陳永益 徐平珍

（浙江省鎮(zhèn)海中學(xué) 浙江寧波 315200）

實(shí)驗(yàn)的分析與設(shè)計(jì)能力是生物學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的重要組成內(nèi)容，《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確提出課程的基本理念之一是教學(xué)過程重實(shí)踐，讓學(xué)生積極參與動(dòng)手和動(dòng)腦活動(dòng)［1］。 從2015年浙江省新高考改革以來，生物學(xué)選考以能力立意為導(dǎo)向，對實(shí)驗(yàn)的考查要求逐年提高，教材中的必修和選修實(shí)驗(yàn)已不能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。筆者通過對教材的進(jìn)一步剖析，結(jié)合自身教學(xué)需求， 挖掘了可提高學(xué)生認(rèn)知但并未在教學(xué)指導(dǎo)意見中有要求的隱性實(shí)驗(yàn)。 通過以下4 則隱性實(shí)驗(yàn)，為教育同仁提供一定的參考和借鑒。

1 自設(shè)演示實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情

浙科版生物學(xué)必修1《分子與細(xì)胞》第3 章第3 節(jié)“酶”的引言是“為什么生物體內(nèi)糖的氧化能在溫和條件下進(jìn)行， 而體外的氧化卻要在劇烈的條件下才能發(fā)生呢？ ”以往教學(xué)中，筆者借助于幻燈片播放“森林中的熊熊大火”，試圖讓學(xué)生意識到生物體內(nèi)酶的存在，對酶所起作用感到驚嘆。但事實(shí)上學(xué)生并未因此產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲， 有的學(xué)生反而會產(chǎn)生疑問， 例如森林中的大火是纖維素的燃燒，而人體內(nèi)主要能源物質(zhì)是葡萄糖，葡萄糖的氧化分解與纖維素的燃燒果真是一樣的嗎？

針對學(xué)生的疑問，筆者利用葡萄糖、氯酸鉀、鎂條、酒精燈等實(shí)驗(yàn)材料，用葡萄糖體外燃燒實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入新課。在實(shí)施演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，還可借此復(fù)習(xí)初中科學(xué)課中燃燒的條件：①可燃物，②助燃物氧氣，③溫度達(dá)到著火點(diǎn)。葡萄糖是可燃物，氯酸鉀加熱分解可產(chǎn)生氧氣，鎂條的燃燒可釋放大量的熱，將葡萄糖和氯酸鉀3：2 混合，以鎂條作引燃，就可使葡萄糖劇烈燃燒。演示時(shí)必須注意安全，與前排學(xué)生保持一定的距離；燃燒后教室內(nèi)會有一些煙霧，須保持通風(fēng)。為了體現(xiàn)對照原則，教師同時(shí)演示鎂條引燃后直接放置在氯酸鉀中， 也能觀察到鎂條繼續(xù)燃燒，但火焰較小、持續(xù)時(shí)間較短。

該實(shí)驗(yàn)并不是考試說明中要求的演示實(shí)驗(yàn)，筆者通過對隱性實(shí)驗(yàn)的挖掘， 首先讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的對照原則； 其次， 演示實(shí)驗(yàn)變抽象為形象，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、啟發(fā)科學(xué)思維，使學(xué)生更好地認(rèn)識到體外葡萄糖的燃燒要在劇烈的條件下進(jìn)行， 從而意識到體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)能在溫和條件下進(jìn)行是因?yàn)槊傅拇呋饔?；再次，葡萄糖的體外燃燒演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生理解細(xì)胞呼吸逐步釋放能量、細(xì)胞中能量利用效率高等知識埋下伏筆， 起到一舉多得的功效。

2 自制實(shí)驗(yàn)裝置，依托問題串厘清概念

浙科版生物學(xué)必修1《分子與細(xì)胞》第3 章第2 節(jié)“物質(zhì)出入細(xì)胞的方式”中有關(guān)于滲透的概念：水分子通過膜的擴(kuò)散。人教版教材中有相應(yīng)滲透裝置的內(nèi)容要求， 但是浙科版教材沒有任何提示，新課教學(xué)中直接過渡到動(dòng)、植物細(xì)胞的吸水與失水實(shí)驗(yàn)。到高三復(fù)習(xí)階段，總是會有學(xué)生對滲透概念提出較多疑問，此時(shí)教師只能亡羊補(bǔ)牢，再對滲透裝置進(jìn)行介紹，知識的滯后性較大。

