高中生物實驗教學中融入生活化元素

徐 彤 （江蘇省無錫市輔仁高級中學 江蘇無錫 214123）

生物科學是以各種實驗為基礎的自然科學，在中學生物實驗教學體現生活化十分必要，已有部分教師進行過相應的實踐研究。相比于初中、小學階段，高中學生有更豐富的知識和生活體驗，為進一步提升將知識學以致用的能力，提升學科素養奠定了基礎。《普通高中生物學課程標準（2017版）》明確指出，生物教學要引導學生主動參與探究實驗過程，倡導學生在解決生產、生活實際問題的過程中深入理解核心概念，養成科學的態度和精神，為進一步的學業深造和步入社會做準備。人教版高中教材（包含必修1、2、3和選修1、3）共提供學生實驗35個，分為驗證實驗18個，探究實驗11個，設計類實驗6個。其中部分實驗對實驗器材、操作環境有較高要求，完成時有一定難度；有些實驗效果不明顯，且與學生的認知需求有較大距離。這些都是制約實驗教學效果的重要因素。在實驗教學中，如何使學生分組實驗更加生活化，更貼近學生的實際和適應未來的需求，筆者嘗試從以下5個方面進行了探索。

1 創設生活化的情境，激發參與實驗的熱情

很多生活場景中都蘊含著一定的生物學的原理，如腌漬黃瓜中水分會不斷滲出源自“外界溶液濃度高于細胞液”；手指無意中遭遇針刺時會“先縮手后產生痛覺”源自“兩種反射受兩個不同中樞的控制”；葡萄酒開瓶后未及時喝完會因醋酸菌的繁衍而變酸等。在實驗教學中，如果教師能夠多使用一些來自生活的實例進行情境創設，就很容易激發學生的探究欲望，進而對生物實驗產生親近感。

在一次教學“腐乳的制作”中，筆者發現整堂課上學生大都只是在實驗之初對能親手捏弄豆腐塊感到新鮮，而在后續的實驗操作中大都只是機械地完成實驗報告的相應步驟而已。教師靈機一動，去附近的超市購買了一瓶“紅方”腐乳，并切成小塊。當另一個班級的學生陸續進入實驗室時，教師邀請學生前來品嘗。出于好奇，學生紛紛過來一試。在他們咂著嘴細細品味腐乳，發出的“軟、香、糯”的贊嘆聲中，制作腐乳的實驗課不知不覺開始了。為了能如期品嘗到自己的“好產品”，學生積極參與實驗。

在探究加酶洗衣粉洗滌效果的實驗教學中，很多教師并不會刻意強調洗衣粉的洗滌原理。這一忽略容易使學生誤以為“額外增添的酶才是洗衣粉的主體”。教師在介紹實驗材料的時候，有必要向學生介紹一下洗滌劑中主要成分表面活性劑（如烷基苯磺酸鈉）的主要功能——乳化作用。表面活性劑能使本來不能互溶的兩種液體（水與油）聚集到一起；再經水的沖洗，油漬等污物就能被去除了。洗滌衣物也是這個原理，往洗衣粉里添加酶只是為了進一步提高去污能力而已。在設置對照組的時候，如果能夠設置“無酶洗衣粉”（可以通過剔除加酶洗衣粉中的彩色酶顆粒獲得），學生對加酶洗衣粉的洗滌效果就可能理解得更透徹。

“固定化酵母細胞”實驗要求學生對制作成的凝膠珠形狀是否呈球形，是否有韌性作出獨立判斷。在實驗末尾增設了“在實驗桌上摔打凝膠珠”的環節，讓學生通過摔打凝膠珠，觀察其在桌面的反彈情況來感受彈性大小。在實際教學中，學生不僅僅玩得興致勃勃，還能夠與其他小組比較，在比較中感受有彈性、有韌性。

2 借用生活化的物品，豐富自主實驗的內容

教材實驗方案中所提及的實驗材料、試劑大都來自于高校、研究所科研人員的研究實例，經過多年的反復篩選和修正，其實驗步驟及實驗效果基本趨于成熟。然而，這些實驗也存在一些問題，如有的實驗步驟過于繁瑣，如血紅蛋白的提取和分離；有的實驗材料效果并不穩定，如用洋蔥根尖分生區觀察細胞有絲分裂；有的實驗所用的實驗試劑有一定的毒性（鹽酸、稀硫酸），可能會對學生健康和環境產生一定的不良影響。在實驗教學中，有不少教師也在積極嘗試改進，利用生活中常見的本地材料來完成實驗，如用紅蔥替換洋蔥觀察有絲分裂，用“瓊脂塊+碘液”替代“酚酞瓊脂塊+NaOH溶液”，探索實驗用材的無害化等。

