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《廣東第二師范學院學報》2016年第5期

摘要：

以中學生物實驗研究與教學中存在的困境為切入點，分析問題原因，尋找相應的改進對策，并提出實驗改進應遵循的原則：實驗材料的易得、環保、趣味性原則；實驗藥品的高效、節約、安全性原則；實驗器具的簡化、顯效、替代性原則；實驗方法的科學、拓展、創新性原則．為中學生物實驗教學效果的提高，提供參考．

關鍵詞：

中學生物實驗；改進對策；改進原則

實驗教學是中學生物教學的重要組成部分，也是實施素質教育的重要途徑，它不僅能激發學生學習知識的興趣，鞏固理論知識，而且具有培養學生觀察能力、動手操作能力、科學探究能力和創新能力等教育功能［1］．中學生物課程標準指出，中學生物學課程的開展是為了提高每一位學生的生物科學素養，而觀察和實驗是生物學科研究的基本方法，故在中學生物學中必須進行實驗教學，才能真正達到開展該門課程的意義．為鍛煉學生的實踐能力，達到中學生物學的教學目的以及培養學生的生物科學素養，生物教師應當盡可能地開展相關的實驗課程，讓學生親自去體驗探索生物界的奧秘，使他們真正成為實驗教學的受益者．然而，在開展相關的教學實驗中，往往會由于主觀或者客觀的原因導致實驗無法開展或者開展實驗未能達到教學目的，使學生學習的積極性和主動性受挫．

1生物學實驗中常見問題

1．1教材建議的生物材料較難取得

生物是按照一定規律生長的，比如隨季節生長、隨地域生長、隨陽光生長等，很多時候教材建議使用的生物實驗材料就難以準備．如學習花的結構一節，教材使用桃花作為例子，但是在講這一節課時，并不是桃花開放的季節，無法采摘到桃花．又如，在中學生物實驗中最常用材料是洋蔥，而某些地區不產洋蔥或沒有食用洋蔥的習慣，導致采購洋蔥比較困難，也影響了實驗的進行．

1．2實驗開展的時間較長

中學生物有些實驗開展的時間較長，教師需要付出更多時間來安排實驗的整個過程，容易影響教學進度，因此教師會選擇傾向于避免開展這些實驗．如：高中生物“檢測生物組織中的還原糖、脂肪和蛋白質”實驗中，常常需要通過分別研磨來提取生物組織中的還原性糖類和蛋白質，但這個過程費時費力．同時，該實驗還原性糖類的檢測中，常常需要用到斐林試劑，而該溶液不易保存，需要現配現用，每次進行實驗都需要預先及時配制，這無疑讓教師在實驗準備上花費大量時間．

1．3實驗現象觀察難度大

對實驗現象進行觀察，是得出正確結論的前提．一個顯而易見的實驗現象對于實驗的成功開展起到事半功倍的效果．清晰的實驗現象不僅能夠集中學生觀察的注意力，同時也能夠提高學生學習生物學的興趣．生物學實驗中，如何保證現象的清晰明了，雖說是教師所追求的，但往往在具體的教學中容易被忽略．如，“觀察草履蟲的身體結構”時，由于草履蟲的運動能力較強，加之其全身透明，不利于學生觀察．

1．4簡單實驗不能滿足學生創造性

學習要求創造性人才的培養和造就，要靠社會的關注，教育的改革，更要靠學生的創造性學習．然而，簡單的實驗教學，已經不能滿足學生創造性學習的要求．傳統的實驗設計，教師準備好實驗材料和藥品用具，全面系統地安排好實驗步驟，并預告知實驗結果，學生只要按圖索驥，就能完成實驗，得到實驗結果．固化的實驗教學模式，缺乏對學生創造性的培養．

2生物學實驗中常見的改進方法

面對生物學實驗常見的問題，生物學教師常常會從以下幾個方面對實驗加以改進，以滿足教學需求，滿足學生學習的需要．

2．1對實驗材料進行改進

我國幅員遼闊，存在著明顯的地區差異，而且每所學校亦有其自身的特點，使用同樣的生物材料做實驗，顯然不可能的．故針對實驗材料取得的問題，可以考慮生物材料的本土化．例如，在“綠葉在光下制造有機物”實驗中，所用到天竺葵并非所有地方都有，可使用常見的酢醬草或蔓花生等野生小植株替代天竺葵，效果良好；“觀察小魚尾鰭血液流動現象”可使用常見的蝌蚪替代小魚，就地取材，方便適合并節約購買經費．