為厘清概念，筆者新授課時(shí)，利用鴨蛋、蔗糖、紅墨水、燒杯、鐵架臺等材料制作了簡易的實(shí)驗(yàn)裝置。將鴨蛋浸泡于10%的鹽酸溶液中6 h 左右，至鴨蛋殼消失，剝離卵殼膜；如圖1、圖2 所示，將卵殼膜罩在長頸漏斗上， 漏斗內(nèi)倒入滴加了紅墨水的蔗糖溶液，再浸潤于清水中。圖4 液面上升的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不是幾分鐘內(nèi)就能觀察到的， 課堂上可以做如下處理：①增大蔗糖溶液濃度，但時(shí)間縮短不明顯，且較浪費(fèi)蔗糖；②在剛開始上課時(shí)就呈現(xiàn)滲透裝置，上課過程中呈現(xiàn)結(jié)果，同時(shí)為避免學(xué)生注意力的轉(zhuǎn)移，滲透裝置不要一直置于講臺上。

圖1 實(shí)驗(yàn)開始時(shí)的滲透裝置

圖2 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)的滲透裝置

在鋪墊滲透概念后， 提出以下問題串強(qiáng)化概念的理解：

①長頸漏斗中的溶液會一直不斷上升嗎？

②達(dá)到平衡后水分子有沒有進(jìn)出膜？ 此時(shí)能叫滲透作用嗎？

③達(dá)到平衡后長頸漏斗內(nèi)外溶液濃度一樣嗎？

④如果剛開始長頸漏斗內(nèi)盛有一定濃度的葡萄糖溶液，而某種膜可以讓葡萄糖、水都通過，漏斗內(nèi)、外液面變化如何？

⑤如果剛開始長頸漏斗內(nèi)盛有30%的葡萄糖溶液，漏斗外燒杯內(nèi)盛有30%的蔗糖溶液，漏斗內(nèi)、外液面變化如何？

通過層層遞進(jìn)的問題串， 學(xué)生明確了滲透作用發(fā)生需要2 個(gè)條件：膜和濃度差。在沒有濃度差的情況下，水分子仍有進(jìn)出，但是不能叫滲透，此處可以拓展延伸浙江選考真題落實(shí)知識點(diǎn)的考查。 展示此簡易裝置時(shí)，教師要保持開放的心態(tài)，讓學(xué)生敢想敢言，允許學(xué)生表達(dá)不同的意見，寬容學(xué)生的錯(cuò)誤，賞識學(xué)生的點(diǎn)滴發(fā)現(xiàn)。教師需要及時(shí)評價(jià)學(xué)生的反饋和思考，適時(shí)調(diào)整教學(xué)預(yù)設(shè)，提升學(xué)生思維能力，從而更好地厘清概念。

3 理論聯(lián)系實(shí)際，將實(shí)驗(yàn)生活化

浙科版生物學(xué)必修1《分子與細(xì)胞》第1 章第3 節(jié)“有機(jī)化合物及生物大分子”中關(guān)于檢測生物組織中的油脂， 按照教材實(shí)驗(yàn)原理蘇丹Ⅲ染液能使細(xì)胞中的油脂呈橙黃色， 但細(xì)胞中的油脂觀察必須要制作徒手切片，因課堂時(shí)間有限，學(xué)生徒手切片訓(xùn)練不到位，往往使得實(shí)驗(yàn)效果大打折扣。

學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中也產(chǎn)生一些疑問：①動(dòng)物脂肪和植物油蘇丹Ⅲ染液染色后呈現(xiàn)的顏色一致嗎？ ②蘇丹Ⅲ染液染色后與原染色劑顏色一樣嗎？③其他脂質(zhì)遇蘇丹Ⅲ染液能染成橙黃色嗎？ 筆者鼓勵(lì)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際， 利用生活中的材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而解決疑問。 實(shí)驗(yàn)開展時(shí)，在家長的協(xié)助下，學(xué)生將一塊肥豬肉切成小塊，放入鍋中熬出豬油，凝固后第2 天帶進(jìn)學(xué)校生物學(xué)開放實(shí)驗(yàn)室。 將豬油放入含有一定量清水的試管中，70℃水浴使其融化，滴加2 滴蘇丹Ⅲ染液，輕輕振蕩，靜置分層，如圖3 所示。 同時(shí)對植物油進(jìn)行相同操作，結(jié)果如圖4 所示。 油和脂遇蘇丹Ⅲ染液都呈橙黃色。

