍵 例如給枝條施加生長素時可采用浸泡法和沾蘸法，若選用浸泡法最好在遮陽和空氣濕度較高處進行處理，否則會影響生長素類似物NAA濃度，進而影響實驗結果。

所以，通過做預實驗進行摸索，使得正式做實驗時就能更正確、準確地施加實驗變量，保證實驗成功進行。

2 更合理地設置實驗組

探究實驗往往要設置多組實驗組，例如在本實驗中就必須設置不同濃度梯度的組別進行對比研究，每組濃度如何設置？梯度控制在多少？這是很難把握的。設置不好有可能導致得出的實驗結果不準確或是錯誤的。在設置NAA濃度梯度時，參照教材莖的最適濃度10-4mol/L，分別配制了10-6mol/L、10-5mol/L、10-4mol/L、10-3mol/L、10-2mol/L、10-1mol/L的6組濃度梯度實驗組（表1），預實驗探索的結果（圖1）與書中參考值相差較大，因此在做正式實驗時，若選用垂柳枝條，可在正式實驗時將濃度梯度設置為 10-9mol/L、10-8mol/L、10-7mol/L、10-6mol/L、10-5mol/L、10-4mol/L使實驗效果更好。通過預實驗可讓教師更合理地設置實驗組，在帶領學生做正式實驗時做到心中有數(shù)，在學生實驗出現(xiàn)問題時，能正確引導和解答。

圖1 不同濃度NAA處理下生根數(shù)結果

總之，“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。只有親自通過預實驗，才可更合理地做好實驗教學設計。

3 使實驗課理論聯(lián)系實際

受教學經(jīng)費緊張的影響，一些學校不能將高中生物學教材中出現(xiàn)的實驗完全開展，即便具備實驗條件，由于課時少或受教師自身實驗素質的影響，也不能將生物學實驗完全落實到位，有些實驗僅停留在講實驗和背實驗原理、方法、材料等教學形式上，具體如何做實驗有些教師也不是很清楚，而通過預實驗可使理論和實踐相銜接。例如在做本實驗的預實驗時，選取剛從地面長出的一年生枝條梢部、中部和基部，看哪個部位更容易生根，實驗結果（圖2，本文圖2～圖7見封四）表明選用枝條中部效果最好，且最好選取直徑在0.5～1 cm的枝條，直徑大于1 cm的枝條細胞分裂太弱，而直徑小于0.5 cm的枝條太細不利于吸收水分。此外，設計實驗記錄表時最好一天一觀察，因為枝條每天都有變化，且第4天枝條就開始生根，每天變化很大，意外情況隨時發(fā)生，每天一次觀察能更真實地記錄實驗現(xiàn)象。其次，本實驗控制無關變量尤為重要，例如枝條的粗細，每天觀察的時間，加培養(yǎng)液的量，培養(yǎng)的條件等均要相同。此外，每個枝條上芽的數(shù)量，枝條基部斜切面的大小等因素對實驗結果影響也特別大，尤其選擇枝條部位一定要相同。教師只有預先做了實驗，才能有針對性地講解，就不會照本宣科，空談理論，才能胸有成竹，有的放矢，成為一個真正出色的實驗課的引導者。

表1 不同濃度NAA處理下生根數(shù)記錄表

4 提高生物學教師的實驗素養(yǎng)

合格的生物學教師應具備過硬的實驗素養(yǎng)，這樣才能更好地在實驗中培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。通過做預實驗，教師可熟悉操作方法及操作過程，判斷設計方法是否正確、合理，才能對每位學生的實驗方案進行嚴格的批改。例如，通過做“探索NAA促進垂柳枝條生根”實驗的預實驗，學會如何使用電子天平，如何將摩爾濃度換算成質量百分比濃度，如何將濃溶液逐步稀釋成稀溶液等操作，學會寫實驗日記及根據(jù)實驗進展變化情況重新調整實驗。例如有一段日記這樣記錄：“今天當我推開實驗室門時，發(fā)現(xiàn)10－2mol/L那組枝條上出現(xiàn)了白色的水晶條（圖3），燒杯底也有薄薄的一層（圖4），這是怎么回事？為什么其他組沒有，難道NAA濃度配高了？可為什么10－1mol/L那組沒有？”通過寫日記筆者不僅記錄了實驗中出現(xiàn)的問題和現(xiàn)象，且鍛煉了自身的實驗分析能力和探究能力，還培養(yǎng)了創(chuàng)新意識和嚴謹?shù)目蒲凶黠L。高中生物學教材中有很多演示實驗，需要教師做到“穩(wěn)、準、快”，做預實驗可讓生物學教師具備嫻熟的動手能力。通過做預實驗，讓筆者體會到了所謂的“臺上一分鐘，臺下十年功”的真正含義。

5 激發(fā)學生的求知欲，培養(yǎng)學生學習生物學的興趣

教師真正的本領不在于是否會講授知識，而在于能否喚起學生的求知欲，促使學生從被動學習變?yōu)橹鲃訉W習，從怕上課變?yōu)榕孪抡n。求知欲來源于何處？就是學生在親自動手過程中遇到問題，缺乏相應的知識進行解釋，從而產(chǎn)生探索新知識的沖動。例如在做“探索生長素類似物NAA促進垂柳生根最適濃度”預實驗時，出現(xiàn)了許多事先不知的現(xiàn)象：清水中的枝條最先生根、長葉；經(jīng) 10－6mol/L的NAA處理的組別生根數(shù)量最多卻不長葉；經(jīng)10－4mol/L和10－5mol/L處理的組別開始幾天生根數(shù)較少，但后期卻大量生根。雖然10－4mol/L組的生根數(shù)相對較少，但斜切面?zhèn)谔幮纬捎鷤M織又特別多，但清水和10－6mol/L的NAA組別卻觀察不到愈傷組織（圖5～圖7）。這一系列異常現(xiàn)象強烈激起學生的好奇心和進一步探索的欲望，他們急于想知道原因，進而要求進一步做實驗進行探究。平時上理論課讓學生提出進一步探究的問題，感覺很困難，現(xiàn)在學生積極思考，提出很多待探究的問題。

有了強烈的好奇心和旺盛的求知欲，學生就有了濃厚的學習興趣和愛好，在學習中遇到困難時，不再是氣餒和放棄，而是主動尋找解決的辦法。例如在做NAA促進垂柳生根實驗時，要將NAA的摩爾量換成質量百分比濃度，學生雖然在化學課上學過，但實際操作時感覺不是很清楚，且也沒學過NAA的分子量，但在做實驗的欲望驅使下他們利用網(wǎng)絡查找分子量，又主動請教化學教師講解，最后成功解決。學生通過參加預實驗，不僅可鍛煉其實驗動手能力、合作能力和積極思考的能力，還可在實驗中得到快樂和放松，在不知不覺中學會課堂中難以掌握的理論知識，由此學生自然就對生物學學習充滿興趣。

總之，生物學教師在進行生物學實驗前應認真做好預實驗工作，使預實驗成為正式實驗的開路先鋒，成為生物學教師提升自己實驗素養(yǎng)的最佳手段，也成為培養(yǎng)學生實驗能力和生物學興趣的最好方法。

［1]顏順意.淺談預實驗在小學科學實驗教學中的重要作用.教育，2016（10）：38.

［2]羅駿.優(yōu)化科學實驗教學提高教學有效性.小學教學研究：理論版，2013(4)：8.

［3]朱毅鴻.談預實驗在初中生物實驗教學中的作用.福建基礎教育研究，2012（5）：119.