2．2對實驗藥品進行改進

在中學生物實驗中，為了能夠在有限的課時內很好地開展和安排實驗，學生可以親眼見到實驗現象并能夠滿足學生進一步探索的欲望，就得縮短實驗中等待的時間，改進實驗藥品并且改變實驗條件中的部分因素，使實驗現象更加明顯，更加快速地呈現實驗結果．在“觀察質壁分離和復原”實驗中，原實驗要求用30％的蔗糖溶液所用時間較長，且效果不太明顯；而改用35％或40％的蔗糖溶液，能夠在較短的時間下觀察到明顯的實驗現象，縮短實驗時間，增加實驗成功率；在“觀察草履蟲的身體結構”實驗中，可以通過在視野培養液中鋪上幾條棉花纖維，限制草履蟲的活動范圍；在載玻片上滴少許蛋清液，增加培養液的黏稠度，降低草履蟲的移動速度；在培養液中滴加少量紅墨水，將草履蟲的食物泡染色等操作，以便觀察草履蟲的身體結構［2］．

2．3對實驗器具進行改進

中學生物部分實驗的裝置設計比較復雜，需要教師提前制作和準備，且學生在課堂不能同時開展實驗，教學效果不佳．改進實驗裝置可以減少教師的負擔，同時也可以保證實驗課的正常開展和學生們學習激情的保持．例如“驗證人體呼出氣體含有較多的二氧化碳”，原實驗中需要用到多個玻璃瓶、玻璃管進行復雜連接，改進實驗可以用一個塑料袋將呼出來的氣體收集起來，再使用一個大注射器（50mL）抽出收集在塑料袋中的氣體，并將其緩慢注入澄清石灰水中進行驗證；同時用另一注射器抽取等量空氣做對照．同樣，在植物呼吸作用產生二氧化碳的實驗中，也可以直接將塑料袋套于植物枝條上，隔夜后抽取塑料袋中的氣體進行驗證．

2．4對實驗教學模式的改進

為了激發學生的創造力，生物教師還會改進實驗教學模式，將一些簡單的觀察實驗、驗證性實驗，改為探究性實驗，引導學生像科學家一樣進行探究思維，從而培養和鍛煉學生的創造和創新能力．如張淑偉［3］將驗證性實驗“唾液淀粉酶對淀粉的分解作用”變為探究性實驗“探究唾液淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解”，改變實驗教學模式，改變學生學習方式，能更好地達到素質教育的目的．

3實驗改進應遵循的原則

生物學新理論和新技術不斷發展，生物教材也隨之不斷推陳出新，教師作為知識的傳播者緊跟時代潮流，勇于創新，不斷探索出各種可行的、高效的實驗開展模式以滿足課堂教學需要．在實驗教學過程中，教師時常會對實驗進行改進以保證實驗教學的順利開展，但往往由于對改進方向和改進原則的把握不佳，使得有些改變陷入了“誤區”：例如偏離實驗目的、增加實驗成本、使用危險藥品、復雜化實驗等等，違背新課程理念，使得“改進”變為“改退”．故對實驗改進的原則進行研究分析，有助于實驗改進的順利進行．

3．1實驗材料改進遵循的原則

實驗材料是生物實驗的重要組成部分，是實驗成功的關鍵，選取合適的實驗材料，能使實驗進展順利，并獲得明顯的實驗現象或可靠的實驗數據．實驗材料的改進，主要是指原實驗材料的選擇替代，可以從當地實際出發，選取合適的生物材料進行研究．改進實驗材料要注意遵循以下原則：

3．1．1易得性原則

易得性原則，即方便易得、就地取材，講究生物材料的選取方便快捷，可充分發揮教師與學生的研究潛力，使用本土化、本地化實驗材料，滿足實驗要求，而非為了使用指定的材料舍近求遠，去易求繁．

