陳玉梅 楊春 吳依妮

摘要：針對(duì)浙科版教材實(shí)驗(yàn)的二次開(kāi)發(fā)，以舉例的方式從完善教材實(shí)驗(yàn)方案、改進(jìn)教材實(shí)驗(yàn)效果和教材實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新三個(gè)方面進(jìn)行了闡述，為更好地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提供了思路。

關(guān)鍵詞：教材實(shí)驗(yàn) 二次開(kāi)發(fā) 生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

生物學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)以其直觀形象性為學(xué)生認(rèn)識(shí)和掌握生物知識(shí)提供了感性材料。學(xué)生親歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程，仔細(xì)分析，使感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，能更好地理解和掌握生物學(xué)知識(shí)，其發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析和解決問(wèn)題的能力也會(huì)得到較好的發(fā)展。在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中，教師還可以發(fā)展學(xué)生探索求真的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。生物學(xué)教學(xué)重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅充分體現(xiàn)《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》的基本理念“教學(xué)過(guò)程重實(shí)踐”，也有助于發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。因此，浙科版教材中安排了觀察、模擬、探究和調(diào)查等多種類型的實(shí)驗(yàn)。

但是在實(shí)際教學(xué)中，部分教材中的實(shí)驗(yàn)因課時(shí)限制或教材實(shí)驗(yàn)本身的局限性等原因無(wú)法開(kāi)展。有些教材實(shí)驗(yàn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法在一節(jié)課開(kāi)展;有些教材實(shí)驗(yàn)結(jié)果不明顯，打擊了教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極性;有些教材實(shí)驗(yàn)，在教材中只有簡(jiǎn)單的描述，沒(méi)有具體的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)變量和操作過(guò)程，可操作性差。除此之外，教材實(shí)驗(yàn)大多數(shù)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只是通過(guò)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單地驗(yàn)證了某個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，缺乏深入的思考和遷移。同時(shí)，教材實(shí)驗(yàn)多是定性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程可以觀察到具體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而科學(xué)探究能力中“利用數(shù)學(xué)方法處理、解釋數(shù)據(jù)”的實(shí)現(xiàn)必須要依靠定量實(shí)驗(yàn)。針對(duì)上述情況，筆者對(duì)部分教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)，以期改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

1從“無(wú)”到“有”，完善實(shí)驗(yàn)方案

部分教材實(shí)驗(yàn)缺乏完整的實(shí)驗(yàn)方案，從而限制了實(shí)際教學(xué)過(guò)程中相關(guān)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)，如浙科版必修1中的“探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響”、必修2中的“制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”、必修3中的“探究2，4-D對(duì)插枝生根的作用”等活動(dòng)。因此，教師借助校本選修課程，反復(fù)實(shí)踐，完善了相關(guān)實(shí)驗(yàn)的完整方案。例如，對(duì)“探究2，4-D對(duì)插枝生根的作用”的實(shí)驗(yàn)，教材對(duì)于該實(shí)驗(yàn)只提供了2，4-D和盆栽植株，沒(méi)有指出具體濃度和操作細(xì)節(jié)。按照教材上的水培方法，一些木本枝條如迎春花、杜鵑花，很難扦插生根，常溫下浸泡一周左右就會(huì)腐爛。而采用土壤扦插，增加了實(shí)驗(yàn)難度，測(cè)量周期比較長(zhǎng)，一般要30d以上，測(cè)量起來(lái)比較困難。因此經(jīng)過(guò)摸索，將本實(shí)驗(yàn)材料改為高中學(xué)生熟悉的洋蔥，取得了較好的實(shí)驗(yàn)效果。經(jīng)過(guò)完善，本實(shí)驗(yàn)方案如下：

實(shí)驗(yàn)材料與試劑：燒杯若干，大小、生長(zhǎng)狀態(tài)相同的洋蔥若干。濃度依次為10¹²、10^-11、10^-10……、10^-3mol/L的2，4-D溶液。

實(shí)驗(yàn)步驟：

①取若干燒杯，編號(hào)。一組燒杯中裝入蒸餾水，其余燒杯中分別裝入等體積的不同濃度的2，4-D溶液。

②將生長(zhǎng)狀態(tài)相同的洋蔥放置于燒杯上，洋蔥底部接觸溶液，放置于相同且適宜的環(huán)境中培養(yǎng)。

③每天更換燒杯中的溶液，每天定時(shí)測(cè)量洋蔥的生根數(shù)和根的長(zhǎng)度，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

經(jīng)過(guò)完善后的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)材料更加簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)時(shí)間可以控制在一周內(nèi)完成，實(shí)驗(yàn)效果明顯。

除此之外，對(duì)于模型類實(shí)驗(yàn)，如制作DNA雙螺旋模型、減數(shù)分裂模型的制作研究等活動(dòng)，通過(guò)茅根、紙、黏土等教具的使用，也達(dá)到了很好的教學(xué)效果。完善后的教材實(shí)驗(yàn)可操作性更強(qiáng)，為實(shí)際教學(xué)中開(kāi)設(shè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)提供了實(shí)踐依據(jù)。

