梁小星 劉靚

摘? ?要

人教版《分子與細胞》模塊在延續(xù)實驗版教材實驗編排思路的基礎(chǔ)上，對實驗項目安排及實驗內(nèi)容進行了適當?shù)恼{(diào)整：精煉實驗內(nèi)容，注重培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng);完善材料用具，降低實驗成本和取材難度，可選擇材料用具更多樣化;增加實驗圖片數(shù)量，提高圖片質(zhì)量;實驗討論題的表述更明確、規(guī)范。

關(guān)鍵詞

生物學(xué)? 分子與細胞? 實驗內(nèi)容

《普通高中生物學(xué)課程標準》（2019年版）在教學(xué)實施建議中闡明：“加強和完善生物學(xué)實驗教學(xué)，實驗教學(xué)是生物學(xué)課程的特點，也是生物學(xué)教學(xué)的基本形式之一。”可見實驗教學(xué)是生物學(xué)教學(xué)中不可缺少的一部分。實驗教學(xué)對學(xué)生理解生命中的生物學(xué)現(xiàn)象、吸收生物學(xué)知識、提高解決問題能力、培養(yǎng)理性思維、體驗科學(xué)探究的一般方法和過程都有著極其重要的作用。本文就2017年版普通高中教科書《生物學(xué)·必修1·分子與細胞》（以下簡稱“新版必修1”）在實驗內(nèi)容方面的變化進行簡要解析，為中學(xué)生物學(xué)實驗教學(xué)提供參考。

一、實驗內(nèi)容更加精煉

新版必修1在實驗項目方面綜合考慮實驗的難易程度和繁雜程度后將內(nèi)容進行了增加、刪減和替換。實驗項目數(shù)量由14項減少到12項，刪除實驗版教材中“觀察DNA和RNA在細胞中的分布、體驗制備細胞膜的方法、細胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P(guān)系”三項實驗，新增“淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用”實驗?！坝酶弑讹@微鏡觀察葉綠體和細胞質(zhì)的流動”在原教材實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上，刪除觀察線粒體的實驗內(nèi)容，增加觀察細胞質(zhì)的流動的實驗內(nèi)容。新教材對實驗主題的表述更準確，“觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂”表述為“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”，前者中的“分生區(qū)組織細胞”指向模糊，目標不明確，用“分生組織細胞”可以使學(xué)生有目的去尋找觀察目標，有利于實驗順利進行。

在實驗欄目方面，新版必修1將“實驗、模型建構(gòu)、探究”這三個欄目合并成“探究·實驗”欄目，鼓勵教師對相應(yīng)的實驗活動進行規(guī)劃和設(shè)計，融入探究成分，開創(chuàng)探究空間，注重生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)?！皣L試制作真核細胞的三維結(jié)構(gòu)模型”實驗由“模型建構(gòu)”欄目更改為“探究·實踐”欄目，提高了實驗的要求，在活動過程中，要求學(xué)生親自動手做出模型，小組成員之間要團結(jié)合作、積極創(chuàng)新。

二、實驗材料用具的修改和完善

實驗材料用具包括實驗對象和實驗操作過程中所需的器材、試劑。材料用具是教師進行實驗教學(xué)設(shè)計和開展實驗不可或缺的內(nèi)容，材料用具的選擇對實驗準備和實驗開展所需時間以及實驗經(jīng)費等都有極大的影響，同一個實驗采取不同的材料用具可能會產(chǎn)生不一樣的實驗現(xiàn)象，因此材料用具在很大程度上決定了實驗的開展率和成功率。新版必修1的實驗材料用具在實驗版教材的基礎(chǔ)上進行了調(diào)整和完善。

在“使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞”實驗中，實驗材料刪除“蛙的皮膚上皮細胞”，新增“人體組織切片、血涂片、植物永久切片”“生理鹽水”，大大降低了實驗成本和取材難度，增加多種類型切片的觀察使得實驗的操作更加簡單、便捷，大大提高了實驗效率。