3．1．2環保性原則

環保性原則要求在生物實驗的整個過程，包括實驗取材、實驗操作、實驗結束后廢水廢渣排放等，都盡可能地減少對環境的破壞；還要考慮實驗材料以及藥品的可重復使用性等．如“制作小腸壁結構模型”、“制作真核細胞的三維結構模型”和“制作DNA分子雙螺旋結構模型”等實驗中，都可以采用橡皮泥為材料進行模型的制作，而改進后所用的實驗材料能夠循環利用，在節約實驗經費的基礎上也減少垃圾對環境破壞．

3．1．3趣味性原則

“興趣是最好的老師”，要讓學生喜歡上生物課實驗課，就應盡可能增加課堂教學趣味性，激發學生的學習興趣，引導他們主動學習主動探究．實驗材料的改進，在科學合理的基礎上，增加趣味性因素，能使學生更加喜愛生物學實驗，熱愛生物學學習．如“探究魚鰭在游泳中的作用”中的捆綁或剪去不同魚鰭，比較難捆綁或血腥，實際實驗中可以用橫向剪開氣球做成的寬橡皮圈替代，分步驟套住不同部分的魚鰭，方便操作又不會對魚產生傷害，增加實驗的趣味性．

3．2實驗藥品改進原則

中學生物實驗會用到很多實驗藥品，藥品的選擇對實驗的成功至關重要，既要使實驗現象明顯、實驗反應快速，又要注意節約使用，節省經費，并注意減少藥品使用對環境的影響．在對實驗藥品進行改進的時候，還要注意根據不同的教學實驗的不同教學目的與要求，進行改變，并遵循以下原則：

3．2．1高效性原則

高效性原則是指在實驗過程中通過對藥品種類的代替或者藥品用量的改進，達到縮短實驗時間、使實驗現象更加明顯、優化實驗的目的．在實驗教學中，一個顯而易見的實驗現象不僅能夠獲得良好的教學成效，同時也能夠提高學生們學習生物學的興趣，從而實現生物實驗課堂的高效性．

3．2．2節約性原則

生物實驗中需要用到各種各樣的實驗藥品，而科學設計實驗，節約使用藥品同樣能達到預期的實驗結果，并且實驗過程中養成節約藥品的習慣，不僅能節省實驗經費，還能培養學生科學、嚴謹的實驗研究態度．比如高中實驗“觀察DNA和RNA在細胞中的分布”，吡羅紅、甲基綠染液需現配現用，比較繁瑣，浪費嚴重．李桂芝［4］通過實驗發現，吡羅紅甲基綠染液并不需要每次使用都現場配制，一次學生分組實驗只配制一次就可以；而其中A液更是可以連續使用幾年，大大節約了藥品的用量，并減少廢棄藥品對環境的污染．

3．2．3安全性原則

生物實驗用到一些藥品，如強酸、強堿、有毒藥品等，存在一定的安全隱患，藥品改進可以從減少使用危險藥品的方面考慮，用安全藥品替代，使實驗容易開展并減少實驗事故．例如“模擬探究細胞表面積與體積關系”一課，原材料是含酚酞的瓊脂塊，并使用氫氧化鈉進行反應．氫氧化鈉是有強腐蝕性的強堿，存在較大的安全隱患，改進實驗材料可以使用常見的白涼粉、硬豆腐、熟馬鈴薯塊代替，并使用普通紅墨水進行染色，同樣也能達到實驗的目的［5］．

3．3實驗器具改進原則

實驗器具是生物實驗必備的教學“工具”，選擇實驗合適的“工具”，能使實驗教學工作更順利，達到更好控制實驗變量、操作容易、結果明顯的效果．生物實驗器具的改進要大膽探索，敢于創新，更要綜合考慮，使實驗簡易可行．改進實驗器具可從就地取材、重復利用、化繁為簡等角度出發，注意遵循以下原則：

3．3．1簡化性原則

使用簡化的裝置替代較復雜的實驗器具，可以使得實驗更容易準備，實驗操作更加容易進行．如“還原性糖的檢測”實驗中，教材中使用酒精燈加熱50～65°C水浴2min，但實際現象并不理想，而使用熱水壺中的開水直接水浴加熱，提高水浴溫度，減少了用酒精燈加熱的過程，可以快速取得明顯的實驗現象．

