基于微型化理念的高中生物微型实验教学实践

汤向荣+金枝+孙锡英

[摘 要]微型实验取材方便、操作简易、耗材少、效果好，在时间紧、任务重的高中生物课堂教学和学生科学素养培养中具有十分重要的作用。通过“改减实验材料、改进实验方法、改善实验细节”等方面的微型实验设计与改进，实现了实验教学的随堂化，提高了课堂实验教学效果。

[关键词]微型实验教学；微型化理念；高中生物

[中图分类号] G633.91[文獻标识码] A[文章编号] 16746058（2017）35008702

“科学探究”是《普通高中生物学课程标准》中明确提出的四大生物学核心素养之一，即“能够发现现实世界中的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论的能力”。科学实验是实施科学探究、培养学生科学探究能力、提高生物学核心素养的重要而有效的途径。因此，实验教学显得十分重要。现行高中生物人教版教材中，对于学生实验，必修教材有31个，选修1教材（江苏）有6个，其中生化类实验5个，占13.5%，观察类实验有5个，占13.5%。这些学生实验在高考或学业水平测试中占有相当重要的地位。（见表1）

传统实验教学中，注重标准的仪器设备、规范的实验操作，多偏重于实验操作的模仿与验证，同时，因课时紧、任务重、取材难、操作繁、效果差等原因，教师以演示实验或讲授实验来代替学生做实验的现象较为普遍，严重阻碍了学生科学探究能力的培养。微型实验取材方便、操作简易、耗材少、效果好，在时间紧、任务重的高中生物课堂教学和学生科学素养培养中具有十分重要的作用。以微型实验为实验教学的载体进行实验课堂教学，不仅能让学生掌握生物知识，领悟科学探究的过程与方法，培养学生的绿色环保意识，而且能更有效地发挥实验教学在培养学生生物学核心素养中的重要作用。

本文基于微型化理念，阐述高中生物微型实验在课堂教学中的一些具体实践。

一、改减实验材料，提高实验效果

精心准备、选择和设计实验材料直接关系到生物实验教学的成功与否，因此，实验材料准备恰当，是实施好实验教学的关键。

1.减少药剂用量，实现实验随堂化

在常规实验教学中，多采用大试管、大剂量药剂进行学生分组实验或演示实验。如果对这些实验实施微型化设计与改进，如改用小试管或点滴板等进行实验，不仅能大量减少药剂用量，简化操作步骤，而且实验效果理想，便于实现生物实验教学随堂化。

例如，在“检测生物组织中还原糖和蛋白质”的实验中，试管中加入的待测样液和斐林试剂及双缩脲试剂较多，掌握得不好，则会干扰实验中显色现象的正常出现，导致实验失败。而将实验进行改进：苹果去皮，将果肉切成有凹面的薄片，在凹面处滴加2滴斐林试剂，然后在酒精灯火焰上加热，2～3分钟后就可在凹面处出现砖红色，实验效果明显。此外，实验中进行沸水浴加热时，需较多的热开水，同时还需要用酒精灯加热，操作复杂、耗时长，影响实验的进度。如将大试管改用小试管，加入的组织样液和斐林试剂均相应减少，则只需少量热水或用酒精灯直接加热，所需时间短，实验效果明显。

另外，在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”“探究影响酶活性的条件”“生物体维持pH稳定的机制”“DNA的粗提取与鉴定”等实验中，均可采用此法减少实验药剂的用量，以达到实验教学微型化和随堂化的目的。

2.改换实验材料，提高实验效果

在常规实验中，因受到地区、季节、操作方法等客观因素的制约，导致实验效果不理想或实验操作烦琐，费时太长。因此，因地、因季、因法改换适宜的实验材料，能简化操作，提高实验效果，达到实验教学微型化和随堂化的目的。