在“檢測生物組織中的糖類、脂肪、蛋白質(zhì)”實驗中，刪除“蘋果勻漿、馬鈴薯勻漿”實驗材料，新增“葡萄勻漿、白蘿卜勻漿、雞蛋清稀釋液”?！案闻K研磨液”更換為“鮮肝提取液”，“雙面刀片”替換為“刀片”。刪除“蘇丹Ⅳ溶液”，說明了“蘇丹Ⅲ染液”的使用濃度。葡萄和白蘿卜富含還原糖且勻漿后為白色，葡萄勻漿只需用紗布包裹葡萄后進行擠壓即可，勻漿的獲取簡單、快速。雞蛋清稀釋液透明無色且富含蛋白質(zhì)，可提高實驗的成功率。

在“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質(zhì)的流動”實驗中，實驗材料增加了“番薯葉、刀片、培養(yǎng)皿、臺燈、鉛筆”，刪除“健那綠染液、消毒牙簽”，番薯葉常見且簡單易得，避免了因?qū)嶒灢牧想y獲取而影響實驗活動的開展。

在“影響酶活性的條件”實驗中，要求用“新配置”的淀粉酶溶液，避免因溶液放置時間過長，酶活性降低而影響實驗結(jié)果。實驗新增了“緩沖液”試劑，用“物質(zhì)的量濃度”替換了“質(zhì)量分數(shù)”的度量方法。利用化學(xué)反應(yīng)進行定量分析時，用物質(zhì)的量濃度來表示溶液組成更為方便。在“綠葉中色素的提取和分離”實驗中，刪除了“93號汽油”可代替層析液的方法，降低操作的危險，確保實驗安全進行。

在探究“環(huán)境因素對光合作用強度的影響”實驗中，實驗材料新增了吊蘭、米尺，并鼓勵有條件的學(xué)校使用化學(xué)傳感器測量氧氣的濃度。學(xué)生可以通過改變臺燈與植物之間的距離來控制光照強度，米尺能準確的測量臺燈與植物之間的距離，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。傳感器可以進行快速檢測且測量誤差小，還可以將檢測的信號以圖片和表格的形式呈現(xiàn)實時動態(tài)的實驗數(shù)據(jù)，幫助學(xué)生在分析、推理和概括的過程中培養(yǎng)科學(xué)思維能力。

三、實驗圖片更加豐富和清晰

在實驗教學(xué)中，正確且合理的使用插圖能將文字變得生動、形象，使學(xué)生更好地理解生物學(xué)實驗原理，將知識與實驗內(nèi)容結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的聯(lián)想思維，幫助學(xué)生養(yǎng)成積極關(guān)注生活積累生物學(xué)素材的習(xí)慣，從而達到事半功倍的教學(xué)效果。實驗版必修1的實驗內(nèi)容部分總共有26張圖片，平均每項實驗1.8張圖片，新版必修1的實驗部分總共有25張圖片，平均每項實驗2張圖片，新版必修1實驗圖片數(shù)量增加。下文對新版和實驗版必修1中各個實驗的圖片進行對比和分析。

實驗一：使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞。新版必修1刪除了大腸桿菌結(jié)構(gòu)模式圖，用大腸桿菌的彩色電鏡照片替換了原來的黑白電鏡照片，并且分別展示了大腸桿菌的掃描電鏡和透射電鏡照片;通過不同電鏡下大腸桿菌照片的對比，學(xué)生能說出掃描電鏡照片和透射電鏡照片的區(qū)別，通過教師的講解，初步了解不同電鏡的成像原理，開闊學(xué)生的視野。此外，電鏡照片還標明了大腸桿菌的放大倍數(shù)，促使學(xué)生養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

實驗二：檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)。新版必修1刪除了實驗版教材中實驗檢測記錄表，新增三張實驗結(jié)果圖，分別是還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)與檢測試劑反應(yīng)后的呈色反應(yīng)圖，每個反應(yīng)都設(shè)置了空白對照。將文字描述配以顏色反應(yīng)的結(jié)果圖進行展示，使學(xué)生認知與感官相結(jié)合，增強體驗感。新版必修1中展示的實驗結(jié)果圖可為學(xué)生的實驗結(jié)果提供參考，進而分析自身實驗成敗的原因。

實驗三：用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體。新版必修1刪除了觀察線粒體的活動，因而刪除了高倍顯微鏡下的線粒體圖片。高倍顯微鏡下黑藻的葉綠體圖片替換了原來圖片，并且放大倍數(shù)達到1000倍，保證了圖片的清晰度，圖注的語言描述與實驗版教材相比也更加的嚴謹、細致。

