高中生物实验教学中融入生活化元素

徐 彤 （江苏省无锡市辅仁高级中学 江苏无锡 214123）

生物科学是以各种实验为基础的自然科学，在中学生物实验教学体现生活化十分必要，已有部分教师进行过相应的实践研究。相比于初中、小学阶段，高中学生有更丰富的知识和生活体验，为进一步提升将知识学以致用的能力，提升学科素养奠定了基础。《普通高中生物学课程标准（2017版）》明确指出，生物教学要引导学生主动参与探究实验过程，倡导学生在解决生产、生活实际问题的过程中深入理解核心概念，养成科学的态度和精神，为进一步的学业深造和步入社会做准备。人教版高中教材（包含必修1、2、3和选修1、3）共提供学生实验35个，分为验证实验18个，探究实验11个，设计类实验6个。其中部分实验对实验器材、操作环境有较高要求，完成时有一定难度；有些实验效果不明显，且与学生的认知需求有较大距离。这些都是制约实验教学效果的重要因素。在实验教学中，如何使学生分组实验更加生活化，更贴近学生的实际和适应未来的需求，笔者尝试从以下5个方面进行了探索。

1 创设生活化的情境，激发参与实验的热情

很多生活场景中都蕴含着一定的生物学的原理，如腌渍黄瓜中水分会不断渗出源自“外界溶液浓度高于细胞液”；手指无意中遭遇针刺时会“先缩手后产生痛觉”源自“两种反射受两个不同中枢的控制”；葡萄酒开瓶后未及时喝完会因醋酸菌的繁衍而变酸等。在实验教学中，如果教师能够多使用一些来自生活的实例进行情境创设，就很容易激发学生的探究欲望，进而对生物实验产生亲近感。

在一次教学“腐乳的制作”中，笔者发现整堂课上学生大都只是在实验之初对能亲手捏弄豆腐块感到新鲜，而在后续的实验操作中大都只是机械地完成实验报告的相应步骤而已。教师灵机一动，去附近的超市购买了一瓶“红方”腐乳，并切成小块。当另一个班级的学生陆续进入实验室时，教师邀请学生前来品尝。出于好奇，学生纷纷过来一试。在他们咂着嘴细细品味腐乳，发出的“软、香、糯”的赞叹声中，制作腐乳的实验课不知不觉开始了。为了能如期品尝到自己的“好产品”，学生积极参与实验。

在探究加酶洗衣粉洗涤效果的实验教学中，很多教师并不会刻意强调洗衣粉的洗涤原理。这一忽略容易使学生误以为“额外增添的酶才是洗衣粉的主体”。教师在介绍实验材料的时候，有必要向学生介绍一下洗涤剂中主要成分表面活性剂（如烷基苯磺酸钠）的主要功能——乳化作用。表面活性剂能使本来不能互溶的两种液体（水与油）聚集到一起；再经水的冲洗，油渍等污物就能被去除了。洗涤衣物也是这个原理，往洗衣粉里添加酶只是为了进一步提高去污能力而已。在设置对照组的时候，如果能够设置“无酶洗衣粉”（可以通过剔除加酶洗衣粉中的彩色酶颗粒获得），学生对加酶洗衣粉的洗涤效果就可能理解得更透彻。

“固定化酵母细胞”实验要求学生对制作成的凝胶珠形状是否呈球形，是否有韧性作出独立判断。在实验末尾增设了“在实验桌上摔打凝胶珠”的环节，让学生通过摔打凝胶珠，观察其在桌面的反弹情况来感受弹性大小。在实际教学中，学生不仅仅玩得兴致勃勃，还能够与其他小组比较，在比较中感受有弹性、有韧性。

2 借用生活化的物品，丰富自主实验的内容

教材实验方案中所提及的实验材料、试剂大都来自于高校、研究所科研人员的研究实例，经过多年的反复筛选和修正，其实验步骤及实验效果基本趋于成熟。然而，这些实验也存在一些问题，如有的实验步骤过于繁琐，如血红蛋白的提取和分离；有的实验材料效果并不稳定，如用洋葱根尖分生区观察细胞有丝分裂；有的实验所用的实验试剂有一定的毒性（盐酸、稀硫酸），可能会对学生健康和环境产生一定的不良影响。在实验教学中，有不少教师也在积极尝试改进，利用生活中常见的本地材料来完成实验，如用红葱替换洋葱观察有丝分裂，用“琼脂块+碘液”替代“酚酞琼脂块+NaOH溶液”，探索实验用材的无害化等。