2從“有”到“精”，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)效果

針對(duì)部分教材實(shí)驗(yàn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或?qū)嶒?yàn)結(jié)果不理想，通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)材料與裝置進(jìn)行嘗試，收到了較好的實(shí)驗(yàn)效果。

例如，浙科版必修1“制作并觀察植物細(xì)胞有絲分裂的臨時(shí)裝片”。制作并觀察植物細(xì)胞有絲分裂的臨時(shí)裝片主要包括解離、漂洗、染色和制片四個(gè)環(huán)節(jié)。按照教材的操作要求，解離20min，漂洗10min，耗時(shí)比較長(zhǎng)，在一節(jié)課上完成該實(shí)驗(yàn)非常倉(cāng)促，且實(shí)驗(yàn)效果往往不明顯，難以清晰地觀察到有絲分裂各時(shí)期的顯微圖。通過(guò)實(shí)踐，將鹽酸的體積分?jǐn)?shù)由10%提高到20%，可將解離時(shí)間縮短為10min，解離效果基本相同;同時(shí)，將染色劑更換為苯酚品紅，染色體著色效果更好，觀察更清晰。

又如，浙科版選修1的“α-淀粉酶的固定化”實(shí)驗(yàn)中，按照教材要求，α-淀粉酶的固定及洗柱過(guò)程各需要40min的時(shí)間，整個(gè)實(shí)驗(yàn)需要2h左右才能完成。通過(guò)實(shí)踐，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，將簡(jiǎn)易注射器改為既便宜又能輕易買(mǎi)到的夾套保溫層析柱，采用酶活為10000U/g的α-淀粉酶，將酶量提高到6g，可以將酶的固定過(guò)程縮短為5min同時(shí)可以將洗柱過(guò)程更改為蒸餾水用量8mL，洗柱速度1.5mL/min，從而將洗柱時(shí)間縮短到10min以內(nèi)。這樣可以將整個(gè)實(shí)驗(yàn)壓縮在一節(jié)課內(nèi)完成，既提高了實(shí)驗(yàn)課效率，又能取得理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3從“少”到“多”，從定性到定量，改驗(yàn)iY性實(shí)驗(yàn)為探究性實(shí)驗(yàn)

多數(shù)教材實(shí)驗(yàn)是定性實(shí)驗(yàn)，也是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。因此在實(shí)際教學(xué)中，教師對(duì)學(xué)生分析解釋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、繪制坐標(biāo)曲線等重要能力的培養(yǎng)只能“紙上談兵”，通過(guò)試卷上題目的反復(fù)練習(xí)來(lái)完成。這顯然有悖于新課改的精神，不利于學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。因此，教師可以有針對(duì)性地將教材中的部分驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新為探究性實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)造條件讓學(xué)生自己親自設(shè)計(jì)與分析實(shí)驗(yàn)。

例如，對(duì)浙科版必修1“驗(yàn)證活細(xì)胞吸收物質(zhì)的選擇性”的實(shí)驗(yàn)教材描述得比較簡(jiǎn)單，通過(guò)比較煮沸與未煮沸的玉米種子經(jīng)過(guò)紅墨水染色后，胚和胚乳的著色情況驗(yàn)證活細(xì)胞的細(xì)胞膜具有選擇透性。通過(guò)創(chuàng)新，實(shí)驗(yàn)材料選擇甜菜塊根，用打孔器將甜菜塊根打成直徑0.5cm的長(zhǎng)條，然后切成1cm的小段，清水中漂洗數(shù)次后放入裝滿清水的燒杯中靜置過(guò)夜，使破損細(xì)胞的甜菜素充分釋放。然后，在每個(gè)試管中放入相同數(shù)量的甜菜根塊，控制不同的水浴溫度或pH進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)分光光度計(jì)測(cè)定溶液的光密度值。這樣可以探究不同溫度或pH對(duì)生物膜選擇透性的影響。創(chuàng)新后的實(shí)驗(yàn)在一節(jié)課內(nèi)可以順利完成，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)圖的繪制，以及實(shí)驗(yàn)誤差的分析與討論等，充分發(fā)展了學(xué)生的科學(xué)探究能力。

實(shí)驗(yàn)課的開(kāi)設(shè)對(duì)生物學(xué)教學(xué)至關(guān)重要，教材實(shí)驗(yàn)的二次開(kāi)發(fā)有助于提高實(shí)驗(yàn)課效率，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)效果，同時(shí)通過(guò)適當(dāng)?shù)膭?chuàng)新，可以更好地發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。但是，教材實(shí)驗(yàn)的二次開(kāi)發(fā)需要大量的時(shí)間和精力，需要團(tuán)隊(duì)合作，也可以開(kāi)發(fā)成校本選修等課程，以期達(dá)到更好的系統(tǒng)性和操作性，與非實(shí)驗(yàn)教學(xué)相輔相成，共同促成學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。