實驗四：嘗試制作真核細胞的三維結(jié)構(gòu)模型。新版必修1刪除了北京自然博物館展出的細胞模型圖，將北京市某中學(xué)制作的細胞模型圖刪去了圖片的背景，使得圖片的色調(diào)搭配更加和諧、美觀，在感官上吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生親自動手嘗試、進行模型制作的想法，有助于實驗活動的開展。

實驗五：植物細胞的吸水和失水。實驗版必修1中，兩張圖片并不是發(fā)生質(zhì)壁分離前、后同一觀察視野的細胞圖片，因此，做圖片對比觀察不科學(xué)，學(xué)生可能會誤認為發(fā)生質(zhì)壁分離后，細胞的形狀、大小都發(fā)生了變化。新版必修1中該實驗是兩張發(fā)生質(zhì)壁分離前、后的細胞處于同一觀察視野的圖片，方便學(xué)生迅速對同一細胞的前后狀態(tài)進行對比，理解質(zhì)壁分離的本質(zhì)。

實驗六：比較過氧化氫在不同條件下的分解。新版和實驗版必修1都展示實驗裝置和操作的模式圖，但新教材的圖片差異對比更加明顯、更加真實，增加了實驗的趣味，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

實驗七：淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用。新版必修1將實驗操作過程中實驗組和對照組需要加入的溶液或試劑以表格的形式列出來，這樣在實驗過程中可以很清楚的知道每根試管中應(yīng)加入何種溶液，降低實驗操作的出錯率。

實驗八：影響酶活性的條件。實驗版必修1中該實驗的圖片展示了pH試紙及數(shù)值表，但是從圖片中可以發(fā)現(xiàn)pH大于9的標準pH試紙顏色顯示很相近，幾乎無法區(qū)分。新版必修1的圖片清晰展示了采用pH試紙測量具有不同pH溶液的顯色現(xiàn)象圖，以及標準pH試紙顯色圖。pH試紙測量的結(jié)果可以很容易的與標準比色紙進行顏色比較，找出對應(yīng)的pH值。pH試紙的質(zhì)量有了很大的提高，為學(xué)生實驗結(jié)果提供了很好的參照。

實驗九：探究酵母菌細胞呼吸的方式。新版必修1在該實驗中新增了一張酵母菌的電鏡照片，并標明了放大倍數(shù)，將原有的實驗裝置圖進行重新繪制，呈現(xiàn)出的效果更逼真，調(diào)動了學(xué)生多種感官參與，使學(xué)生有更好的閱讀感受。

實驗十：濾液中色素的提取和分離。在濾液色素的分離過程中，很多同學(xué)很容易錯誤地直接將綠葉細線觸及到層析液中，導(dǎo)致實驗失敗，實驗結(jié)果不明顯。新版必修1在該實驗中增加了分離綠葉中色素的實驗裝置圖，以圖片配合文字的形式指導(dǎo)學(xué)生分離綠葉中的色素，并在圖片中標出了濾液細線和層析液頁面的上下關(guān)系，引起學(xué)生的注意，幫助學(xué)生理解文字內(nèi)容，降低實驗的失敗率。

實驗十一：環(huán)境因素對光合作用強度的影響。實驗版必修1在該實驗中用純文字表述，沒有圖片。新版必修1在該實驗中增加了一張實驗操作圖——學(xué)生正在用打孔器打出圓形小葉片，幫助學(xué)生正確使用打孔器，同時，帶給學(xué)生親切感，拉近實驗課堂與學(xué)生之間的距離。

實驗十二：觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂。新版必修1在該實驗中更改了原有表格單調(diào)的樣式，將表頭與表格內(nèi)容相區(qū)分，使得表格看起來更美觀、整潔，富有立體感，吸引學(xué)生注意力，幫助學(xué)生更好地總結(jié)、歸納觀察結(jié)果。實驗中還新增了顯微鏡下洋蔥根尖細胞有絲分裂圖，學(xué)生可以將自己觀察到的結(jié)果與之進行對比，看看自己是否也觀察到了處于細胞周期中不同時期的細胞。

