善用比较策略 优化实验教学

陈旗建

[摘 要]在高中生物实验教学中，运用比较策略，设计实验教学活动。实验中，通过比较选用不同实验材料进行的实验，激发学生科学探究的热情；利用不同方法开展实验探究，体验科学探究的奇妙；设计不同实验过程，感悟科学流程的严谨；通过班组对照，领悟在科学研究中如何运用科学统计方法。

[关键词]比较 策略 优化

[中图分类号] G633.91 [文献标识码] A [文章编号] 16746058（2015）260103

《普通高中生物课程标准》确立的课程理念之一是提高学生的生物科学素养，而高中生物实验教学是培养学生生物科学素养的重要载体。但是，在实际实验教学中，往往是在教师组织下，全体学生步调一致地完成实验操作，这样做，虽然也完成了实验教学，但没能使实验教学的价值得到真正体现。如何从教学策略上更好地设计、实施实验教学，从而更好地发挥其教育价值呢？

一、比较材料，激发科学探究的热情

选择合适的实验材料是高中生物实验成功的重要因素之一。教材中往往都推荐一些很经典的实验材料，如在探究植物细胞的吸水和失水实验中，教材推荐使用的实验材料是紫色的洋葱鳞片叶。紫色洋葱鳞片叶易获得，虽然外表皮撕取有些困难，但实验现象明显，全班同学统一按照要求做实验，很容易获得一致成功。但是，观察、反思实验后学生对该实验的认识，不难发现，部分学生由此产生片面认识，甚至错误认识。有的学生误认为只有紫色洋葱鳞片叶的外表皮才能发生质壁分离现象，而更易撕取的内表皮细胞不会发生质壁分离现象。有的学生提出是不是洋葱鳞片叶的外表皮细胞具有大液泡，而内表皮细胞没有大液泡？还有的学生提出是否可以用马齿苋的紫色茎表皮或者紫鸭跖草叶等等。对此，我重新设计了该实验。首先，课前明确学生可以自由组合成小组，可以自选实验材料，并且，课前就开放实验室，但是，要求每组学生必须严格遵守实验要求，规范操作，认真记录实验现象，并且，每个小组必须推荐一人，在实验课上，向全班同学介绍实验中使用的材料、实验材料的优点、实验现象等等。学生利用不同实验材料探究植物细胞失水和吸水的热情一下子就被激发出来了。学生都积极想办法，有的上网查找资料，更多的是从校园或家中寻找材料，并且，主动利用课外时间到实验室开展实验。等到正式上课时，有些学生已经利用不同材料做了几次实验，有成功的，也有失败的。课前，我主动了解情况，及时与不同小组的学生进行交流，总结成功实验中所用实验材料的优点，与学生一起深入分析实验失败的原因，并在课堂上组织学生介绍不同的典型事例，这样学生不仅认识到利用紫色洋葱鳞片叶外表皮可以做该实验，而且，还认识到马齿苋的紫色茎表皮、紫鸭跖草叶、紫玉兰花表皮等也可以作为该实验的材料，进而知道选择含有一定色素的成熟植物细胞做材料，有利于观察实验现象。紫色洋葱鳞片叶的内表皮细胞虽然不含有紫色色素，但是同样具有大液泡，也可以用来做实验材料，并可通过在蔗糖溶液中滴加少量红墨水，观察质壁分离现象。也可以通过在实验前用刀将洋葱纵向切2至3刀至2/3处，再放在通风透光处，让鳞片叶的内表皮产生紫色后，也可以观察到细胞质壁分离与复原现象，并且，撕取内表皮更容易，又可以节约材料。更让学生认识正确选择实验材料是取得实验成功的重要因素之一，深刻理解该实验的原理与操作方法。

