初中生物微型实验的设计与实践研究

刘淑琴

生物学是一门以实验为基础的学科，实验教学是生物教学中不可缺少的一部分。实验对培养学生的探究、观察和动手能力，培养学生的科学素养，激发学生的兴趣等方面有着不可替代的作用。但是现在受到教学体制、教师素质等多方面因素的限制，初中普遍对生物实验不重视，很多学校的实验开设情况根本达不到课标的要求。

如果在生物实验教学中引入微型实验，将增加学生的动手机会，有助于学生实验能力的提高。所谓微型实验，是指用尽可能少的试剂来获取所需信息的实验方法。其试剂用量约为常规实验的数十分之一至千分之一，其特点是实验试剂微量化，实验仪器微小化，可以缩短实验时间，减少药品剂量，降低环境污染，且安全性高。

1 生物微型实验的设计原则

实验设计是科学实验的首要环节，因此生物微型实验教学能不能成功的关键是微型实验设计得是否巧妙、科学。进行微型实验设计要遵循以下的原则：（1） 科学性原则，指的是要有明确的实验目的，实验原理不能有科学错误，实验方法手段要恰当，选择合适的实验材料，符合生物学的基本知识、原理以及其他学科的一些理论与定律，实验步骤要规范严密，不能有科学性错误;（2） 简约、经济性原则，在保证实验效果和安全的情况下，尽量使用简便、易得的、价格低廉的实验材料和器具，也可以把生活中的一些废物改造成实验器材，从而降低实验的成本，即使在经费不足的情况下也能把实验正常开设出来;（3） 开放性原则，在设计的实验的时候，还要注意给实验者留有一定的思考、讨论的空间，比如实验步骤方法的创新，用实验解决生活中的常见问题，实验器材的农村生活化等。这样才能吸引学生积极参与到实验的设计和实验器具的改造中来，学生的创新思维才能得到发展。

2 生物微型实验的具体实施

在初一、初二年级各选了二个平行班，各班人数、男女比例基本均等，分班前的分数也基本持平，差异不大。其中每年级各一个班开设常规实验，另一个班统一安排微型实验。实验的因变量是课堂参与情况、课前复习情况以及实验知识技能等三个方面，通过比较微型实验和常规实验这三个方面的表现，得出微型实验实施的优缺点。

3 初中生物微型实验的实践结果分析

3.1 课堂参与情况分析

通过一年的实践，开设微型实验的班级的学生对生物实验的兴趣明显高于其他班级，课后大多数学生都主动用实验的方法解决生活中遇到的问题，并经常用课余时间制作小实验。这说明通过微型实验的实施，大部分学生对生物实验产生了真正兴趣。同时，进行微型实验的班级的学生的实验习惯比较好，做完实验大部分学生会主动收拾实验台，在实验失败时，认真分析原因并重做实验，能主动与人进行交流讨论，学生的思维能力在微型实验过程中也得到了发展。

3.2 实验开出率分析

对实验进行微型实验再设计以后，笔者开设了虚拟鉴定血型、测定植物的蒸腾作用、探究植物呼吸过程中气体的变化、植物细胞吸水和失水、探究鱼类适应水中生活的特征、验证绿叶在光下吸收二氧化碳等多个实验。

3.3 实验材料费用支出分析

将常规实验重新设计成微型实验后，对实验材料经费的支出也减少了。① 进行微型实验改造后，一些原来在实验室需要一定的实验器材才能完成的实验，在教室没有专业的实验器材也能完成，这就省下了要完成这些实验必须先购进这些实验器材所需要的经费。② 设计成微型实验后，实验材料试剂用量减少，所需花费也随之减少。如：八年级上册中虚拟鉴定血型的实验，如果做常规实验，每种试剂所需的量是2 mL，改造成微型实验后，每种试剂只需一滴就可以了。③ 进行微型实验的时候，部分实验用具可以用生活废品改造而成的，不需要花费任何的费用，还能减少环境的污染。如：试管就有两种替代品，一种常用于不需要加热等特殊处理的情况下的空药板，还有一种是青霉素瓶子。

4 微型实验与常规实验的比较

4.1 微型实验与常规实验比较，体现出来的优势

以“测定植物的蒸腾作用”为例，微型实验与常规实验比较见表1。

从表中可以看出，微型实验与常规实验相比，实验操作简单，大大缩短了实验时间，学生参与度高，实验效果良好等优点。

在微型实验实践中，学生不仅要对实验进行操作，更要对实验步骤进行再设计和实验器材的改造。很多实验材料来自于生活，不需要实验室，在教室上课的同时就能完成实验，最大限度地发挥了实验的作用。学生有强烈的动手、动脑意识。教师培养学生的研究精神和创新能力的同时，也要注意对学生的抽象思维能力进行培养，从而使学生的生物科学素养得到提高。

4.2 微型实验中的需要注意的问题

4.2.1 微型实验操作不如常规实验操作规范

微型实验的器具小，材料用量少，操作简单，但在操作上也存在一些问题，主要体现在实验操作不是很规范。比如探究口腔内的化学消化这个实验，在滴加溶液的时候应该将滴管竖直在试管的上方。但在微型实验中，由于青霉素的瓶子较小，抓住后瓶口的位置与方向没有用试管那么清楚，因此有些学生在滴加试剂的时候把滴管伸到瓶子里。

4.2.2 微型实验不适宜做演示实验

演示实验是教师在课堂上为学生进行实验演示，在操作的同时，引导学生对实验进行观察、思考和分析的一种实验教学方式。生物微型实验的规模比较小，实验的现象也比较细微，距离教师比较远的学生，不容易观察清楚，有的甚至根本看不到。因此，教师如果要做演示实验，最好还是选择做常规实验。