生物学实验型作业的设计及其教学意义*

◎福建师范大学附属中学 林泳许

生物学实验型作业的设计及其教学意义*

◎福建师范大学附属中学 林泳许

实验型作业包括观察研究型作业和实验操作型作业。实验型作业能够实现学生对生物科学知识从感性到理性的提升，提高学生生物学实验技能，促进学生学习生物科学方法，提高学生生物科学素养。

实验型作业；观察研究型作业；实验操作型作业；生物科学素养

高中生物学课程的核心任务是提高学生的生物科学素养。生物科学素养是指人们在对生物科学知识的认知过程中所表现出来的对知识、技能和方法的认识，并在此基础上形成的生物科学能力、科学品质及生物科学观。为了更好地培养学生的生物科学素养，课堂教学中进行有关生物学理论知识的讲授是必要的，但还需开放教学的实践过程，通过课外实验型作业，提高学生对生物科学知识、技能、方法的掌握和运用，促进学生实现知识学习与生活和实践体验的完美结合，从而提高学生生物科学素养。

一、生物学实验型作业

为了给学生“减负”，在减少作业数量指标的同时，应在质量指标上做足功课。作业不仅是强化知识理论的重要工具，而且是培养学生创造性、独立性、探究性学习能力的重要途径，通过实验型作业，让学生主动利用所学的生物学知识分析问题和解决问题。

1.观察研究型作业

观察研究型作业是指跳出课后理论习题等传统作业形式的定势，让学生在课外针对所学内容进行观察与研究。具体作法是将学生分成若干小组，开展课外观察活动。学生可以自行设计活动形式，观察取证，团队探究讨论，并在课堂上以“现场展示”“小报告”等形式分享小组学习成果。通过观察研究型作业将生物课本的理论知识具体化、生活化，有助于学生对于生物学知识的理解与应用。例如，学生通过嫁接、扦插、培植等实验观察植物的外形、了解植物生长状态；通过对一些小型动物如鱼类的养殖和解剖，观察动物的外部形态与内部结构；观察各种生物的生活习性等等。观察研究型作业可以避免学生对生物学现象产生主观臆测，以及死记硬背生物学知识。

例如观察研究型作业：观察植物细胞的质壁分离与复原。细胞是一微观结构，学生已经做过显微镜观察多种细胞的实验。植物细胞相当于一个渗透系统，原生质层相当于半透膜。用紫色洋葱鳞片叶的外表皮做材料，因为细胞中有较大的液泡，细胞液中带有花青素，材料易得，便于观察，以方便制作临时装片和观察。用0.3g/ mL的蔗糖溶液和清水当作与细胞液形成浓度差。先要制作洋葱鳞片的外表皮临时装片，并在低倍镜下观察此时细胞的初始状态；从载物台上取下装片，再用0.3g/mL的蔗糖溶液处理，并在低倍镜下观察细胞状态的变化；再从载物台上取下装片清水处理，再在低倍镜下再观察细胞的变化。

植物细胞质壁分离的“质”是什么，“壁”是什么，通过前后细胞在不同浓度的溶液中状态变化的比较，旨在得出细胞在什么情况下吸水和失水。从而间接证明原生质层是否相当于一层半透膜。能够领悟质壁分离的内因是原生质层的伸缩性大于细胞壁，外因是存在浓度差。学生在观察到细胞初始形态和质壁分离的状态后，在此基础上，可以引导学生设置蔗糖溶液浓度梯度处理紫色洋葱鳞片叶的外表皮，认真实事求是的观察记录，整理数据分析研究，可探究紫色洋葱鳞片

叶外表皮细胞液浓度。教师给学生提供5%NaCl溶液、0.1g/mLKNO3溶液。

表1紫色洋葱鳞片叶的外表皮质壁分离

在观察植物细胞的质壁分离与复原的实验中，学生可以自行设计活动形式，观察取证，团队探究讨论。有的小组学生发现0.1g/mLKNO3溶液做质壁分离后不用清水可自动复原。有的小组学生用不同材料做质壁分离实验，探究不同植物细胞液浓度，如玫瑰花瓣、黑藻。通过这个观察研究型作业促进学生灵活运用所学知识。