在實驗教學中，教師要積極倡導對實驗材料的個性化選擇，提高學生實驗的自主性。在“果酒的制作”實驗中，教師只提供實驗基本原理的介紹，接下來告訴學生：果酒的稱謂完全取決于釀酒的材料，一般的果實（新鮮或干制）在合適的條件下都可以被用來釀酒。于是，除了實驗課上按照教材進行了葡萄酒分組實驗以外，學生還利用周末時間在家自主完成其他材料的釀酒實驗。結果兩個班的學生共交上來20多種不同材料的釀酒作品。還有學生從超市購買了各種酒曲、發酵酵母，自主嘗試比較不同菌種對制葡萄酒發酵效果的差異，并最終發現蘋果酵母制酒效果更好。

在教師的鼓勵下，學生們還積極嘗試利用學到的有機物鑒定方法對自己熟悉的食物或飲料進行成分鑒定分析。在對椰子汁、蜂蜜、芋頭汁、甘蔗汁、冰紅茶、橙汁、魚湯、酸奶、蔬菜汁等十幾種樣液鑒定之后，學生發現：排骨湯、魚湯、椰子汁里并沒有多少蛋白質，酸奶里含有淀粉成分，冰紅茶中有還原糖無蛋白質……

教師從生活中那些司空見慣、耳熟能詳的熟悉物品的材料入手，不僅能夠拉近生物知識與學生生活的距離，使學生感受到科學研究的真實性，還有助于引導學生在生活中注意觀察、開拓思維和勇于嘗試。

3 孵化生活化的課題，拓寬實驗探究的范圍

新課程改革鼓勵學生在構建核心概念的過程中積極嘗試新的探究學習課題研究。教師需要結合學生實際，因地制宜開展發現和生成課內外新實驗方法和課題。不少教師在教學中已經取得了一些成果，如嘗試使用不同溫度下相同體積“面團”出現的不同體積變化來了解呼吸作用的變化，使用大蒜提取液研究家庭餐具殺菌方式等。

這些新課題既要圍繞核心概念，又要盡量與學生的生活相聯系，以充分滿足學生探究未知及應用知識的需求。如在學習必修Ⅰ光合作用中，學生對于“夏季晴朗的中午，植物葉片光合作用強度下降與葉表皮氣孔關閉的相關性”缺乏直觀認識。因此，教師可以建議學生利用蠶豆或菠菜葉親眼看一看：氣孔是什么樣的？保衛細胞中的葉綠體又是怎樣的？如果學生能夠聯想到：葉綠體與氣孔自動開閉有何關系？既然，葉片的表皮細胞是成熟細胞，能否用來驗證細胞質壁分離現象？那么，教師可以給予積極的支持，鼓勵他們將實驗目的、假設以及相關步驟、相關實驗結論進行合理組織編排，并構成相對獨立的實驗課題，如“蠶豆葉表皮細胞控制水分進出功能研究”。再如學習必修3“植物向性特征”的時候，有學生通過觀察校園中最常見的龍爪槐，發現，有時龍爪槐的頂部會生長出一些豎直向上生長的枝條。于是提出：如果單獨扦插培養那些豎直生長的枝條，是否會長成枝條正常向上生長的變種呢？于是，筆者將這個設想進行了討論、分析和延伸，提出一個實驗課題——“龍爪槐不同枝條向性觀察”：觀察比較包括龍爪槐植株新生枝條生長時間與向地彎曲關聯度、扦插直立枝條成活后新個體向性生長，以及枝條近地/離地兩側生長素濃度差異等。

生物教師的實驗研究意識和能力對培養學生實驗中的創新意識和能力起著重要的影響。在“影響酶活性的實驗”中，面對一包保存不慎丟失了說明書的植物淀粉酶，教師或許可以繼續依據確定的“最適溫度”來進行驗證性實驗設計。可是如果教師告訴學生實際情況，并建議把實驗設計成“探究淀粉酶的最適溫度”，教學的效果一定會有很大的不同。在教學中，教師可以提出一些自己熟悉的實驗研究課題或設想，如研究“細胞膜的選擇透過性”可以建議學生用生、熟兩種鵪鶉蛋對比在鹽水浸泡過程中，鈉離子進入細胞速率的差異。教師的示范能給學生選擇探究方向提供激勵和指引。

4 緊扣生活化的評價，提升實驗相關的素養

在實驗教學過程中，教師適時做出相關評價有利于加深學生對實驗原理的理解，提高實驗技能。教師要讓學生明白，實驗的目的絕不僅僅是為了得到預期的現象，或得出一個“完美”的結論。在實驗評價中，教師要注重聯系那些在生活中習以為常的事例或經歷，挖掘實驗過程中更深層次的內容，從而真正提升學生的學科核心素養。

