例谈在高中生物实验中做“加法”

戴婷婷+程小明

摘 要： 高中生物实验做“加法”是进行拓展实验，本文从认识实验和观察实验两方面例谈如何在实验中做“加法”，指出高中阶段做好生物拓展实验的意义。

关键词： 高中生物 实验教学 教学方法

一、对高中生物实验“做加法”的原因

生物学是一门以实验为基础的学科，新课程改革强调基础学科应展示知识的发生、形成、发展与创新过程，因此实验教学在生物学科中格外重要，同时面临新挑战。目前，在实验教学方面普遍存在几方面问题：

（一）近年来，高考对实验题的考察较为频繁，由于试题均落实于试卷上，最终体现在学生的分数上，因此部分教师认为“做实验还不如讲实验，集中复习，寻找套路”，这样既能节省时间，又能突出重点，促进学生把握实验要点，提高学习效率。但这种“效率”只能是“纸上谈兵”，只要考题稍有拓展，学生就只能抛弃“套路”，完全失去应对能力，同时对学生生物学素养形成与发展是不利的。

（二）现有绝大多数学校均无专职实验教师，一方面实验课时少，教师课务紧张，另一方面实验设备有限，导致实验课常常想开展而不能开展。

（三）近几年，生物实验教材变动较大，对学校基础实验设备的要求较高，生物实验室的设施及实验经费问题成为影响生物实验开展的重要因素。往往同一地区只有个别学校具有相对较为先进的实验设备，其他学校只能组织部分教师前去参观学习，大大限制实验教学发展。

在这样的背景下，适当对实验进行精简改进显得尤为重要。高中生物实验主要包括认识实验和观察实验，即部分知识发现史的探究实验和观察实验两部分。

二、“加法操作”在生物实验教学中的案例分析

（一）“生物知识发现史”相关实验举例

新课程将认识实验作为实验教学目标之一，例如，酶的发现史，光合作用的发现史，生长素的发现史，遗传物质的发现史，DNA双螺旋结构的发现史等，通过这些史实，让学生了解生物科学产生的背景，认识实验对生物学发展的推动作用，使学生沿着科学家探索科学的道路理解科学探索的本质和一般科学研究方法与步骤。

在常规教学中，有关发现史的实验教师一般不会进行，多以文本形式处理，一般均是一带而过，因为不属于主干知识。若能将发现史的探索实验适当拓展，就能够更好地训练学生的生物学实验设计能力。现以达尔文的“生长素的发现过程”为例。

人教版高中生物必修三第三章第一节P46页展示了“生长素的发现过程”，从文本本身可以很容易地得出推论;胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，伸长区的背光面比向光面生长快。若仅仅从文本层面处理，教师可以很快引导学生得出结论，推进教学进度。新课标要求高中生物实验设计需遵循的三大原则为：对照原则、唯一变量原则和等量原则。若简单一带而过，学生的设计实验能力就不能得到提高。尝试引导学生能否在达尔文实验的基础上有所“拓展”。

可围绕四个问题引导学生设计四组实验：①如何证明向光性与单侧光有关;②如何证明向光性与尖端有关;③如何证明向光性弯曲与胚芽鞘尖端感光性有光;④如何证明胚芽鞘尖端下部的伸长区不能够感光。

四组对照试验：第①组证明向光性与单侧光有关，变量：是否给予单侧光;第②组证明向光弯曲与胚芽鞘尖端有关，变量：是否保留胚芽鞘尖端;第③组证明向光弯曲与胚芽鞘尖端的感光性有关，变量：胚芽鞘尖端是否遮盖;第④组证明胚芽鞘的感光部位不是胚芽鞘尖端下方伸长区，变量：胚芽鞘伸长区是否遮盖。

文本中展示的是达尔文的对比试验，通过简单的“加法”拓展，学生一方面能更加明确科学家设计每组实验的目的指向，另一方面开拓思维，进行简单的实验设计训练，能牢牢把握实验设计的基本原则，为今后有关知识点学习打下基础。

（二）观察性实验的相关举例

在生物实验中做“加法”，也可以是在一些实验中增加“创新”的实验步骤，以使学生更加直观地观察实验现象，分析实验结果。

1.“植物细胞的质壁分离”实验

以“植物细胞质壁分离”实验为例，课本推荐使用洋葱鳞片叶外表皮细胞，将其置于0.3g/ml蔗糖溶液中，显微镜下观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中的紫色液泡体积的变化。许多一线教师有许多创新改进措施，如利用洋葱鳞片叶内表皮细胞开展实验，因其液泡中不含有花青素，表现为无色。同时将液泡置于一定浓度的红墨水中，在显微镜下观察细胞中央无色面积（即液泡体积）的变化情况。

