细雨湿衣却不见 闲花落地细无声

马建兴

摘要实验是生物科学的灵魂，提高公民的生物科学素养是新课程的基本理念。实验教学不能仅仅停留在“纸笔化实验”阶段，应该倡导真实的生物实验。真实的生物实验应关注方案设计的合理性、器材选择的科学性、操作过程的规范性、实验现象的反思性及问题解决细节。结合教学观察与实践中的具体案例，阐述了就实验教学中如何关注“实验细节”、开展“真实实验”的观点。

关键词实验教学真实实验教学细节

中图分类号G633.91

文献标识码B

文件编号1003－7586(2012)01－0006－03

实验是生物学科的灵魂，实验教学是生物学教学的基本形式之一。“初步学会生物科学探究的一般方法，具有较强的生物学实验的基本操作技能、搜集和处理信息、分析和解决实际问题等能力”是新课程实施的重要目标之一。但笔者随机对苏州市7所高中的高一学生进行了关于“中学生物课堂教学中生物实验教学开展情况”的调查，却发现：在过去的两个学期中，学生从未进实验室做过实验的占68％，教师在教学中进行过演示实验的仅有47％，教学中以多媒体技术模拟实验替代真实实验占72％，通过反复做实验试题来应对考试的则高达84％。高中生物实验教学的尴尬现状由此可见一斑。

究其原因，主要是长期受到“纸笔化考试为主要形式、考试分数高低为价值取向”的思想影响，“真实实验”费时、费力，在快速提高应试能力方面似乎效果并不明显，而通过教师讲实验、学生“做实验题”的“纸笔式实验”则能迅速提高考试分数，致使部分教师对真实实验兴趣不高、对动手做科学关注不够。但在这种“纸笔式”、“动画模拟式”的生物学实验中，学生缺乏直观感受和亲身体验，对真实的问题解决过程缺乏思考，除了能通过死记硬背记住实验步骤、现象、结论与教师强调的“实验细节”外，实验操作技能并没有实质提高，探究能力并没有真正发展，对实验思想和方法的理解与感悟并不深刻，科学素养并未真正提高。此种情况若继续发展下去，是有违课程改革初衷的。鉴于此，笔者就“教师在实验教学中应创设情境、注重细节，让学生在潜移默化中掌握操作技能，提高问题的探究能力，并最终提升生物学素养”，谈以下观点，与各位专家、同行探讨。

1比一比，让实验设计更优化

实验设计是生物实验的灵魂。不同学者对“实验设计”的表述各不相同，广义的实验设计指科学研究的一般程序，通常包括问题提出、假说形成、变量选择及控制、数据收集及分析、结果交流与评价等。实验设计主要应明确：①做什么，即实验目的和内容；②怎么做，即依据实验原理，选择合理的实验方法，制定多套可供选择的实验方案；③为什么这样做，即：收集、分析有关实验资料，选择最合理的方案。除此之外，实验设计还要制定具体的操作步骤、预计可能的实验结果、确定数据收集及分析方式等，甚至还应包括对实验人员、时间和场地的安排以及对实验进行评价(做得怎样?)等。如何设计一个好的方案，并不断进行优化，应该是实验教学的关键。

通过教学观察可以发现：相当多的学生认为教材提供的实验方案是唯一的方案，却并未意识到某一个具体实验可能存在多套方案；相当多的教师则认为教材实验方案一定是最为合理的方案，而并未从地域特點、季节因素和本校实验条件限制等角度出发，有意识地改进原有方案或选择替代方案，使实验教学的效果更明显。

在“检测生物组织中存在还原糖”实验中，教材的建议方案为：“以苹果和梨果实的组织提取液作为实验材料，用斐林试剂作为检测试剂，进行水浴加热，观察是否出现砖红色沉淀。”笔者在教学实践中，根据亲身实验经验，向学生提供了两种改进方案，供学生选择。方案一：用成熟葡萄去皮代替苹果或梨，不需要研磨，去皮后放在小烧杯中挤压即可流出果汁，提取液加入斐林试剂后水浴加热，观察颜色变化和沉淀反应。

