实验教学中伴随的“纠错”*

陈廷华 （无锡市辅仁高级中学 江苏无锡 214123）

生物学的学科特点决定了实验教学在中学生物学教学中的重要性。生物学基础知识多以实验形式呈现，实验教学在强化学生直观体验、转变学习方式、培养学习兴趣、提升科学素养、培养综合探究能力等方面有其独特的优势。实验教学看似以“实验操作”为核心，但绝不仅仅是学会“做”，更重要的是实现从“做”到“思”的转化，最终形成科学探究和思维的方法，实验教学中的有效“纠错”是实现这一转化的重要途径。

1 以“纠错”明晰实验原理和细节

实验原理是实验的“灵魂”，是领会实验目的、方法、步骤的前提，是对实验结果分析评价的依据。但实验教学中往往重视“怎么做”而忽视“为什么这么做”，即轻视实验原理的教学，忽视对学生思维的训练，以致学生对实验细节把握不准，影响实验的效果。

以“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”为例：

本实验的重点是：引导学生通过对培养液中酵母菌种群数量的观察，探究种群数量的变化规律，绘制数量变化曲线，构建数学模型，强化模型构建的思路和方法。其中如何使用血球计数板等实验操作并非重点，所以教材只作了基本的原则性指导，对一些操作过程的细节未作详细解释，例如：①如何识别血球计数板的构造？②计数室样品的添加方法是什么？③如何进行显微计数？④特殊情形的计数方法，例如沉降在大方格双线上的细胞如何计数？⑤如何区别活菌与死菌？⑥如果后期观察计数时浓度偏大，应如何处理？⑦提高计数结果准确性的措施有哪些？⑧血球计数板如何清洗？这些细节操作不当，必将导致计数结果出现偏差，从而在分析酵母菌种群数量变化时构建的数学模型与预期模型相差较大，影响分析的准确性。

由于本实验操作细节较多，时间跨度较大（连续观察1周），若直接将正确的操作方法教给学生，学生并不明白为什么要这样做，很难做到面面俱到，易出现各种失误。为了让学生理解本实验的原理和操作细节，笔者采用了“纠错”教学。

1）进一步细化实验环节，制定了详细的操作指南，录制成“微视频1”，并将学生分组，先组织小组长学习，再由小组长教会组员。

2）让2位学生演示上述①～⑧项涉及的关键性操作细节，并刻意做错，录制成“微视频2”，课堂上让全体学生观看并找错，重点分析错误操作对结果的影响（偏大或偏小），阐述理由，从而明晰实验原理和细节。

3）各小组根据自选的课题进行分组实验，分工协作，每天定时（课间或午休时间）观察计数，连续观察1周。期间，组内每位成员都有机会仔细体会操作过程及其意义，解决了原本在课堂上练习耗时较多且不一定能掌握的难题。原本担心学生连续观察1周会出现“虎头蛇尾”现象，但实践证明，学生兴趣很高，小组长工作负责，组内分工明确，责任到人，取样计数，一丝不苟，较好地培养了学生认真负责、严谨细致的科学品质。

2 以“纠错”感悟关键操作

实验操作的每一步对实验结果都有影响，其中的关键步骤将直接决定实验的成败。在教学中即使教师反复强调某些操作的重要性，但若学生未能深入理解实验目的和原理，不能从全局角度思考每一步操作的意义，就不会特意关心哪一步最关键，大多只会按部就班地完成实验，不太可能对关键操作进行个别化的处理和创新。

以“酵母细胞的固定化技术”实验为例：本实验的关键步骤是“配制海藻酸钠溶液”，因为其浓度直接决定了凝胶珠的质量。操作中需注意小火或间断加热，但搅拌的力度、完全融化的标准、加多少蒸馏水定容等并没有固定的标准，需要操作者根据实际情况确定，例如：将海藻酸钠调成糊状后，需要用蒸馏水定容至10 mL，但粘稠物液面不呈水平，加多少蒸馏水搅匀后恰好是10 mL，这就考验实验者的智慧。在多次教学中发现，学生在完成这一操作时，加水存在较大的随意性。为了让学生关注这一操作，笔者采用了“纠错”教学。

1）播放该实验的全程录像，让学生初步了解整个实验过程。

2）展示上一班级的实验结果实况照片，包括正常的凝胶珠照片，因操作不当导致实验结果有偏差的系列图片，即凝胶珠颜色偏淡、凝胶珠在氯化钙溶液中浸泡时浮在表面、凝胶珠拖尾、凝胶珠大小不一、发酵过程中凝胶珠破裂等，并提供“凝胶珠弹性试验”录像（弹性好与弹性差进行比较），让学生分析导致实验结果发生偏差的可能原因。

3）学生讨论分析原因：（略）。

4）引导学生比较：凝胶珠是否合格很大程度上取决于海藻酸钠溶液的浓度，浓度过高凝胶珠不呈球形，浓度过低则包埋酵母细胞过少，故配制适宜的海藻酸钠溶液是实验成败的关键。

通过“纠错”，学生感悟关键操作的意义，从而在处理如何定容、搅拌、滴注、浸泡等技巧性动作时能积极思考，在“动手”的同时“动脑”，灵活解决实际问题。

又如：“微生物的分离与培养”实验，“无菌”是实验成功的关键，只有进行熟练的无菌操作，才能成功完成微生物分离与纯化培养。而无菌操作的要领是什么？哪些操作可避免杂菌污染？学生似乎很难领会。笔者在教学实践中采取“抓拍学生操作实况，让学生相互纠错”的方法进行教学，由于提供的图片情境真实，学生参与热情较高，在帮助别人纠错的同时，也看到自己的不足，从而留下深刻印象，真正感悟无菌操作的关键步骤［1］。

