例談核心素養下的生物實驗優化教學

薛麗華

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》提出了從生命觀念、科學思維、科學探究和社會職責等方面發展學生的學科核心素養觀點，其中科學思維要求學生養成運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力，而科學探究要求學生具備發現問題，并進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及對結果交流與討論的能力。在高中生物教學中，學生科學思維的培養和科學探究的養成離不開教師對生物實驗的優化教學。如何優化實驗教學，教師的引導就顯得尤為重要。

一、精心設問，優化預習

學生的實驗前預習，包括明確實驗目的，了解實驗步驟和注意事項等。這項工作如果只是叫學生瀏覽教材，效果是不明顯的。所以為學生精心設計幾個小問題，可以起到事半功倍的效果。

案例1 在進行《觀察植物細胞的質壁分離和復原實驗》時，我設計了5個小問題讓學生們思考：

1.為什么成熟植物細胞相當于滲透裝置？

2.如何控制原生質層兩側的溶液具有濃度差？

3.如何有技巧的判斷植物細胞發生了質壁分離和復原現象？

4.如果用無色的成熟植物細胞是否可以進行本實驗？

5.植物細胞質壁分離的程度與蔗糖溶液的濃度什么關系？

當然，準備的小問題學生不一定能馬上解決，但是我要求學生思考，簡單寫出自己的觀點。事實證明，帶著思考，學生在實驗時會注意力更集中，以尋找答案。在實驗結束時，學生們通過實驗操作的體會及老師的引導，預習的問題就迎刃而解了。

二、細心引導，優化操作

在進行實驗過程中，學生直接動手操作往往很盲目，甚至會把實驗當游戲，結果可能一無所獲。因此教師可以預先演示一些實驗，以便學生學習、模仿，演示中教師必須操作規范、步驟正確。

案例2 在做《紫色洋蔥表皮細胞的質壁分離和復原實驗》時，我示范如何巧妙的撕取表皮，如何在載玻片上用引流法滴加溶液。學生通過模仿可以減少實驗時間的浪費，并取得較好的觀察效果。

對一些按照書本方法實驗現象不明顯的實驗，教師可以適當選擇變通的實驗方法，優化實驗操作。

案例3 做《葉綠體色素的提取和分離實驗》時，第一步提取綠葉中的色素，如果葉子不是特別綠，那么研磨時加入的酒精可適當減少。另外如果研磨液過濾不順暢時，可將研磨物倒入一個保鮮袋，袋角上剪一小孔，然后直接將液體從孔中擠出，用基部放有單層尼龍布的漏斗過濾即可。還有學生畫濾液細線易彎曲，我讓學生直接將濾紙折一痕跡，然后沿折痕畫濾液細線，效果極佳。

三、回顧反思 優化改進

生物實驗有成功也有失敗，這很正常。但是實驗的失敗會給學生造成挫敗感，從而回避失敗。此時及時引導學生分析失敗的原因，顯得尤為重要。我曾經要求學生記錄失敗的原因，整理了一下，發現學生實驗的成敗往往和以下幾個方面有關。

1.取材問題

生物實驗要用到生物材料，正確取材是實驗成功的第一步。

案例4 實驗《觀察細胞的有絲分裂實驗》中，準確切取洋蔥根尖分生區部位，是實驗成功的前提。實驗員往往準備一個培養好根的洋蔥給一組學生，約十位學生剪取一個洋蔥上的根尖做實驗。少數學生制成的裝片中往往看不到分裂期細胞。通過仔細觀察，我發現這些同學剪取的根尖是其他同學剪過的，即分生區已經沒有了，看到的是伸長區或成熟區的細胞，也就看不到分裂期細胞了。

2.藥品問題

藥品的使用方法、試劑的濃度及用量等也影響實驗成敗，不能忽視。

①有些實驗所用試劑要現配現用

案例5 《DNA的鑒定實驗》中，二苯胺必需現配現用。新配的二苯胺試劑A液（1.5g二苯胺，100ml冰醋酸，1.5ml 濃硫酸）呈無色，但如果放置一段時間之后，逐漸呈現淺綠色，放置幾天之后，變為藍色，如使用變色后的試劑，對實驗結果有很大影響。因此，每次實驗二苯胺要現配現用，同時避免強光照射。實驗時，可先將試劑A液滴加入溶有DNA的氯化鈉溶液的試管，再滴加幾滴試劑B液（ 0.2%乙醛），震蕩均勻，這樣實驗效果很明顯。

②有些實驗對藥品的量有一定的要求

案例6 實驗《葉綠體色素的提取和分離實驗》中，無水乙醇和層析液要注意控制用量：提取5g葉片中的色素，大約使用10ml無水乙醇比較適合。若無水乙醇過多，會使得到的色素濾液濃度降低，畫濾液細線時，濾紙條上吸附的色素的量減少，分離后色素帶顏色會過淺而影響觀察。利用紙層析法分離色素時，燒杯中的層析液用量大約為距離燒杯底0.5cm，層析液如果加的太多會觸及濾紙條上的濾液細線，色素直接溶解到燒杯中的層析液中，濾紙條上得不到相應分離的色素帶。

③有些實驗對藥品濃度有很高的要求

教材上很多實驗規定了藥品濃度，這其實是相關科研人員經過多次試驗后，認可的最適合濃度，因此實驗前配制試劑時，必需準確配置濃度，否則會影響實驗效果。

案例7 斐林試劑甲液所用的CuSO4濃度為0.05g/ml，有利于和NaOH生成大量Cu（OH）2，從而與還原糖反應生成磚紅色沉淀（Cu2O），而雙縮脲試劑中CuSO4濃度為0.01g/ml，在堿性環境中Cu2+與蛋白質的肽鍵反應生成絡合物，呈現紫色。雖然斐林試劑和雙縮脲試劑很相似，但是因為反應原理不同，CuSO4溶液的濃度要求不同。

3.操作問題

有時學生會漏做某個實驗步驟，還有些學生可能出現操作失誤。

案例8 如《觀察植物細胞的質壁分離和復原實驗》中，有的學生直接將撕取的表皮放在蔗糖溶液中，用顯微鏡進行第一次觀察。正確的做法是先放清水中觀察，以便和后續的蔗糖溶液下質壁分離現象對照。還有一些學生，紫色表皮不是用鑷子撕下的，而是用刀片削或挖下來的，以至取的表皮較厚，在顯微鏡下細胞重疊影響觀察。

生物學是一門實驗性很強的學科，教師通過優化實驗教學，引導學生養成探究實驗問題的思維習慣和勇于解決問題的動手能力。不管實驗成功與否，通過教師的引導，可以使學生更加了解實驗原理和方法、驗證所學知識；同時亦可教育學生辯證地看待事物，培養和提高學生的實驗能力和應變能力。