方案二：用徒手切片法切下梨(或苹果)果实的薄片放在载玻片上，直接滴加2滴新配制的斐林试剂，在酒精灯上直接均匀加热。课堂教学中，师生共同实践、讨论、分析上述方案，形成共同观点如下：方案一的优点是组织提取液无须过滤，实验材料符合该实验的季节特点，且处理简单、效果好；方案二的优点是无须制取组织提取液，在显微镜下观察，可以直接观察到多边形的梨细胞中有许多砖红色的颗粒，但应注意切片和直接加热过程中的安全性。

上述实验方案激发了学生创新的灵感，学生进一步提出了自己的研究方案：方案三，制取新鲜动物肝脏(如鸡肝)的研磨液，用教材中的实验方法进行实验；方案四，制取胡萝卜块根、桔子(果实)的组织提取液，用教材中的实验方法进行实验。

教学中，学生在教师的指导下开展分组实验，探究自己感兴趣的问题，然后师生共同评议方案的可行性，得出结论如下：方案三可以检测动物组织提取液中是否有还原糖，从而有助于学生理解概念——“糖类广泛分布于生物体内，是主要的能源物质”，但猪肝研磨液等动物组织自身的颜色会对实验现象造成一定的影响，需仔细观察。方案四是最有争议的，部分学生认为该实验不能以胡萝卜块根、桔子(果实)的组织提取液作为材料，因为出现的砖红色沉淀会被植物组织提取液中的其他鲜艳的颜色所遮蔽。在与全班学生一起做该实验后发现方案四实际是可行的，通过仔细观察，是可以分辨砖红色沉淀与组织提取液中的其他颜色间的区别的。但若从实验现象的明显角度，胡萝卜块根等的确不适宜作为该实验的材料。

经过对同一实验不同方案的比较，学生加深了对于科学的理解、懂得了方案优化的价值，也能更深刻地理解实验与理论间的关系。

2选一选，让实验器材更科学

所谓“兵马未动，粮草先行”，选择合适的器材(仪器、药品和生物材料)是做好一个实验的基础。在教学中，部分教师并未从真实实验角度出发去关注实验器材的选择，而是根据主观经验判断：“应使用什么器材，或者不能使用什么器材。”容易导致科学性错误产生，下面以“探究温度对酶活性影响”实验材料的选择为例，列表(表1)分析如下。

生物实验的效果受环境、材料本身等因素的影响很大，而许多实验材料又具有明显的季节性和地域性。如经过实验发现，以鱼白(雄鱼的精巢)作为DNA粗提取的材料，效果优于鸡血、菜花等材料。但鱼白这种材料具有较强的季节性，价格偏贵，不适宜作为中学实验中DNA粗提取的材料大面积推广。所以实验材料的选择，应充分遵循“依据原理、服务主题、经济易得、现象明显、安全简便”的原则，务必在“可以选择哪些材料做该实验?哪种是该实验的最适宜材料?从何处可以得到该种材料?以该材料进行实验时，需进行怎样的处理?”等细节方面作深入思考，让学生理解生物实验的科学内涵，以切实提高实验材料的选择能力。

3做一做，让实验操作更规范

实验操作技能是学生实验能力的第一层面，而科学探究能力是实验能力的最高层面。从动手实验操作技能的熟练到科学探究方法的掌握，是从感性到理性

的升华，而依据科学探究的思想、方法所制定的设计方案来指导具体的实验操作，则是一个理论指导实践的过程。教学实践表明，让学生体验真实实验的过程，一方面可以在尝试运用实验器具完成实验过程中熟悉包括显微镜、烧杯、解剖工具等在内的各种实验器具的使用方法、实验试剂的配制方法、实验材料的处理细节、实验变量的控制技术，提高和发展学生的实验仪器使用的熟练程度和操作规范；另一方面，也可以让学生通过经历真实的做科学的过程，掌握包括观察、测量、调查、数据处理和探究等实验操作的基本方法；最重要的是，可以通过实验构建生物核心概念体系，进一步提高探究的水平和能力。