在必修3教材中的實驗“設計并制作生態缸，并觀察其穩定性”要求學生分組設計全封閉、可透光的小型生態系統，并依據其中動植物的生存情況對系統穩定性的變化做出評判。盡管學生對缸內動植物的生存情況進行了細致的觀察和記錄，但相比系統中動植物個體的命運，學生似乎更關注由實驗結果帶來的關于設計方案的評價。這顯然有悖設計本實驗的初衷。在對整個實驗過程進行總結分析的時候，教師需要及時提示學生關注生命關懷。可以從全班學生實驗中“犧牲”的小魚小蝦水草的總數著手，引導學生思考：如果這些動植物生命尚存的話，其子子孫孫會在生物界占有一席之地，它們會與其他生物一起為環境中的物質循環和能量流動發揮著各自的作用。并引導學生思考：能否適當調整實驗方案，以實現既能減少生命生物的損耗也能獲得較好實驗效果的目的？于是，有學生聯想到家里水族箱的培養方式，提出了適度“敞開容器”的想法。與“封閉狀態”相比，容器的敞開狀態增加了一些變量（如水分的蒸發、氧氣與二氧化碳的交換等），其中的動植物生存繁衍時間會相應延長，從而為實現建立營養結構、實現營養“自給自足”提供了時間上的保證。教師可以組織部分有興趣的學生按調整后的實驗方案重新實驗，并將各小組成功細心呵護生態缸中動植物的事例進行分享，相信越來越多的學生會在實驗中獲得生活經驗，并對生命越來越有愛心、善心。

教師在設計學生的實驗報告時，不僅要有傳統的內容，如實驗原理、實驗操作步驟、實驗現象和結論，供學生鞏固認知和進行實驗數據記錄，還可以設置“實驗回顧”欄目，通過提出一些關于實驗感受、實驗效果評價等方面的問題，如造成實驗結果不理想的主客觀原因可能有哪些？針對造成實驗誤差的原因，你們覺得可以對實驗材料或步驟做怎樣的改進？你小組在本實驗中獲得了預期的結果，與其他小組相比，你們獲得成功的主要原因是什么？你覺得本次實驗最關鍵的步驟有哪些？.....這樣讓學生在記錄瞬間產生實驗靈感的同時，也能關注生命過程的科學性、邏輯思維的縝密性、操作態度的嚴謹性。

5 凝練生活化的內涵，培育實踐型公民意識

2010年教育部頒布《教育規劃綱要》，明確提出學校要“加強公民意識教育，樹立社會主義民主法治、自由平等、公平正義理念，培養社會主義合格公民”。所謂公民意識是指公民個人對自己在國家中地位的自我認識，主要包括人在社會生活中的責任意識、公德意識、民主意識等基本道德素養。高中階段是學生由感性思維向理性思維發展，由純粹接受規范要求向自主行為發展的過程，是培養公民意識的重要階段。

在生物實驗教學過程中，教師要注重引導學生從生活化的實驗體驗中提煉公民素養的素材。如嚴格要求和認真執行生物實驗室的規章制度就是一種法治教育，在實驗過程中每位成員都有遵守實驗室的相關規定的義務，如不要大聲喧嘩；不要隨意干擾別的小組實驗；注意節省實驗材料；注意用電用火安全；損壞器材要賠償，故意損壞者要加倍處罰等。教師實驗操作的規范性和厲行節約的行為，在討論改進材料、優化步驟、孵化實驗新課題過程中的民主氛圍都是給學生最好的示范。

自媒體時代，人們的身邊充斥著各種各樣的觀點和看法，其中有很多只是一家之說，有的甚至可能是偽科學、反科學的內容。作為有一定生物學理論知識、實驗研究能力的高中生已經初步具有對涉及生物學的社會熱門話題、熱點事件進行科學分析的能力，或者通過實驗進行檢驗論證，進而有能力在宣傳科學、實踐科學等方面擔負起一定的社會責任。如近年來我國各地的湖泊、河流中頻發藍藻，其原因主要是水體的氮磷超標。導致的原因是多方面的，不管是工業和生活污水的排放，還是淡水養殖投放的餌料或肥料過多，或是湖底淤泥的累積以及全球氣溫升高等，都與人類生產方式與生活習慣密切相關。高中生理所應當地要去做一些實實在在的事情：一方面要積極宣傳保護環境、綠色生活等相關知識，提高全民的環保意識；另一方面，可以積極利用校內外資源，開展利用生物資源凈化水體的實驗研究。同時，身體力行，從自身做起，多使用綠色交通工具減少碳排放，節約用水、使用無磷洗衣粉等，努力減少生活污水以及氮磷的排放。