3 以“纠错”完善实验方案

实验教学不仅仅是让学生学会“做”高考考试说明中规定的几个实验，更重要的是让学生通过实验理清实验设计思路，学会科学研究的方法，提高解决生物学问题的能力，合理评价、完善、拓展和创新实验方案等。

实验方案在设计之初不可能考虑周全，且鲜活的实验材料本身具有不确定性，学生个体的认知能力也存在差异，原有方案需要根据实验进展进行修正，学生通过“纠错”（包括修改不合理、不理想的实验方案）完善或创新实验方案是建立在对原有实验全盘思考基础上的能力提升。

例如人教版“探究影响酶活性的条件”的实验，探究了pH和温度对酶活性的影响，教材提供的参考方案是：分别采用H2O2和淀粉为底物，探究不同pH条件下H2O2酶的活性和不同温度条件下淀粉酶的活性。实验中发现，由于反映酶活性高低的指标分别是气泡产生的快慢或淀粉遇碘变蓝的程度，指标不明确，各人对此认识会有较大差异，标准不统一，很难将酶活性直接转化为学生头脑中量化的图表。能否对实验方案进行改进，将定性实验改为定量实验，让学生主动参与数学模型的构建？笔者采用了“纠错”教学法引导学生进行实验创新，合理修改了实验方案。

1）差异可视：按教材方案进行实验演示，引导学生观察，并让每位学生根据实验现象，绘制不同pH条件下H2O2酶活性高低的曲线，挑选所绘曲线差异明显的进行展示。

2）差异分析：同样的实验，同样的现象，为什么绘制的曲线差异如此明显？谁对谁错？学生有争议，经过分析讨论认为：很难说谁对谁错，主要是各自对气泡多少的认定有偏差。

3）引导修改：如何采用合适的材料改进本实验并统一标准？

4）提供材料：在日常生活中，隔夜苹果和土豆块的切口都会发生褐变现象。这是由普遍存在于果蔬中的多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO），通过氧化儿茶酚等多酚物质而引起的，当多酚氧化酶活性越大，果蔬褐变就越明显［2］（如图 1，见封四）。

5）方案创新：组织学生讨论，形成共识：采用常见的土豆（含有多酚氧化酶）和茶多酚进行探究实验的设计，以探索酶活性伴随温度、pH的变化趋势，通过对褐变程度进行量化，统一标准。

6）探究意义：土豆中多酚氧化酶能够更好地适应高温和强酸、强碱的实验条件，实验材料也贴近学生生活，实验结果可视程度高，标准统一，有利于学生构建正确的数学模型。

4 以“纠错”延伸实验探究的方向

探究性实验能较好地培养学生的科学探究能力、科学过程与方法和创新精神。在现有教学课时分配体系下，额外组织学生开展课外科学探究活动较为困难，而充分利用教材实验资源，改验证为探究、改演示为探究、延伸原有实验探究方向等，可在一定程度上缓解探究性实验课时不足的矛盾；高考对实验的考查也是立足于教材实验并进行适度拓展和创新。所以通过“纠错”进一步延伸实验探究的方向，是对原有教材实验研究内容的“升华”，有效拓展了学生的思维空间。

例如“绿叶中色素的提取和分离”实验，教学目的是进行绿叶中色素的提取和分离、探究绿叶中色素的种类。在常规教学中，该实验常被作为验证性实验处理，探究意味不足。为了在原有实验的基础上增加探究的成分，笔者采用了以下“纠错”教学法，合理延伸了探究方向。

1）情境创设：教师在学生完成绿叶中色素的提取和分离各步骤后，提供了如下实验操作步骤［如表1，素材选自2012年江苏省普通高中学业水平测试（必修科目）试卷第40题］。

表1 绿叶中色素的提取和分离实验操作步骤

2）引导思考：上述实验操作中存在3处错误，请找出后分别改正并阐述理由。

3）学生纠错：

步骤①中应该用新鲜成熟的绿叶，理由是幼嫩的菠菜叶色素含量少；步骤②中应在研磨之前加少量碳酸钙，理由是在研磨过程中叶绿素容易遭到破坏；步骤③中漏斗基部应该放一块单层尼龙布，理由是色素滤液不容易透过滤纸但可透过尼龙布。

4）延伸探究：学生在纠错的基础上自然延伸出如下探究课题：

①若要提取天然叶绿素，应如何选择叶片？

②若按表1中的方法步骤进行实验操作，收集到的滤液呈什么颜色？为什么？

③有人将提取的天然叶绿素用作食品添加剂，发现有的食品呈诱人的绿色，有的食品呈暗淡的褐色，如何探究天然叶绿素的适用范围？

再如：在“酵母细胞的固定化技术”实验中，通过纠错教学学生体会到海藻酸钠溶液浓度将直接影响实验结果，什么是海藻酸钠溶液的适宜浓度？这是一个很有意义的延伸探究课题。同样为了使实验结果可视化，选择什么材料也是值得研究的课题，例如选择小球藻做材料检测凝胶珠质量时，可将其置于水中，如果海藻酸钠浓度过小，小球藻漏出，会使水呈绿色，直接可视；如果海藻酸钠浓度过大，限制了小球藻的生长，也可以测定等。这些课题都是对原实验实施进一步探究的重要延伸。

［1]陈廷华.以纠错为主线的“微生物实验室培养”的实验教学设 计.生物学教学，2011，36(1)：18.

［2]王清，王蒂.温度、pH对马铃薯多酚氧化酶活性的影响.中国马铃薯，2003，17(3)：157.