挖掘教材實驗素材，提升學生科學素養

馬小明

(甘肅省廣河中學 臨夏 731300)

高中生物學教材中，設置有大量實驗教學內容或素材。有的以學生實驗、演示實驗形式直接呈現，如教材中“糖類、脂肪、蛋白質的鑒定”“綠葉中色素的提取”“性狀分離比的模擬”等。這些實驗是課標要求必須掌握的，出現在每年的考試大綱考查內容范圍內，所以，教師和學生對這些實驗重視度較高。同時，也有在科學史中以案例形式呈現，如光合作用的發現歷程、生長素的發現涉及的相關實驗。這些實驗作為教材經典實驗，在課堂中進行分析解剖，利用得比較充分。另外，在教材的特色欄目和課后習題中也含有大量實驗素材。而這部分素材很多教師常常一語帶過，利用率很低。有區別、有目的地利用教材實驗素材，對學生科學素養的提升有非常大的幫助。現以實例對如何有效利用教材實驗素材進行闡述。

1 深入剖析經典實驗

實驗設計注重單一變量的控制，準確找到實驗的自變量、因變量，是分析實驗的前提。利用教材經典實驗進行說明是很好的選擇。

例如，科學史“生長素的發現過程”就是很好的素材。在學習達爾文實驗時，首先給教材中的達爾文實驗示意圖編號(圖1)，然后要求學生分別對比分析，完成表1。從而使學生清楚認識什么是自變量、因變量，如何表述實驗結果和實驗結論。然后照此方法依次分析其他幾位科學家的實驗設計。最后，總結每個科學家實驗的目的、實驗方法、實驗結果以及結論。這樣使學生一方面明確實驗設計的基本原則、方法，另一方面認識到科學觀點或發現是在不斷的“檢驗—修正—再檢驗—再修正”中更新的。

圖1 為達爾文實驗示意圖編號

表1 對達爾文實驗的對比分析

2 大膽質疑科學家實驗

教材中某些科學史實驗案例，其設計存在瑕疵。或許是由于時代條件、認識局限所致，也可能僅僅是教材在編制過程中所做的取舍。不管怎樣，這些有瑕疵的實驗案例恰好可以當作培養學生質疑精神、挑戰權威的良好素材。

例如，“促胰液素的發現”實驗案例中斯他林(E. H. Starling)和貝里斯(W. M. Bayliss)將小腸黏膜、稀鹽酸和沙子一同研磨，獲得提取液，將此提取液注入狗的靜脈，結果胰腺分泌胰液，進而得出結論：“在鹽酸作用下，小腸黏膜產生某種化學物質，這種物質進入血液，隨血流到達胰腺，引起胰液分泌。”該結論的獲得存在很大問題，因為他們制取的提取液中成分較復雜，有稀鹽酸、細胞破碎后的內容物、以及他們假設中鹽酸作用下小腸黏膜釋放的“化學物質”，這樣成分復雜的提取液注入靜脈引起胰腺分泌胰液，為什么就說是“化學物質”的作用呢[1]？教學中教師引導學生發現教材實驗設計的不足，鼓勵學生設計對照組補充實驗，促進學生形成嚴謹、客觀、批判、懷疑的科學態度，以及勇于挑戰權威的精神。

3 重視特色欄目、拓展題中實驗素材利用

3.1 利用“技能訓練”中實驗素材，提升學生科學探究技能 教材中的“技能訓練”欄目設置有很多實驗探究素材，3冊必修教材中共設置“技能訓練”欄目13處。這些技能訓練從數據分析、圖表解讀、現象解釋、模型構建、實驗評價、提出假設、實驗設計、語言表達等方面對科學技能進行訓練和提升。

例如，必修1《分子與細胞》第36頁“技能訓練”：“查找資料，了解某一種植物(如小麥)生長發育需要哪些無機鹽。設計實驗證明某一種或某幾種無機鹽是這種植物生長發育所必需的。”教學中，教師可以布置為課后探究作業，要求學生按照提出問題→做出假設→實驗設計→預期結果與結論格式撰寫實驗方案，提升學生實驗設計能力。再如必修2《遺傳與變異》第71頁“技能訓練”：“對長翅果蠅幼蟲在35℃～37℃環境中出現殘翅果蠅，但這些殘翅果蠅后代依舊是長翅果蠅。對此現象提出假說并解釋。”教師鼓勵學生根據已學知識大膽提出假說，培養學生發散性思維。

3.2 利用“技能應用”中實驗素材，檢驗學生的科學探究技能 教材設有18個“技能應用”題，均出現在課后練習或章節練習后。這些題有的對實驗操作進行考查，例如，你制備的口腔上皮細胞臨時裝片進行觀察，想一想要把視野調暗，應該怎樣操作？(必修1第58頁)；有的要求設計實驗方案，例如，溫度高低會提高或降低水分通過半透膜的擴散速率嗎？請你提出假設，并設計檢驗該假設的實驗方案(必修1第76頁)；有的要求寫出研究思路，例如，假如現有一種用于麥田除草的除草劑剛剛研究出來。作為工程師的你，任務是研究這種除草劑在麥田除草時的濃度要求。請列出你的研究思路(必修3第58頁)。教學中，教師可以充分利用這些素材去考查學生對實驗技能的熟練程度，發現學生學習過程中的缺陷和誤區，及時給予補充和糾正。

3.3 利用(思維)拓展題中實驗素材，增加學生思維的廣度和深度 每節課的練習部分以及每章的章節練習部分基本都含有拓展題，這些拓展題有些提出與學習內容相矛盾的現象，要求學生對其給予合理解釋，例如，按照遺傳規律，白眼雌果蠅(XwXw)和紅眼雄果蠅(XWY)雜交，后代雄果蠅都應該為白眼的，后代雌果蠅都應該是紅色的。可是大量的觀察發現，在上述雜交中，2000～3000只雌果蠅中會出現一只白果蠅，同樣在2000～3000只雄果蠅中會出現一只紅眼果蠅。你怎么解釋這種奇怪現象(必修2第38頁)？有些提出我們生活中不留意或認為理所當然的現象，要求學生對其提出假說解釋，例如，溶酶體內含有多種水解酶，為什么溶酶體膜不被分解？嘗試提出一種假說，解釋這種現象(必修1第50頁)。這些素材是生活中切實存在的現象，而這些現象是常規思路、常規方法有時解決不了的。教師有意識地利用這些素材進行教學，可促使學生關注生活，產生對生活、生命世界的好奇和驚嘆，促進學生課后自主查閱資料進行深入學習。同時，有助于加強學生對科學探究的興趣，從而產生從事科學研究的欲望。

3.4 利用“課外實踐”和“課外制作”中實驗素材，促進學生正確認識科學與社會的關系 教材中還設有“課外實踐”和“課外制作”欄目。例如，設計實驗，證明雌蛾能分泌性外激素吸引雄蛾前來交尾(必修3第108頁)；調查超市食品包裝上的標簽和說明，看看哪些是轉基因食品(必修2第107頁)等。這些素材是開展開放性、綜合性實驗的良好素材。綜合性、開放性實驗的開展有助于學生合作意識、集體意識的增強，同時能夠使學生正確認識：科技是把雙刃劍，可以服務于社會，亦可對人類社會造成危害。