在实验教学中，教师要积极倡导对实验材料的个性化选择，提高学生实验的自主性。在“果酒的制作”实验中，教师只提供实验基本原理的介绍，接下来告诉学生：果酒的称谓完全取决于酿酒的材料，一般的果实（新鲜或干制）在合适的条件下都可以被用来酿酒。于是，除了实验课上按照教材进行了葡萄酒分组实验以外，学生还利用周末时间在家自主完成其他材料的酿酒实验。结果两个班的学生共交上来20多种不同材料的酿酒作品。还有学生从超市购买了各种酒曲、发酵酵母，自主尝试比较不同菌种对制葡萄酒发酵效果的差异，并最终发现苹果酵母制酒效果更好。

在教师的鼓励下，学生们还积极尝试利用学到的有机物鉴定方法对自己熟悉的食物或饮料进行成分鉴定分析。在对椰子汁、蜂蜜、芋头汁、甘蔗汁、冰红茶、橙汁、鱼汤、酸奶、蔬菜汁等十几种样液鉴定之后，学生发现：排骨汤、鱼汤、椰子汁里并没有多少蛋白质，酸奶里含有淀粉成分，冰红茶中有还原糖无蛋白质……

教师从生活中那些司空见惯、耳熟能详的熟悉物品的材料入手，不仅能够拉近生物知识与学生生活的距离，使学生感受到科学研究的真实性，还有助于引导学生在生活中注意观察、开拓思维和勇于尝试。

3 孵化生活化的课题，拓宽实验探究的范围

新课程改革鼓励学生在构建核心概念的过程中积极尝试新的探究学习课题研究。教师需要结合学生实际，因地制宜开展发现和生成课内外新实验方法和课题。不少教师在教学中已经取得了一些成果，如尝试使用不同温度下相同体积“面团”出现的不同体积变化来了解呼吸作用的变化，使用大蒜提取液研究家庭餐具杀菌方式等。

这些新课题既要围绕核心概念，又要尽量与学生的生活相联系，以充分满足学生探究未知及应用知识的需求。如在学习必修Ⅰ光合作用中，学生对于“夏季晴朗的中午，植物叶片光合作用强度下降与叶表皮气孔关闭的相关性”缺乏直观认识。因此，教师可以建议学生利用蚕豆或菠菜叶亲眼看一看：气孔是什么样的？保卫细胞中的叶绿体又是怎样的？如果学生能够联想到：叶绿体与气孔自动开闭有何关系？既然，叶片的表皮细胞是成熟细胞，能否用来验证细胞质壁分离现象？那么，教师可以给予积极的支持，鼓励他们将实验目的、假设以及相关步骤、相关实验结论进行合理组织编排，并构成相对独立的实验课题，如“蚕豆叶表皮细胞控制水分进出功能研究”。再如学习必修3“植物向性特征”的时候，有学生通过观察校园中最常见的龙爪槐，发现，有时龙爪槐的顶部会生长出一些竖直向上生长的枝条。于是提出：如果单独扦插培养那些竖直生长的枝条，是否会长成枝条正常向上生长的变种呢？于是，笔者将这个设想进行了讨论、分析和延伸，提出一个实验课题——“龙爪槐不同枝条向性观察”：观察比较包括龙爪槐植株新生枝条生长时间与向地弯曲关联度、扦插直立枝条成活后新个体向性生长，以及枝条近地/离地两侧生长素浓度差异等。

生物教师的实验研究意识和能力对培养学生实验中的创新意识和能力起着重要的影响。在“影响酶活性的实验”中，面对一包保存不慎丢失了说明书的植物淀粉酶，教师或许可以继续依据确定的“最适温度”来进行验证性实验设计。可是如果教师告诉学生实际情况，并建议把实验设计成“探究淀粉酶的最适温度”，教学的效果一定会有很大的不同。在教学中，教师可以提出一些自己熟悉的实验研究课题或设想，如研究“细胞膜的选择透过性”可以建议学生用生、熟两种鹌鹑蛋对比在盐水浸泡过程中，钠离子进入细胞速率的差异。教师的示范能给学生选择探究方向提供激励和指引。

4 紧扣生活化的评价，提升实验相关的素养

在实验教学过程中，教师适时做出相关评价有利于加深学生对实验原理的理解，提高实验技能。教师要让学生明白，实验的目的绝不仅仅是为了得到预期的现象，或得出一个“完美”的结论。在实验评价中，教师要注重联系那些在生活中习以为常的事例或经历，挖掘实验过程中更深层次的内容，从而真正提升学生的学科核心素养。