但是洋葱鳞片叶用做观察质壁分离及其复原实验具有一定的局限性。洋葱鳞茎只有最外层的1-3层呈现紫色，适合作为实验材料，学生常常在操作时由于外表皮与叶肉组织贴合太紧密，而将叶肉细胞一并撕取，因此在视野下细胞重叠，另外，洋葱鳞片叶的紫色液泡在显微镜下观察颜色并不十分明显，因此学生不能清晰地观察到动态的质壁分离过程。

为了克服以上实验材料方面的弊端，教师可以带领学生尝试利用鲜花或者水绵作为实验材料。四季都可以采摘到鲜花，即使在冬季，茶花也是很好的实验材料，且一个班级（60人）只需3-4朵就可以顺利开展实验。水绵更是好找，温暖的季节随处可以找到，寒冷的季节，在低洼避风的井口壁或者水流流动性不强的水沟中就可以找到。水绵是单细胞的藻类，不存在细胞重叠的问题。

2.胚芽鞘的“向光性”弯曲实验

课本中达尔文选用金丝雀虉草的胚芽鞘进行了向光性弯曲的实验，金丝雀虉草并不常见，而小麦苗生长旺盛，可以作为验证胚芽鞘向光弯曲的很好的实验材料。在教学中，教师反复强调胚芽鞘尖端与尖端下方伸长区的作用区别。为了使学生更加直观地区分，可在小麦芽刚刚萌发1cm作用，用记号笔在胚芽鞘上纵向画一条黑线。在胚芽鞘弯曲生长的过程中，伸长区细胞生长，所以画在细胞表面的黑线会逐渐变为黑色虚线，而胚芽鞘尖端的黑线无变化，仍然是黑色的实线，很好地区分胚芽鞘向光弯曲的位置。

3.蛋白质的鉴定试验

课本中介绍利用双缩脲试剂检测生物组织中蛋白质的有无，试验利用蛋白质中的肽键在酸性条件下与CuSO4产生紫色的络合物。在试剂操作中，一般以鸡蛋清作为实验材料，需将鸡蛋清稀释到一定程度，否则紫色络合物黏附在试管壁上难以刷净。

考马斯亮蓝G-250（CoomassieG-250）是一种甲基取代的三苯基甲烷，分子中磺酸基的蓝色染料，在465nm处有最大吸收值。考马斯亮蓝G-250能与蛋白质通过范得华相互作用形成蛋白质—考马斯亮蓝复合物蓝色溶液，引起该染料的最大吸收λmax的位置发生红移，在595nm处有最大吸收值。由于蛋白质—考马斯亮蓝复合物在595nm处的光吸收远高于考马斯亮蓝在465nm处的光吸收，因此，可大大提高蛋白质的测定灵敏度。蛋白质—考马斯亮蓝复合物溶液颜色的深浅与蛋白质的浓度成正比。利用溶液颜色的差异进行比色测定，适合于蛋白质类的定量分析，尤其适合于稀有蛋白质的微量分析。

三、对生物实验做“加法”的意义

（一）有利于提升学生的思维

在对生物实验做“加法”（即拓展实验）的过程中，学生会提出各种各样的问题，学生在观察、思考、讨论的过程中经历的是一场头脑风暴，是对学生思维的一种提升;新课程标准提出培养学生提出问题、做出假设及解决问题的能力。

（二）有利于培养学生科学探究的兴趣

生物实验来源于生活，学生在日常生活中的各种经验是进行拓展试验的“灵感库”，学生能从中得到很多启发。另外，学生能从亲身经历实验探究的过程中获得成就感，拉近科学实验与学生之间的距离，使学生不再认为实验探究遥不可及而失去学习主动性。

（三）有利于学生掌握科学的研究方法

著名科学家笛卡尔曾说：“最有价值的知识是有关方法的知识。”学生在拓展试验中需要学会各种生物科学方法，如显微镜的操作方法、酵母菌的培养方法、血球计数板的使用方法等。因此，进行高中生物拓展试验有利于学生掌握科学的研究方法。