例如，对于“DNA的粗提取与鉴定”实验，教材重点给出的实验材料是鸡血细胞，但以鸡血细胞作为实验材料存在着许多不足与问题，如：①材料，成本昂贵不易获得；②使用仪器繁多，试剂消耗量大；③实验步骤烦琐，学生操作困难；④实验时间过长，不能随堂完成；⑤课前准备时间较长，教师多以讲解为主；⑥实验效果不甚理想。因此，要解决以上问题，改换适宜的实验材料十分必要。根据实验原理，经查找资料和多次实验对比，发现用香蕉替代鸡血细胞，实验效果比较理想。香蕉是多倍体植物，DNA含量较多，而且材料易得、成本低廉，课前准备方便，更重要的是实验操作简便，大大缩短了实验时间，且实验现象明显，能做到微型化和随堂化实验教学。

又如，在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，用韭菜、萝卜叶、蒿菜或天竺葵叶代替菠菜叶；在“检测生物组织中脂肪”的实验中，用植物油或薄的肥猪肉片取代花生子叶切片，不仅实验现象明显、方法简便、效果好，而且能解决因季节所造成的实验材料取材不易的问题。

3.替换实验药剂，实现防污环保

在常规实验“绿叶中色素的提取和分离”“DNA的粗提取与鉴定”“观察DNA和RNA细胞中的分布”中，分别使用了丙酮、苯、石油醚、二苯胺、甲基绿、吡罗红等有挥发性和有毒性的化学药剂，实验结束后又会产生许多实验废液，这些化学药剂和实验废液会对环境产生一定的污染。而在实验教学中如能用适宜的材料替换这些具有毒性的试剂或进行微型实验以减少实验中各种化学溶液的用量，则可以实现减少污染、保护环境的目的。

二、改进实验方法，提高实验效果

常规实验中，有些实验设计比较复杂，操作步骤多，费时且实验效果差，而改进实验方法，可有效提高实验效果。如以鸡血细胞为实验材料的“DNA的粗提取与鉴定”实验，除了用香蕉、花椰菜等植物替换鸡血细胞做实验材料外，还可通过使用微型研磨过滤器改进DNA的提取方法与步骤，简化实验过程，提高实验效果。

又如，对于“用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度”的实验，一般教师会带领学生到室外草坪上进行，但实验过程中，一因户外场地大，难以把控教学秩序；二因学生分散调查，教师不能及时纠正学生在实验中的错误操作，很难达成教学目标。为此，可设计成室内微型实验进行教学。

（1）请学生阅读课本实验内容；（2）将学生分成若干小组，每组分发一张A4纸，纸上分别印有图1和表2的相关内容；（3）让学生使用样方法调查图1所示的某种双子叶植物的种群密度（图1中一个黑点表示一棵双子叶植物）；（4）将实验数据填入表2，计算出某种双子叶植物的种群密度。

三、改善实验细节，提高实验效果

常规实验中，有些实验操作要求较高，学生达不到要求则观察不到实验现象，如在“检测生物组织中的脂肪”实验中，教材给出的实验材料是花生子叶，要求学生手工切片和利用显微镜进行观察。但实验过程中因花生子叶不易切薄，耗时多，严重影响了实验效果。而将花生子叶更换为植物油或薄的肥猪肉片，先在滤纸上滴1～2滴植物油，然后在其上滴1～2滴苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ；或者在薄的肥猪肉片上滴1～2滴苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ，然后再进行其他步骤的操作，整个实验操作简单，费时少且实验现象明显。

又如，在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，色素滤液可用滴管来装取，再将细管拉成尖嘴，既可防止滤液挥发，又可用来划滤液线，2毫升滤液可供十几个组的学生连续使用，微型实验的省时高效得到了充分体现。

四、教学反思

微型实验虽然有许多优点，但在教学中也存在一些不足，需要加以注意。

1.某些微型实验设计因实验方法和操作步骤的简化与修改，会使实验操作的规范性缺失，进而会导致学生实验技能操作的实践与训练的缺失，不利于学生动手实验能力的培养和提高。

2.某些微型实验设计因修改后与教材内容有着较大的差异，导致学生对课本中相关实验内容和操作步骤的学习缺失，不利于学生对相应知识的掌握，使其在相关实验内容的考试中失分。因此，有条件的学校还是有必要对相应的课本实验进行规范性学习和操作。

3.微型实验适用于生化类实验，而微型实验的设计要符合学生的认知规律。对于实验难度大、学生操作困难的实验，则不太适合用微型实验。endprint