在必修3教材中的实验“设计并制作生态缸，并观察其稳定性”要求学生分组设计全封闭、可透光的小型生态系统，并依据其中动植物的生存情况对系统稳定性的变化做出评判。尽管学生对缸内动植物的生存情况进行了细致的观察和记录，但相比系统中动植物个体的命运，学生似乎更关注由实验结果带来的关于设计方案的评价。这显然有悖设计本实验的初衷。在对整个实验过程进行总结分析的时候，教师需要及时提示学生关注生命关怀。可以从全班学生实验中“牺牲”的小鱼小虾水草的总数着手，引导学生思考：如果这些动植物生命尚存的话，其子子孙孙会在生物界占有一席之地，它们会与其他生物一起为环境中的物质循环和能量流动发挥着各自的作用。并引导学生思考：能否适当调整实验方案，以实现既能减少生命生物的损耗也能获得较好实验效果的目的？于是，有学生联想到家里水族箱的培养方式，提出了适度“敞开容器”的想法。与“封闭状态”相比，容器的敞开状态增加了一些变量（如水分的蒸发、氧气与二氧化碳的交换等），其中的动植物生存繁衍时间会相应延长，从而为实现建立营养结构、实现营养“自给自足”提供了时间上的保证。教师可以组织部分有兴趣的学生按调整后的实验方案重新实验，并将各小组成功细心呵护生态缸中动植物的事例进行分享，相信越来越多的学生会在实验中获得生活经验，并对生命越来越有爱心、善心。

教师在设计学生的实验报告时，不仅要有传统的内容，如实验原理、实验操作步骤、实验现象和结论，供学生巩固认知和进行实验数据记录，还可以设置“实验回顾”栏目，通过提出一些关于实验感受、实验效果评价等方面的问题，如造成实验结果不理想的主客观原因可能有哪些？针对造成实验误差的原因，你们觉得可以对实验材料或步骤做怎样的改进？你小组在本实验中获得了预期的结果，与其他小组相比，你们获得成功的主要原因是什么？你觉得本次实验最关键的步骤有哪些？.....这样让学生在记录瞬间产生实验灵感的同时，也能关注生命过程的科学性、逻辑思维的缜密性、操作态度的严谨性。

5 凝练生活化的内涵，培育实践型公民意识

2010年教育部颁布《教育规划纲要》，明确提出学校要“加强公民意识教育，树立社会主义民主法治、自由平等、公平正义理念，培养社会主义合格公民”。所谓公民意识是指公民个人对自己在国家中地位的自我认识，主要包括人在社会生活中的责任意识、公德意识、民主意识等基本道德素养。高中阶段是学生由感性思维向理性思维发展，由纯粹接受规范要求向自主行为发展的过程，是培养公民意识的重要阶段。

在生物实验教学过程中，教师要注重引导学生从生活化的实验体验中提炼公民素养的素材。如严格要求和认真执行生物实验室的规章制度就是一种法治教育，在实验过程中每位成员都有遵守实验室的相关规定的义务，如不要大声喧哗；不要随意干扰别的小组实验；注意节省实验材料；注意用电用火安全；损坏器材要赔偿，故意损坏者要加倍处罚等。教师实验操作的规范性和厉行节约的行为，在讨论改进材料、优化步骤、孵化实验新课题过程中的民主氛围都是给学生最好的示范。

自媒体时代，人们的身边充斥着各种各样的观点和看法，其中有很多只是一家之说，有的甚至可能是伪科学、反科学的内容。作为有一定生物学理论知识、实验研究能力的高中生已经初步具有对涉及生物学的社会热门话题、热点事件进行科学分析的能力，或者通过实验进行检验论证，进而有能力在宣传科学、实践科学等方面担负起一定的社会责任。如近年来我国各地的湖泊、河流中频发蓝藻，其原因主要是水体的氮磷超标。导致的原因是多方面的，不管是工业和生活污水的排放，还是淡水养殖投放的饵料或肥料过多，或是湖底淤泥的累积以及全球气温升高等，都与人类生产方式与生活习惯密切相关。高中生理所应当地要去做一些实实在在的事情：一方面要积极宣传保护环境、绿色生活等相关知识，提高全民的环保意识；另一方面，可以积极利用校内外资源，开展利用生物资源净化水体的实验研究。同时，身体力行，从自身做起，多使用绿色交通工具减少碳排放，节约用水、使用无磷洗衣粉等，努力减少生活污水以及氮磷的排放。