高中生物学实验改进和创新的几点尝试

吴孝友 郑小斌

摘要结合多年的教学实践以及查阅较多文献资料，提出了几点有关高中生物学实验改进和创新的尝试，以提高实验教学的可行性、有效性，加强生物科学与生产、生活的联系，使学生从实验中积累知识，形成能力，提升素养。

关键词高中生物学 实验改进 实验教学

中图分类号G633.91 文献标志码B

生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学，许多概念、原理和規律的获得源于严谨的实验，新的观点又常用实验的方法加以论证和探究，因此实验教学在生物学教学中占有非常重要的地位。高中生物学教师应认真思考关于实验教学的问题，从而更有效地开展实验教学活动，让学生真正成为实验教学最大的受益者。

高中生物学教材中的实验多是经过编者精心安排和筛选的，每一个实验都有其重要意义，可以让学生在形成生物学核心素养的同时，用科学的观点、知识、思路和方法面对或解决现实生活中的某些问题。尽量让学生尝试做每一个实验是实验教学的基本要求，因此生物学教师要组织学生多进行实验，鼓励和提倡学生改进和创新实验，激发学生的科学探究热情，提升生物课堂效果。

1改进实验装置，实现定量测定

在学校教学条件有限，相应仪器设备不具备的条件下，教师和学生可以共同想办法，自制实验装置，从而顺利完成实验。有时，教材中的实验装置并不理想，存在着操作难度大，无法精确控制等问题，教师可以尝试改进实验装置，实现更为精确的定量测定。例如，“探究pH对过氧化氢酶的影响”实验中，在反应小室上壁贴有浸过新鲜的肝脏匀浆（含有H202酶）的滤纸片，下部加入不同pH缓冲液和H202溶液，翻转反应小室使底物与酶充分接触，利用排水法收集氧气。但在实际的具体操作中，将反应小室旋转180D°时，还未等pH对酶活性产生影响以及未准备好收集气体时，酶与底物就已发生反应，导致实验功亏一篑。尝试利用化学实验室的现有仪器，重新改进了该实验装置。反应室部分换用了注射器和锥形瓶，锥形瓶中添加了新鲜肝脏匀浆和缓冲液，H2O2溶液可通过注射器定量控制，测量部分由广口瓶、导管、胶管和量筒等构成。反应产生的O2通过导管进入盛水的广口瓶，将水压入量筒，水的体积即产生的O2的体积。

2优化材料步骤，增强实验效果

浙科版高中生物学必修一第10页和第14页分别介绍了“检测生物组织中的脂质、糖类、和蛋白质”，实验分别选择花生子叶、榨好的梨汁和稀释的蛋清液作为材料，与苏丹Ⅲ染液、本尼迪特试剂和双缩脲试剂反应，通过相应的显色反应进行鉴别。教材所提供的实验材料作为鉴定对象本身没有问题，但容易给学生造成认知误区：即花生子叶只有油脂，梨汁中只有还原糖，蛋清只含有蛋白质。事实上，这三种生物组织中都含有糖类、脂质和蛋白质，在有机物种类上没有差异，只是在数量上存在着显著差异。因此，教师可考虑用全脂奶粉替代上述材料探究其中的脂质、糖类和蛋白质。

“光合色素的提取与分离”是教学大纲要求必做的实验，但教材中提取色素的方法步骤过于机械，且耗时长，一节课难以达到预期的效果。教师可以化繁为简，优化步骤，采用按压法来获取光合色素。即剪取2.0cm宽的滤纸条，将叶片放在滤纸条的一端，在距滤纸条一端2.0Cm处用锯齿状的金属尺按压。这样，在滤纸条上会留下一条又细又直的色素线。若不理想，可以重复按压。该方法省去了色素提取中称量、研磨、过滤、画滤液细线等步骤，显著地提高了时效性。

3重视实际运用，激发探究欲望

“民以食为天，食以安为先”，亚硝酸盐的安全性一直是食品安全方面的热点话题。学习泡菜中亚硝酸盐的定量测定实验，能够促进学生搜索相关信息，参与公共事务的讨论，逐步形成健康积极的生活方式。

亚硝酸根不仅存在于泡菜中，也存在于其他腌制食品中，如香肠、腊肉、火腿等。教材所设计的实验仅以腌制的泡菜及少量泡菜汤为材料，教师可鼓励学生以小组为单位自行选择适当的材料，挖掘课堂与现实生活的联系。本实验的样品处理过程，包括将泡菜制成匀浆、洗涤过滤、定容等操作耗时较长，难以在课堂中完成。

教师可通过半开放实验教学来解决，自行让学生合理规划时间，体验实验的完整性。在测定样品和5个亚硝酸钠标准溶液的光密度值时，教材内容安排上是依次测出6个数据。实际操作中为了提高效率，小组可分工合作同时测定样品与亚硝酸钠标准溶液的数据。统计好数据后，学生现场用Excel软件绘制以亚硝酸钠浓度为横坐标，光密度值为纵坐标的标准曲线，计算各样品中的亚硝酸盐含量，并与国家食品安全标准中的污染物限量标准对比，判断泡菜等材料是否适合食用，引起学生对健康饮食方式的讨论。

在认识到植物激素的生理作用之后，有关科学原理在农业、园艺等方面获得了广泛运用。教师通过开展探究生长素类似物的生理作用，引导学生尝试将理论知识应用于生产实践，让学生在积极探究中认识生物科学的价值，体验科学探究的乐趣。

在“探究2，4-D对插枝生根的作用”实验中，浙科版必修三教材并未明确提出用何种生物材料，实验组的2，4-D溶液浓度只有2种，且浓度也由实验者自行设计，给有意向做该实验的教师和学生带来了困难。建议尝试用种子培养法测定生长素类似物的生理效应，具体方法为：配置不同浓度梯度的生根粉溶液，各取10mL，以相同体积的蒸馏水作为对照，倒于铺一张滤纸的培养皿中;选取若干数量相等的水稻或小麦种子放入上述培养皿中，加盖后于25%的培养箱中培养一周，每天定时测定根数、根长和芽长，统计实验数据并绘制曲线图。这样可以训练学生将实际问题转化成可行的实验方案的逻辑思维能力，提高设计方案的科学性、可行性、简易性。

4捕捉实验意外，衍生必然精彩

在生物科学发展的进程中，有很多震惊世人的发现其实源于“意外”，如青霉素的发现、鸡霍乱疫苗的研制等。每个实验都会有相应的实验现象，学生通过现象分析得出结论。但有的实验现象不明显或正好相反。这时，教师可让学生尝试分析原因，改进创新实验材料或方法，使学生形成一次更加深刻的体验，有助于培养学生分析问题、解决问题的能力。

例如，在“乙醇发酵”演示实验中，酵母菌和葡萄糖充分混匀，迅速向混合液滴加石蜡油，置于30℃水浴中反应。通过观察是否有气泡产生，澄清石灰水是否变浑浊、闻闻是否有酒味产生，来推测酵母菌厌氧呼吸的产物是乙醇和二氧化碳。但在实验过程中，有部分小组并没有很直观地观察到产生气泡现象，反映闻气味推测产生了酒精较为不科学。这样，教师可以引导学生改进实验装置，更为准确地定量测定酒精的含量。因此在实验中，可做如下更改：

①增加干酵母用量、提高水浴温度，使反应更迅速，现象更直观;

②添加用酸性重铬酸钾定量测定酒精含量的实验步骤，进一步计算出酵母菌的呼吸强度，使学生对结果更加信服，培养了学生的创新能力。