二、比较过程，感悟科学流程的严谨

在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验教学中，教材明确给出了制作装片流程是：解离→漂洗→染色→制片，并且，明确给出每一个过程的具体操作方法、操作时间及目的。虽然通过教师的讲解，学生按照要求实验，也能达到实验目的。但是，一段时间后，常有学生将该制片流程顺序弄错。反思错误的原因，主要在于学生只是按照教材与教师的要求去做，并没有真正理解这样设计流程的科学道理。为此，在该实验教学中，有意安排三组学生，分别按照下列制片流程去做：第一组，解离→染色→制片；第二组，解离→漂洗→制片；第三组，染色→制片；其他小组同学按照正常流程去做。结果这三组均不能观察到典型的细胞分裂相，同时也有部分小组同学按照正常流程操作也没有观察到典型的细胞分裂相。这时，组织学生讨论原因，认识到不进行漂洗，会因为过度解离，并影响染色；不染色，就无法清晰观察到细胞中的染色体与染色质；不解离，根尖细胞难以分离，也就无法有效染色，同样无法清晰观察到细胞的分裂相。有了这样的认识，学生又积极反思按照正常操作流程也没有观察到细胞典型分裂相的原因，并不断修正。这样的实验过程，使学生对实验流程，不是仅仅停留在“照方抓药”的层次上，而是深刻感悟实验流程设计的科学性与严谨性。

三、方法比较，体验科学探究的奇妙

在高中生物实验中，教材往往会给出某种适合高中生的实验方法，但通过实验研究，有时也可以采用多种不同实验方法。在上课前，认真分析不同实验方法的优缺点，在班级实验时，有计划地将学生分组，并采用不同实验方法进行相关实验，使学生不仅能完成实验，更能切身体验运用不同实验方法，探索生物科学奥秘的奇妙之处。例如，在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，如何有效提取到叶片中的色素，是实验的重要一环。通过积极阅读有关的杂志等资料，了解到提取叶片中色素的不同方法，设计下列四种不同方法：方法一，采用教材中规范的“研磨过滤法”；方法二，提取色素的方法与方法一基本相同，但不添加碳酸钙；方法三，提取色素的方法与方法一基本相同，但不添加无水乙醇，改用等量的蒸馏水；方法四，采用“水浴法”来操作，即取1g绿色叶片，剪碎，放入盛有2mL无水乙醇的试管中，然后，放入水浴锅中沸水浴2-3min，获得色素提取液。提取到滤液后，让相应四组学生代表，呈现四组滤液，分别描述一下各自获得的滤液颜色，并让学生观察比较。接着组织学生分析、讨论并解释原因。通过辨析，使全体学生认识到不加碳酸钙，在研磨过程中会因部分色素被破坏而呈现黄绿色；不加无水乙醇，因色素不溶于水，而使滤液几乎无色；采用“研磨过滤法”与“水浴法”都可以得到所需色素滤液，但是，“水浴法”获得的色素提取液色素含量高，实验效果更明显，而且，节约实验材料和时间。通过比较实验方法，学生不仅学会了提取绿叶中色素的方法与原理，更能深刻体会不同试剂的作用。

四、班组比较，领悟科学统计方法

在组织学生学习一对相对性状的杂交实验中，通过分析孟德尔所做的豌豆七种不同相对性状杂交实验的结果，学生很容易看出F2中都出现3∶1的性状分离比，但是，学生难以理解为什么会出现3∶1分离比？为此，教材中安排了性状分离比的模拟实验。在组织该实验教学过程中，将班级分组，每组同学分别从两个小桶内随机抓取标记有不同基因的小球组合到一起，模拟配子随机结合，并记录小球组合所得合子基因组合类型、数量及比例，然后将各组合数量按照从少至多的顺序列在黑板上，再计算出全班所得的组合总数。

这时，引导学生分析、比较各组所得组合类型的数量比，并分析、讨论是不是每组数据都符合3∶1分离比？与3∶1分离比的偏差大小与各组所做组合数量大小有什么关系？全班与各组统计数据相比，为什么全班统计数据更接近3∶1分离比？通过分析、讨论，学生不仅认识随机抓取彩球与雌雄配子结合的关系，更能理解实验统计数量越大，越接近统计规律，从而领悟科学设计实验，严格统计实验数据，且实验所得数据要足够大，才能更好地揭示生命活动中隐含的自然规律，认识科学统计方法在科学研究中的重要作用。

（责任编辑 易志毅）