挖掘教材实验素材，提升学生科学素养

马小明

(甘肃省广河中学 临夏 731300)

高中生物学教材中，设置有大量实验教学内容或素材。有的以学生实验、演示实验形式直接呈现，如教材中“糖类、脂肪、蛋白质的鉴定”“绿叶中色素的提取”“性状分离比的模拟”等。这些实验是课标要求必须掌握的，出现在每年的考试大纲考查内容范围内，所以，教师和学生对这些实验重视度较高。同时，也有在科学史中以案例形式呈现，如光合作用的发现历程、生长素的发现涉及的相关实验。这些实验作为教材经典实验，在课堂中进行分析解剖，利用得比较充分。另外，在教材的特色栏目和课后习题中也含有大量实验素材。而这部分素材很多教师常常一语带过，利用率很低。有区别、有目的地利用教材实验素材，对学生科学素养的提升有非常大的帮助。现以实例对如何有效利用教材实验素材进行阐述。

1 深入剖析经典实验

实验设计注重单一变量的控制，准确找到实验的自变量、因变量，是分析实验的前提。利用教材经典实验进行说明是很好的选择。

例如，科学史“生长素的发现过程”就是很好的素材。在学习达尔文实验时，首先给教材中的达尔文实验示意图编号(图1)，然后要求学生分别对比分析，完成表1。从而使学生清楚认识什么是自变量、因变量，如何表述实验结果和实验结论。然后照此方法依次分析其他几位科学家的实验设计。最后，总结每个科学家实验的目的、实验方法、实验结果以及结论。这样使学生一方面明确实验设计的基本原则、方法，另一方面认识到科学观点或发现是在不断的“检验—修正—再检验—再修正”中更新的。

图1 为达尔文实验示意图编号

表1 对达尔文实验的对比分析

2 大胆质疑科学家实验

教材中某些科学史实验案例，其设计存在瑕疵。或许是由于时代条件、认识局限所致，也可能仅仅是教材在编制过程中所做的取舍。不管怎样，这些有瑕疵的实验案例恰好可以当作培养学生质疑精神、挑战权威的良好素材。

例如，“促胰液素的发现”实验案例中斯他林(E. H. Starling)和贝里斯(W. M. Bayliss)将小肠黏膜、稀盐酸和沙子一同研磨，获得提取液，将此提取液注入狗的静脉，结果胰腺分泌胰液，进而得出结论：“在盐酸作用下，小肠黏膜产生某种化学物质，这种物质进入血液，随血流到达胰腺，引起胰液分泌。”该结论的获得存在很大问题，因为他们制取的提取液中成分较复杂，有稀盐酸、细胞破碎后的内容物、以及他们假设中盐酸作用下小肠黏膜释放的“化学物质”，这样成分复杂的提取液注入静脉引起胰腺分泌胰液，为什么就说是“化学物质”的作用呢[1]？教学中教师引导学生发现教材实验设计的不足，鼓励学生设计对照组补充实验，促进学生形成严谨、客观、批判、怀疑的科学态度，以及勇于挑战权威的精神。

3 重视特色栏目、拓展题中实验素材利用

3.1 利用“技能训练”中实验素材，提升学生科学探究技能 教材中的“技能训练”栏目设置有很多实验探究素材，3册必修教材中共设置“技能训练”栏目13处。这些技能训练从数据分析、图表解读、现象解释、模型构建、实验评价、提出假设、实验设计、语言表达等方面对科学技能进行训练和提升。

例如，必修1《分子与细胞》第36页“技能训练”：“查找资料，了解某一种植物(如小麦)生长发育需要哪些无机盐。设计实验证明某一种或某几种无机盐是这种植物生长发育所必需的。”教学中，教师可以布置为课后探究作业，要求学生按照提出问题→做出假设→实验设计→预期结果与结论格式撰写实验方案，提升学生实验设计能力。再如必修2《遗传与变异》第71页“技能训练”：“对长翅果蝇幼虫在35℃～37℃环境中出现残翅果蝇，但这些残翅果蝇后代依旧是长翅果蝇。对此现象提出假说并解释。”教师鼓励学生根据已学知识大胆提出假说，培养学生发散性思维。

3.2 利用“技能应用”中实验素材，检验学生的科学探究技能 教材设有18个“技能应用”题，均出现在课后练习或章节练习后。这些题有的对实验操作进行考查，例如，你制备的口腔上皮细胞临时装片进行观察，想一想要把视野调暗，应该怎样操作？(必修1第58页)；有的要求设计实验方案，例如，温度高低会提高或降低水分通过半透膜的扩散速率吗？请你提出假设，并设计检验该假设的实验方案(必修1第76页)；有的要求写出研究思路，例如，假如现有一种用于麦田除草的除草剂刚刚研究出来。作为工程师的你，任务是研究这种除草剂在麦田除草时的浓度要求。请列出你的研究思路(必修3第58页)。教学中，教师可以充分利用这些素材去考查学生对实验技能的熟练程度，发现学生学习过程中的缺陷和误区，及时给予补充和纠正。

3.3 利用(思维)拓展题中实验素材，增加学生思维的广度和深度 每节课的练习部分以及每章的章节练习部分基本都含有拓展题，这些拓展题有些提出与学习内容相矛盾的现象，要求学生对其给予合理解释，例如，按照遗传规律，白眼雌果蝇(XwXw)和红眼雄果蝇(XWY)杂交，后代雄果蝇都应该为白眼的，后代雌果蝇都应该是红色的。可是大量的观察发现，在上述杂交中，2000～3000只雌果蝇中会出现一只白果蝇，同样在2000～3000只雄果蝇中会出现一只红眼果蝇。你怎么解释这种奇怪现象(必修2第38页)？有些提出我们生活中不留意或认为理所当然的现象，要求学生对其提出假说解释，例如，溶酶体内含有多种水解酶，为什么溶酶体膜不被分解？尝试提出一种假说，解释这种现象(必修1第50页)。这些素材是生活中切实存在的现象，而这些现象是常规思路、常规方法有时解决不了的。教师有意识地利用这些素材进行教学，可促使学生关注生活，产生对生活、生命世界的好奇和惊叹，促进学生课后自主查阅资料进行深入学习。同时，有助于加强学生对科学探究的兴趣，从而产生从事科学研究的欲望。

3.4 利用“课外实践”和“课外制作”中实验素材，促进学生正确认识科学与社会的关系 教材中还设有“课外实践”和“课外制作”栏目。例如，设计实验，证明雌蛾能分泌性外激素吸引雄蛾前来交尾(必修3第108页)；调查超市食品包装上的标签和说明，看看哪些是转基因食品(必修2第107页)等。这些素材是开展开放性、综合性实验的良好素材。综合性、开放性实验的开展有助于学生合作意识、集体意识的增强，同时能够使学生正确认识：科技是把双刃剑，可以服务于社会，亦可对人类社会造成危害。