3．3．2顯效性原則

在生物實驗教學過程中使用一個科學、直觀的實驗器具進行觀察實驗，往往能夠對預設結果的獲得起到一個至關重要的作用．如初中生物的“探究螞蟻或其他動物的行為”實驗，可以使用透明塑料裝置“螞蟻家園”進行觀察教學，透明的裝置能夠直觀地將螞蟻的通訊、覓食等行為顯示出來，方便師生們能夠在任意時間對螞蟻的各種行為進行長期的觀察和記錄．

3．3．3替代性原則

中學生物實驗的實驗方法靈活多變，實驗方法是否可行，決定實驗結果是否可靠、可信．無論是驗證性實驗還是探究性實驗，都要求獲得明顯的實驗現象，以達到預設的教學目標．在“綠葉中色素的提取和分離”實驗中，畫濾液細線時要求又細又直，很多學生在使用毛細管畫細線的時候往往畫得不好，改進實驗用“印章法”替代畫線，使用潔凈的蓋玻片蘸取適量的提取液輕輕地印在濾紙上，即能得到細直線，方便快速效果好．

3．4實驗方法改進原則

實驗的過程中，一些實驗方法步驟的改進，能縮短實驗時間、降低實驗難度、增加實驗的可信度，達到更好的實驗效果，合適的實驗方法，可以起到事半功倍的效果，對培養學生的創新思維和學習興趣起積極的作用．生物實驗方法的改進，可遵循以下原則：

3．4．1科學性原則

科學性是實驗設計的基礎，在實驗設計中必須有充分的科學依據，只有使用科學嚴謹的實驗方法，才能得出正確可靠的實驗結果和結論．在生物實驗的改進中，亦是如此．例如“檢測生物組織中的還原糖”實驗的改進，可增加對照實驗：葡萄糖與菲林試劑反應，能更好地說明生物組織中與試劑反應的物質就是還原糖．

3．4．2拓展性原則

“教學有法，教無定法”，一個實驗的設計是不會一成不變的，在日新月異的知識理論更新下，賦予了生物學實驗課程以更加廣闊的空間，教師可以根據學生的認知基礎進行實驗的拓展延伸，以全面提高學生的科學素養．如：“探究種子萌發的條件”，除了空氣、水、溫度條件外，還可以增加光照（模擬灰霾天氣）、pH（模擬酸雨）條件進行探究，既增加實驗的趣味性，豐富實驗內容，又可以引導學生關注與生物學有關的社會環境問題，進行情感態度價值觀的教育．

3．4．3創新性原則

將簡單的觀察實驗、驗證性實驗變為探究性實驗是實驗創新的一種有效方法，既能發揮學生的主體地位，增強學生的學習熱情，還能提高學生的實驗操作能力，不斷提升學生分析問題、設計實驗和實施操作的綜合能力．

4結語

科學實驗是探究生命活動最基本的手段，是生物學得以形成和發展的源泉；生物學實驗是學習生物學的基礎，也是中學生物教學的重要組成部分．新課程標準注重培養學生的創新精神和實踐能力，在中學生物實驗教學中要充分發揮學生的學習主體地位，促進學生實驗的積極性和主動性，這些都要求以科學、嚴謹、合理、易行、顯效的實驗作為教學支撐．在開展科學實驗教學過程中，生物教師應當善于發現實驗教學過程中存在的問題，遵循實驗改進的基本原則，敢于鉆研、敢于創新，不斷優化實驗研究與教學策略，在提高中學生物實驗教學質量的同時，循序漸進地提升學生的科學素養．

參考文獻：

［1］姚家佳．淺談中學生物實驗的幾點改進和創新［J］．新課程研究，2010（1）：98－100．

［2］盧菊花．關于幾例初中生物實驗改進方法的分析［J］．教材儀器與實驗，2016（1）：54．

［3］張淑偉．高中生物實驗創新研究［D］．陜西：陜西師范大學，2013．

［4］李桂芝．觀察DNA和RNA在細胞中的分布的實驗改進［J］．中學課程輔導（教師通訊），2012，28（7）：15－16．

［5］謝婕，陳慧妍，陳佳琪．“細胞大小與物質運輸關系”的實驗探索［J］．生物學教學，2016，41（5）：59－60．

作者:謝婕 吳松斌 陳佳敏 單位:廣東第二師范學院生物與食品工程學院