圖3 豬油滴加蘇丹Ⅲ染液后靜置分層

圖4 植物油滴加蘇丹Ⅲ染液后靜置分層

學(xué)生利用課余時(shí)間在生物學(xué)開放實(shí)驗(yàn)室完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作，從而將生物學(xué)實(shí)驗(yàn)帶出課堂，真正通過自己動(dòng)手操作解決問題， 做到了理論聯(lián)系實(shí)際，自己摸索尋找問題的答案。如果教師直接呈現(xiàn)答案，學(xué)生將其歸結(jié)為記憶性知識，難以內(nèi)化，較易遺忘。 諸如此類的隱性實(shí)驗(yàn)還有很多可以挖掘，例如必修3 的課后練習(xí)中植物根的向地生長、蛙的搔扒反射與屈反射等， 學(xué)生可以結(jié)合理論知識，在家里或生物學(xué)開放實(shí)驗(yàn)室完成學(xué)習(xí)和探索，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)資源的現(xiàn)場生成， 從而促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展。

4 整合教材實(shí)驗(yàn)，提升思維分析能力

浙科版生物學(xué)必修1《分子與細(xì)胞》第3 章第2 節(jié)“物質(zhì)出入細(xì)胞的方式”中的活動(dòng)——觀察洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離及復(fù)原實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)使用的材料是洋蔥外表皮， 學(xué)生便認(rèn)為只有洋蔥外表皮細(xì)胞才能觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象， 且學(xué)生撕取洋蔥外表皮時(shí)會撕取多層或得到?jīng)]有紫色大液泡的細(xì)胞，不利于觀察。 筆者剛帶高三選考班級時(shí)，學(xué)生在該實(shí)驗(yàn)材料的選擇方面還存在較大困惑。 浙科版生物學(xué)必修1《分子與細(xì)胞》第2 章中觀察葉綠體時(shí)采用黑藻作為實(shí)驗(yàn)材料， 筆者在新課教學(xué)時(shí)嘗試整合教材實(shí)驗(yàn)， 將黑藻的幼嫩小葉直接置于8%的氯化鈉溶液中（該溶液中氯化鈉的濃度約為0.3 g/mL，近似于30%的蔗糖溶液，且沒有蔗糖的粘合性，物鏡鏡頭容易清洗），能清晰地觀察到黑藻葉肉細(xì)胞的質(zhì)壁分離。 圖5 為未發(fā)生質(zhì)壁分離的狀態(tài)，圖6 為發(fā)生質(zhì)壁分離的狀態(tài)，前后對照，結(jié)果非常明顯。

雖然黑藻葉肉細(xì)胞中液泡近乎于無色， 但有較多葉綠體作參照， 可以判斷細(xì)胞的質(zhì)壁分離狀態(tài)。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)理解生命觀念，體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)材料的可替代性，不一定要液泡有顏色才能觀察，也可以通過周圍的顏色襯托出觀察目標(biāo)。挖掘?qū)嶒?yàn)，使用洋蔥內(nèi)表皮作為實(shí)驗(yàn)材料， 嘗試用加紅墨水的鹽水觀察質(zhì)壁分離， 圖7 為未發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞， 圖8 為加紅墨水的鹽水后發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞。 若將視野調(diào)暗能更清晰地觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象，加紅墨水的效果不及視野調(diào)暗好，其原因有待進(jìn)一步的探討。教材實(shí)驗(yàn)的整合及挖掘，可作為今后課堂教學(xué)突破的一個(gè)重要方向， 例如洋蔥外表皮細(xì)胞中紫色色素的提取和光合色素的提取與分離的整合， 培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量動(dòng)態(tài)變化中渾濁度的測定與選修1 中光電比色法亞硝酸鹽含量測定的整合等。深入挖掘教材中的實(shí)驗(yàn)資源，多途徑、多角度開發(fā)和開設(shè)實(shí)驗(yàn)，以提高學(xué)生的思維分析能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。

圖5 清水中的黑藻葉肉細(xì)胞

圖6 8%氯化鈉溶液中的黑藻葉肉細(xì)胞

圖7 清水中的洋蔥內(nèi)表皮細(xì)胞

圖8 加紅墨水的8%氯化鈉溶液中的洋蔥內(nèi)表皮細(xì)胞

對于學(xué)生而言， 教師不應(yīng)只告訴他們現(xiàn)存的知識真理， 而是要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)真理的思維與探究方法，這樣才有利于學(xué)生的長足發(fā)展。挖掘教材中的隱性實(shí)驗(yàn)，通過自設(shè)演示實(shí)驗(yàn)、自制實(shí)驗(yàn)裝置、將實(shí)驗(yàn)生活化、整合教材實(shí)驗(yàn)等多種方式，激發(fā)學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的熱情， 提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與動(dòng)手操作能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。將微觀的變化通過宏觀的方式加以體現(xiàn)，幫助學(xué)生增強(qiáng)感性認(rèn)識。教師用智慧教學(xué)，促進(jìn)知識教學(xué)的真正達(dá)成。