践行“生本教育”理念，实现学生科学精神之养成——以“检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质”实验课教学为例

马小明

（甘肃省临夏中学 甘肃临夏 731100）

1 科学精神及其教学意义

科学精神是“中国学生发展核心素养体系”六大素养之一，是学生在学习、理解、运用科学知识和技能等方面所形成的价值标准、思维方式和行为表现，具体包括理性思维、批判质疑、勇于探究等基本要点［1］。

创新是人类社会发展和进步的基本动力，科学精神是创新人才的基本素养和首要特征。没有理性思维、批判质疑等科学精神，就不可能成为合格的创新人才。所以，加强学生科学精神的养成对国家的发展和学生自我价值的实现都具有非常巨大的价值和意义。

2 生本教育及其理念

生本教育是郭思乐教授创立的一种教育思想和教学方式，与师为本、满堂灌式的教学相对立。生本教育是以学为本的教育，把主要依靠“教”转化为主要依靠“学”的教育；是真正做到把学生当学习的主人，为学生好学而设计的教育。其基本理念是：“一切为了学生、高度尊重学生、全面依靠学生”。由于其课堂充分调动了学生的学习积极性，课堂师生关系和谐融洽，自提出以来被越来越多的学校引进和实施。许多学校的实践证明，生本教育教学效果十分显著。目前，生本教育已是现代课程改革的基本理念。

3 当前中学科学教育的不足

在中学阶段，物理、化学、生物学等理科学科的教学是培养学生科学精神的主要方式。

但是，在唯考试成绩论成败的中学时代，情感态度、核心素养、科学精神等很多时候成了一句空口号。现实教学中，学生往往只是按照教师的讲解进行记忆，不会去质疑和批判，甚至不需要思考。学科的本质荡然无存，学科教育的目标南辕北辙。教师有义务和责任在分数和素养之间找到全美之策。尤其是理科教师，应该准确认识时代教育的目的，担负起培养学生科学精神素养的重担。

下面以“检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质”的设计和实施为例，尝试践行“生本教学”理念，实现学生科学精神之养成。

4 部分教学设计及过程

4.1 实验分析与思路

“检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质”是人教版高中生物《必修1·分子与细胞》中的一个重要实验。实验的目的是利用化学试剂检测生物组织中糖类（淀粉和还原糖）、脂肪、蛋白质存在与否。实验涉及的原理有：淀粉遇碘显蓝色；还原糖与斐林试剂在（水浴50℃～65℃）加热条件下反应生成砖红色沉淀；苏丹Ⅲ（苏丹IV）可以将脂肪染成橘黄色（红色）；蛋白质与双缩脲试剂反应生成紫色络合物，使溶液呈紫色。教材中为学生提供了实验的具体操作方法，但是有些方法设计缺乏必要的科学性。教师要学生利用苹果汁检测还原糖、花生检测脂肪、蛋清稀释液检测蛋白质，使得实验丧失探究性，成为了一般的验证性实验。

所以，本次实验欲打破传统实验只检测特定生物组织中特定物质的方式，也欲打破本节内容只安排一个课时的局限，将实验性质定位为探究性实验。整个实验分两个阶段，具体按照“自主预习—发现问题—分析问题—找出可探究问题—实验验证—得出结论”进行。① 实验前，教师先以家庭作业的形式布置预习作业，让学生自主预习并发现问题。讨论课上，教师引导学生对提出的问题以及教材实验设计的合理性、科学性进行分析，总结出可探究性问题。② 实验中，教师提供实验必需试剂和器具，实验材料即待测生物组织由各实验小组自行选取。各组检测本组所选实验材料中，是否含有淀粉、还原糖、脂肪和蛋白质；同时，通过实验验证或证明分析过程中总结的可探究性问题，并得出结论。

4.2 实验过程

4.2.1 实验前的分析

该阶段具体分4个环节进行操作。① 以家庭作业的形式，让学生自主预习实验，要求写出实验操作流程，并提出预习过程中遇到的问题。② 课堂上，各小组成员展示预习结果，提出自己遇到的问题。③ 教师鼓励学生相互探讨处理问题，学生不能处理的由教师帮助解决。④ 在讨论的基础上，教师总结出可探究的问题，鼓励学生到实验室后用实验证明或验证。

在这一阶段，学生提出的问题很多，挑选列举一二。如，果糖是不是还原糖？斐林试剂为什么要等量混合使用？不等量或不混合可不可以？双缩脲试剂（A液为质量浓度是0.1 g/mL的NaOH溶液，B液为质量浓度是0.01 g/mL的CuSO4溶液）与斐林试剂（甲液为质量浓度是0.1 g/mL的NaOH溶液，乙液为质量浓度为0.05 g/mLCuSO4溶液）成分相同，能不能不分彼此？苏丹Ⅲ染色能否能用来检测组织匀浆中脂肪的存在？

课堂上，学生通过相关的化学知识，讨论回答了上述问题。但是由于不清楚生物学研究方法，对问题解释不准确。例如，学生从化学角度分析果糖不是还原性糖，理由是没有醛基。的确，从官能团的角度分析果糖确实不具有还原性。但是生物学是建立在实验和实际基础上的学科。果糖确实能够发生银镜反应，能和斐林试剂反应，能表现出还原性。所以，生物学将其归属到还原糖范畴。