但由于缺乏系统的实验操作训练和真实实验的洗礼，目前中学生生物实验操作技能的发展状况却并不尽如人意。以实验中的观察技能为例分析：首先，学生对观察对象的确定非常盲从，教师要求观察什么就观察什么，却并不理解选择某种对象作为观察指标的原因，如“比较H₂O₂在不同条件下的分解”中为什么选择溢出气泡的体积大小和速率以及带火星卫生香的复燃程度作为观察对象?其次，不知道观察对象与方法应根据实验条件的改变而改变，如上述实验中，以无色焦性没食子酸作为鉴定试剂时，应观察溶液的颜色是否由无色变成橙红色及是否出现沉淀。另外，生物实验中许多细微的结构都需要借助一定的工具来观察，如借助放大镜、显微镜和照相机等工具来观察一些细微结构，但有相当部分的高中学生却还不能正确使用显微镜进行观察。此外，观察还需要比较与思考，如在“观察多种多样的细胞”实验中，学生并不能正确比较所观察到的多种多样的细胞，从而不能得出动、植物细胞结构上的异同，因而无法将“细胞的多样性”的感性认识上升到“细胞统一性”的理性认识，导致实验和理论割裂，为了实验而实验。

新课程倡导开放性的探究实验，但并不意味着实验操作的随意性。恰恰相反，生物实验的操作过程应该科学、严谨、规范、准确。规范地使用各种仪器设备，遵循科学的实验思想各方法处理实验材料，严格控制各种变量，才能获得科学的数据，得出正确的结论，在此过程中形成严谨、细致、求真的态度和情感，从而为学生全面发展、终身发展奠定基础。

4议一议，让实验现象更真实

实验方案是需要精心设计的，但实验结果更多是动态生成的。以不同材料来做同一实验，实验现象可能不同；在不同的环境条件下做同一实验，实验现象也可能不同；不同学生做同一个实验，也可能出现不同的现象。而通过对多种实验现象的交流、讨论与质疑，不仅可以甑别正误，找出错误产生的原因，帮助学生深刻理解概念，还可以发现新知识、解决新问题。

如笔者在执教“探究不同浓度的生长素类似物对于插条生根作用的影响”实验中，发现部分同学的插条因没有保留侧芽而不能正常生根。学生查阅了某些参考资料后认为：“侧芽提供一定浓度的生长素，有利于生根。因此，插条不生根与未保留侧芽无关”此时教师指出：“若侧芽的主要作用仅仅是提供一定浓度的生长素的话，直接配制更高一些浓度的生长素类似物溶液，插条不是可以正常生根了吗?”显然理论解释与实验结果是相互矛盾的。经过与学生共同查阅资料、分析讨论和重复实验，师生共同得出结论：“侧芽不仅提供生长素，还可以提供细胞分裂素等植物激素，促进插条的生根。插条生根是受到包括生长素等激素在内的多种激素共同调节的结果，不保留侧芽，是非常不利于插条生根的。”实验教学中，教师对于实验现象一定要细致观察，对不符合预期的异常现象不应立即否定，而应以严谨的态度、科学的方法，分析异常现象产生的原因，可避免学生产生相同错误，亦可以发现新知识。

5反思

新课程实施过程中，教师可以合理运用现代教育技术辅助实验教学，提高实验教学效率，但要尽力避免让科学探究成为一种“动画模拟”的演示过程。同时更要极力避免探究内容远离学生的生活世界、探究形式“新八股化”的倾向，引导学习者有意识地运用生物学实验去分析解决真实问题，全面发展能力，提高生物学素养，使自己具有生物学头脑和眼光。如在江苏省2011年生物教师实验操作比赛中，设置了“制作不同植物叶片横切面的临时装片，用数码显微镜观察并判断哪种是阳生植物的叶片”、“依据光合作用原理判断哪株天竺葵是经暗处理过的”等探究性试题。这些试题强调以实验解决真实生活中的问题，是一种非常好的实验考查导向。

总之，新课程倡导真实实验，强调以实验来解决问题，并倡导通过实验教学让学生获取对终身发展有用知识、习得对终身发展有用的技能，并形成“做真事、做真人”的态度和价值观。同时要能正确处理实验教学中出现的“放手做实验与放任做实验、科学实验中的新发现和错误实验中的伪发现、科学质疑和钻牛角尖、教学的短期行为与教育的长期影响”等问题间的关系。