2.实验操作型作业

实验是生物学教学的重要手段，教师在课堂上的实验能够为学生提供良好的示范与指导作用，同时学生课外动手实验对生物教学同样起着不可忽视的作用。例如，学习有关“探究酵母菌细胞呼吸的方式”知识时，学生通过学习知道酵母菌为单细胞真核生物。但是人类肉眼看不见酵母菌兼性厌氧，此时，教师可以提供实验设备，让学生在课外开展探究酵母菌细胞呼吸的方式的实验，亲身体验实验过程。这样的形式不仅实现对传统作业形式的创新，而且能够使学生对书本的理论知识理解和掌握的更加深刻。

由于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”这个实验难度比较大，教师要做大量的准备工作，组织生物兴趣小组学生利用自习课时间做前期的酵母菌培养工作。具体方法如下：从果皮上分离培养野生型酵母菌，接种于乳酸马铃薯葡萄糖培养液中，培养稀释后涂布在马铃薯葡萄糖琼脂培养基上，继续培养以获得单个酵母菌产生的纯系菌斑。把纯系菌斑再次接种到乳酸马铃薯葡萄糖培养液中。获得的酵母菌液保存在4℃冰箱中备用（可以保存一周左右）。

要求学生预习本节实验，根据提供的材料设计实验。帮助学生分好实验小组，一般4人一小组。实验装置连接如图，让学生自己动手加入各种溶液和连接硅胶管。

图 探究酵母菌细胞呼吸的方式实验装置连接图

学生实验时间20分钟。实验过程中教师应巡视，及时发现并解决问题。实验过程中，室温15度左右，为了加快反应速度，不少同学用手握住A1和B1瓶，A2和B2瓶澄清石灰水变浑浊。实验后，师生交流和总结实验结果与实验结论。

表2 探究酵母菌细胞呼吸的方式实验记录表

二、生物学实验型作业的教学意义

传统的生物作业形式在很大程度上仅能够起到巩固理论知识的作用，但不能很好地检测学生能否应用理论知识指导和解释生活实践。因此，教师在布置作业时应着眼于作业形式的多样化、多元化、创新性。

1.实验型作业能够实现学生对生物科学知识从感性到理性的提升

大部分学生在课堂中所学的生物学知识仍然停留在感性阶段、识记阶段，无法触类旁通。通过实验观察型作业，将生物学课本中的知识与现实生活的案例紧密结，让学生带着问题、在实际操作中学习，让学生了解理论知识的形成过程，摒弃先入为主和主观臆测的观点，在实验中亲身体验，实现对理论知识的的消化、重组及内化，实现对生物科学知识从感性的识记、背诵到理性的理解与应用的转变。

2.实验型作业能够提高学生生物学实验技能

教学过程是一个“引进来”和“走出去”的过程。通过课堂中理论体系的架构，引导学生实现对理论知识的“引进来”，而最终目标是学生能够“走出去”，将理论知识与实践紧密结合。因此，要让生物学作业生活化和社会化，利用实验型作业，让学生将理论知识应用到现实生活中，亲自动手培育动植物、观察生物的生长，不仅能够巩固课堂知识，同时还能够将课堂知识用于指导实践，促进知行密切结合，提高生物学实验技能。

3.实验型作业能够促进学生学习生物科学方法

生物学不同于其他学科的重要特点之一在于其具有非常强的应用性和实践性，调查法、观察法、实验法、比较法、分析法等是重要的生物科学方法。通过实验型作业，学生亲自去调查、观察，进行实验，实施实验方案，收集实验证据，在实验操作过程中比较和分析生物学现象及问题，使得生物科学方法不再是课本中抽象的文字表述，促进学生学会生物科学研究方法。

生物科学素养的养成并非一蹴而就的，生物学教师根据生物学科的特点，通过实验型作业引导学生主动参与探究性学习，让学生乐于动手、勤于思考，在完成实验型作业的过程中收集、分析、处理各类生物学信息，在发现问题、分析问题及解决问题的过程中培养学生的生物科学素养。

（责任编辑：陈欣）

*通信作者：福建省教育学院理科研修部 易俊

福建省教育厅社会科学研究项目（JB13445S）