另外，受教科书的限制，很多学生都想方设法地证明“斐林试剂甲液乙液要等量混合使用”。其实，这只是教材的一种常规的说法。只要明确原理，就知道斐林试剂先加甲液再加乙液，或者先加乙液再加甲液，只要最后的溶液是碱性的，都是可以的。这一点对学生的触动很大。这也是笔者故意提出这一点的目的：引导学生大胆地质疑教材。

在分析的最后阶段，教师鼓励学生到实验室后，一定要亲自检验一下讨论的结果，并归纳了需要验证的问题：① 验证斐林试剂甲液乙液等量条件下，混合使用、先加甲液再加乙液、先加乙液再加甲液，得到的实验结果是否相同。② 验证能否用斐林试剂，检测蛋白质。③ 验证能否用苏丹Ⅲ染液检测组织匀浆中脂肪的存在。

4.2.2 实验的具体实施

（1）对自带生物组织中糖类、脂肪、蛋白质的检测。

学生以小组为单位，利用教材提供的常规方法，检测自己小组携带的生物组织（需要制备组织匀浆的，实验课前提前准备）中是否含有淀粉、还原糖、脂肪、蛋白质，并将结果等信息填入实验记录表1。

表1 生物组织中糖类、脂肪、蛋白质的检测记录表

该过程要求学生采用教材提供的常规方法进行检测，主要是让学生熟悉教科书中实验操作流程，以应对平时的练习作业以及考试。其次，让学生利用自己小组准备的生物组织为材料，分别检测该组织中是否含有淀粉、还原糖、脂肪和蛋白质。这样可以让学生认同一种生物组织中一般含有多种有机化合物，跳出“马铃薯只有淀粉、葡萄只有还原糖、花生只有脂肪”的认识局限和误区。

对该部分实验，经过认真预习的小组不到10 min就可以完成淀粉、还原糖、蛋白质的检测。由于学生徒手切片不熟练脂肪的检测，时间上浪费得比较多。

（2）验证讨论课所归纳的问题。

①关于斐林试剂中甲乙液使用顺序问题，实验操作流程、记录表格设计及实验结果见表2。

表2 斐林试剂甲乙液使用顺序问题的探究

通过表1可见，斐林试剂在检测还原糖时，甲、乙液的滴加顺序对实验结果并没有什么影响。学生通过对比实验很好地打破了教材设计的局限，对学生大胆质疑。勇于创新的科学精神的培养具有非常大的促进作用。

② 斐林试剂能否检测蛋白质？实验操作流程、记录表格设计及实验结果见表3。

表3 斐林试剂甲乙液能否检测蛋白质的探究

在蛋白质的鉴定中，先加NaOH溶液的目的是为肽键与Cu2+络合营造碱性的液体环境。不论是滴加质量浓度0.05 g/mL的CuSO4溶液还是0.01 g/mL的CuSO4溶液3滴，先加入的1 mL0.1 g/mL的NaOH溶液都是多量的。所以，实验结果不会受到影响。通过这一检验，学生能够切实理解双缩脲试剂鉴定蛋白质的机理，同时，有效地提升了学生的批判性思维。

③能否用苏丹Ⅲ染液检测组织匀浆中是否存在脂肪呢？实验操作的流程、记录表格设计及实验结果见表4。

表4 用苏丹Ⅲ染液能否检测组织匀浆中脂肪存在的检验

苏丹Ⅲ为红色粉末状，易溶于酒精、丙酮、脂肪等有机溶剂中。苏丹Ⅲ染色常用的配制方法为：取0.1 g苏丹Ⅲ粉末，置于20 mL体积分数为95%的酒精中，充分搅拌使其溶解。苏丹Ⅲ染色检测脂肪的原理：与酒精相比，苏丹Ⅲ更易溶于脂肪。所以，当含有脂肪的生物组织与苏丹Ⅲ染料接触时，溶解于酒精的苏丹Ⅲ即脱离酒精而溶于脂肪，使脂肪呈现橘黄色。该过程其实就是萃取，并没有发生化学反应。

学生通过实验发现教材提供的检测方法“将花生制成匀浆检测脂肪”不可行。分析其原因可能是：

① 用于溶解苏丹Ⅲ的溶剂酒精可以和水互溶。当清水中滴入苏丹Ⅲ染液，相当于对苏丹Ⅲ染液其进行了稀释。溶液颜色自然呈橘黄色。

② 在制备匀浆过程中细胞被破坏，脂肪以微粒形式溶解在水溶液中。这种情况下加入苏丹Ⅲ染色，虽然脂肪微粒与苏丹Ⅲ融合，但基本均匀分散在溶液中，宏观上观察不到被染色的脂肪微粒。

5 教学反思

本实验教学以“自主预习—发现问题—分析问题—找出可探究问题—实验验证—得出结论”为环节进行设计和实施。真正做到了以学生为主体，充分调动了学生的学习积极性，对学生理性思维、批判质疑、勇于探究等科学精神的养成具有重要意义。