例谈核心素养下的生物实验优化教学

薛丽华

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》提出了从生命观念、科学思维、科学探究和社会职责等方面发展学生的学科核心素养观点，其中科学思维要求学生养成运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力，而科学探究要求学生具备发现问题，并进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果交流与讨论的能力。在高中生物教学中，学生科学思维的培养和科学探究的养成离不开教师对生物实验的优化教学。如何优化实验教学，教师的引导就显得尤为重要。

一、精心设问，优化预习

学生的实验前预习，包括明确实验目的，了解实验步骤和注意事项等。这项工作如果只是叫学生浏览教材，效果是不明显的。所以为学生精心设计几个小问题，可以起到事半功倍的效果。

案例1 在进行《观察植物细胞的质壁分离和复原实验》时，我设计了5个小问题让学生们思考：

1.为什么成熟植物细胞相当于渗透装置？

2.如何控制原生質层两侧的溶液具有浓度差？

3.如何有技巧的判断植物细胞发生了质壁分离和复原现象？

4.如果用无色的成熟植物细胞是否可以进行本实验？

5.植物细胞质壁分离的程度与蔗糖溶液的浓度什么关系？

当然，准备的小问题学生不一定能马上解决，但是我要求学生思考，简单写出自己的观点。事实证明，带着思考，学生在实验时会注意力更集中，以寻找答案。在实验结束时，学生们通过实验操作的体会及老师的引导，预习的问题就迎刃而解了。

二、细心引导，优化操作

在进行实验过程中，学生直接动手操作往往很盲目，甚至会把实验当游戏，结果可能一无所获。因此教师可以预先演示一些实验，以便学生学习、模仿，演示中教师必须操作规范、步骤正确。

案例2 在做《紫色洋葱表皮细胞的质壁分离和复原实验》时，我示范如何巧妙的撕取表皮，如何在载玻片上用引流法滴加溶液。学生通过模仿可以减少实验时间的浪费，并取得较好的观察效果。

对一些按照书本方法实验现象不明显的实验，教师可以适当选择变通的实验方法，优化实验操作。

案例3 做《叶绿体色素的提取和分离实验》时，第一步提取绿叶中的色素，如果叶子不是特别绿，那么研磨时加入的酒精可适当减少。另外如果研磨液过滤不顺畅时，可将研磨物倒入一个保鲜袋，袋角上剪一小孔，然后直接将液体从孔中挤出，用基部放有单层尼龙布的漏斗过滤即可。还有学生画滤液细线易弯曲，我让学生直接将滤纸折一痕迹，然后沿折痕画滤液细线，效果极佳。

三、回顾反思 优化改进

生物实验有成功也有失败，这很正常。但是实验的失败会给学生造成挫败感，从而回避失败。此时及时引导学生分析失败的原因，显得尤为重要。我曾经要求学生记录失败的原因，整理了一下，发现学生实验的成败往往和以下几个方面有关。

1.取材问题

生物实验要用到生物材料，正确取材是实验成功的第一步。

案例4 实验《观察细胞的有丝分裂实验》中，准确切取洋葱根尖分生区部位，是实验成功的前提。实验员往往准备一个培养好根的洋葱给一组学生，约十位学生剪取一个洋葱上的根尖做实验。少数学生制成的装片中往往看不到分裂期细胞。通过仔细观察，我发现这些同学剪取的根尖是其他同学剪过的，即分生区已经没有了，看到的是伸长区或成熟区的细胞，也就看不到分裂期细胞了。

2.药品问题

药品的使用方法、试剂的浓度及用量等也影响实验成败，不能忽视。

①有些实验所用试剂要现配现用

案例5 《DNA的鉴定实验》中，二苯胺必需现配现用。新配的二苯胺试剂A液（1.5g二苯胺，100ml冰醋酸，1.5ml 浓硫酸）呈无色，但如果放置一段时间之后，逐渐呈现浅绿色，放置几天之后，变为蓝色，如使用变色后的试剂，对实验结果有很大影响。因此，每次实验二苯胺要现配现用，同时避免强光照射。实验时，可先将试剂A液滴加入溶有DNA的氯化钠溶液的试管，再滴加几滴试剂B液（ 0.2%乙醛），震荡均匀，这样实验效果很明显。

②有些实验对药品的量有一定的要求

案例6 实验《叶绿体色素的提取和分离实验》中，无水乙醇和层析液要注意控制用量：提取5g叶片中的色素，大约使用10ml无水乙醇比较适合。若无水乙醇过多，会使得到的色素滤液浓度降低，画滤液细线时，滤纸条上吸附的色素的量减少，分离后色素带颜色会过浅而影响观察。利用纸层析法分离色素时，烧杯中的层析液用量大约为距离烧杯底0.5cm，层析液如果加的太多会触及滤纸条上的滤液细线，色素直接溶解到烧杯中的层析液中，滤纸条上得不到相应分离的色素带。

③有些实验对药品浓度有很高的要求

教材上很多实验规定了药品浓度，这其实是相关科研人员经过多次试验后，认可的最适合浓度，因此实验前配制试剂时，必需准确配置浓度，否则会影响实验效果。

案例7 斐林试剂甲液所用的CuSO4浓度为0.05g/ml，有利于和NaOH生成大量Cu（OH）2，从而与还原糖反应生成砖红色沉淀（Cu2O），而双缩脲试剂中CuSO4浓度为0.01g/ml，在碱性环境中Cu2+与蛋白质的肽键反应生成络合物，呈现紫色。虽然斐林试剂和双缩脲试剂很相似，但是因为反应原理不同，CuSO4溶液的浓度要求不同。

3.操作问题

有时学生会漏做某个实验步骤，还有些学生可能出现操作失误。

案例8 如《观察植物细胞的质壁分离和复原实验》中，有的学生直接将撕取的表皮放在蔗糖溶液中，用显微镜进行第一次观察。正确的做法是先放清水中观察，以便和后续的蔗糖溶液下质壁分离现象对照。还有一些学生，紫色表皮不是用镊子撕下的，而是用刀片削或挖下来的，以至取的表皮较厚，在显微镜下细胞重叠影响观察。

生物学是一门实验性很强的学科，教师通过优化实验教学，引导学生养成探究实验问题的思维习惯和勇于解决问题的动手能力。不管实验成功与否，通过教师的引导，可以使学生更加了解实验原理和方法、验证所学知识；同时亦可教育学生辩证地看待事物，培养和提高学生的实验能力和应变能力。