四、討論題的修改和完善

討論題的合理設(shè)置能夠幫助學(xué)生及時回顧實驗過程，分析實驗結(jié)果，明晰實驗原理，將分散的知識點升華成具體的生物學(xué)概念，構(gòu)建出完整的知識結(jié)構(gòu)體系，鼓勵學(xué)生在實驗過程中不斷質(zhì)疑不斷思考，形成批判性的科學(xué)精神。

將新版與實驗版必修1的實驗討論題進行對比后發(fā)現(xiàn)，對于同一實驗的討論題，新版必修1的描述更加明確、規(guī)范。如在使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞的實驗中，刪除了大腸桿菌模式圖，學(xué)生觀察的結(jié)果直接與實物圖進行比較，引導(dǎo)學(xué)生尊重事實，養(yǎng)成嚴謹?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。在綠葉中色素的提取和分離實驗中，實驗版必修1在該實驗中的討論題：“濾紙條上有幾條不同顏色的色帶？其排序怎樣？寬窄如何？這說明了什么”，其中“這”的指代不明確，指色素帶的條數(shù)，還是色素帶的排序，還是色素帶的寬窄，還是三者都有？出現(xiàn)了用語不規(guī)范，新版必修1中將色帶替換成色素帶。

新教材的討論題偏向于對學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的滲透。如在用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質(zhì)的流動實驗中，不僅要求學(xué)生描述葉綠體的形態(tài)和分布，還要讓學(xué)生分析它的形態(tài)和分布與功能有什么關(guān)系，激勵學(xué)生思考結(jié)構(gòu)特點與其功能之間的聯(lián)系，幫助學(xué)生形成結(jié)構(gòu)與功能觀，進而學(xué)生能用生命觀念去認識、解釋實際生活中的其他生命現(xiàn)象。在新增的淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用實驗中，引導(dǎo)學(xué)生對教材中的實驗操作產(chǎn)生質(zhì)疑，進行批判性思考，養(yǎng)成嚴謹務(wù)實的實驗態(tài)度和思考方式，逐步發(fā)展科學(xué)思維。同時鼓勵學(xué)生將自己的疑問與小組其他成員進行積極討論，在團隊合作中提高自己的表達和分析能力。

在討論題設(shè)置方面，新版必修1的描述更加明確、規(guī)范，在學(xué)生已有的認知上引導(dǎo)學(xué)生進行延展性的思考，拓展學(xué)生思維。注重在實驗的過程中培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任。

近年來，國內(nèi)外也有關(guān)于生物學(xué)教材實驗內(nèi)容的研究，內(nèi)容包括了從我國歷年初中和高中生物學(xué)教材的實驗內(nèi)容出發(fā)，分析其變化的特點和影響變化的因素[1-2];以我國不同版本教材為研究對象，分析不同版本教材實驗內(nèi)容的特點，并進行比較研究[3];以中美教材為研究對象，對教材中的探究內(nèi)容進行對比分析[4]。本研究主要從實驗內(nèi)容的項目、實驗材料和用具、實驗圖片以及實驗討論題的設(shè)置四個方面分析了新版生物學(xué)必修1與實驗版必修1之間的變化，希望能幫助中學(xué)生物學(xué)教師根據(jù)新教材的特點和學(xué)生發(fā)展的需求，在實際課堂教學(xué)中落實生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，并能有效地利用新教材進行實驗教學(xué)，提高生物學(xué)實驗教學(xué)的質(zhì)量。

參考文獻

[1] 劉思晉，吳成軍.1949年以來我國初中生物教科書中實驗內(nèi)容的變遷分析及啟示[J].中學(xué)生物教學(xué)，2017（17）：4-8.

[2] 宋詩迎，吳成軍.人教版高中生物教科書實驗內(nèi)容變遷分析及啟示[J].中學(xué)生物教學(xué)，2017（05）：39-43.

[3] 唐禎珍，李旭東.人教版與蘇教版高中生物教材《分子與細胞》模塊實驗教學(xué)的比較研究[J].中學(xué)生物學(xué)，2018，34（05）：70-73.

[4] Zhang Y.Comparative Analysis of Inquiry Activities in Sino-US High School Biology Textbooks[J].Science Journal of Education，2017，5（05）：200.

【責(zé)任編輯? 郭振玲】