高中生物必修三实验教学【英国生物实验教学对我国高中生物创新实验开发和研究的启发】

　　摘要　结合笔者对英国高中生物实验教学中的一些实例，从改进实验材料、变换实验形式和融合学科内知识等方面，探讨对高中生物实验的改进和创新，从而进一步培养学生的创新精神和操作能力，同时增强学生环保意识和社会责任能力。
　　关键词　英国生物实验　实验改进　实验创新
　　中图分类号G633.91　文献标识码B
　　2009年底，笔者参加了由江苏省教育厅和苏曼教育国际发展中心共同组织的中学生物骨干教师赴英培训活动。培训期间，教师们不仅对英国的历史文化、教育教学发展和中学生物课堂教学有了更真实、更深刻的认识和理解，并有机会亲身参与、体验了一系列中学生物实验。生物学是以实验为基础的自然科学，生物学实验教学不仅是验证生物理论知识的手段，还是激发学生探索兴趣，培养学生的观察、操作能力，启迪创新意识，提高创新能力的重要途径。笔者在参与体验中体会到英国的生物实验教学在实验设计、材料用具、方法过程、成果展示等方面有很多优点值得我国生物教师学习和借鉴。下面将在客观分析英国的一些中学生物学实验的基础上，借鉴英国生物实验教学的一些优点和成功经验，谈谈其对我国高中生物创新实验的开发和研究的几点启发。
　　1　寓教于乐，增强实验趣味性
　　“兴趣”是最好的老师，是学生产生创新意识和展开创新思维最原始、最直接、最强劲的动力。在这种动力的驱使下，学生的学习与实践的自主性和积极性才能都被充分地激发出来。兴趣能够让学生废寝忘食，浓厚的兴趣可以诱发学生无穷无尽的探索欲望和创新动力。英国中学生物学教材实验部分的编写与我国现行教材的编写相比，不但实验数量多，探究性强，而且趣味性也很强。通过比较研究，可以发现有些生物实验就像是趣味性极强的游戏。谈到游戏，很多人会以为游戏就是玩乐。但不可否认的是，多数学生做起游戏来总是乐此不疲，而一到上课时就无精打彩，即便是操作性很强、很生活化的生物实验，学生们动手参与的欲望也不强烈。能否把趣味性引入生物实验教学中，寓教于乐，使学生在玩乐中掌握生物学知识呢?英国生物实验教学在这方面做了有益的尝试并取得了一定的成绩。
　　例如，在说明“减数分裂形成的不同配子遗传物质组成具有多样性，加上受精过程中卵细胞和精子结合的随机性，同一双亲的后代必然呈现多样性”这一结论时，设计了一个非常有趣的“折老鼠”模拟实验。实验一共研究了4对相对性状：Nose(Sharp／Blunt)、Ears(Up／down)、Whiskers(Yes／No)、Blotches or Spots，并分别提供了四种不同的卵细胞和四种不同的精子，实际上它们是四套略有差异的卵细胞(Egg1、Egg2、Egg3、Egg4)折纸步骤和四套略有差异的精子(spermA、Sperm B、Sperm C、Sperm D)折纸步骤，但是每套材料中的“折老鼠”步骤都是不连贯的、间断的。只有将一套卵细胞材料和一套精子材料放到一起，才能获取完整、连续的步骤，折出一只具有特定l生状表现的老鼠(部分结果如图1所示)。一节很抽象、枯燥的遗传学课，立刻变得生趣盎然、其乐无穷。不知不觉中，学生就在一节有趣的折纸课中，完成了相关知识的学习。
　　再如，在“估测马铃薯细胞液浓度”的实验中，实验原理和实验步骤和国内生物实验中的基本相同：用浓度为1.0 M、0.75 M、0.5 M、0.25 M的蔗糖溶液和蒸馏水分别设置5组实验，切取等长的5组马铃薯条测量初始长度后，分别放入5组实验溶液中，一段时间后再测量马铃薯条的长度。但是进行实验结果记录、分析时，教师首先要求大家用表格、曲线图和文字进行，这是一种传统的、柘燥无趣的分析方法。但是接着教师又提供了白纸、彩纸、不同颜色的水笔、剪刀、胶水等，请学生将这个实验的原理、过程、结果等用画报的形式展示出来，这种做法一下子就引起了学生的兴趣，课堂气氛立刻活跃起来。大家都在绞尽脑汁地思考，写的写、画的画、剪的剪，力图将自己最好、最成功的一面展示给其他人。
　　这些为了一定教学目的而设计的趣味性实验构思独特，设计巧妙，寓知识于玩乐中，使学生在课堂上边玩边学，在玩乐中理解科学原理、学习科学方法、启迪自身思维。同时，趣味性实验简单、直观，可以让学生人人动手参与，使他们在和谐快乐的课堂气氛中不再觉得学习是一种负担，而是一种乐趣，从而提高了生物实验教学的效率。我国的高中生物实验也应努力增强趣味性，从而吸引学生的兴趣，增强实验的有效性。
　　2　经济环保，充分利用现有资源
　　英国作为一个发达的资本主义国家，对于教育的投入丰厚到位，教育资源丰富实用。在义务教育期间，每年国家都会给每位学生2000～3000英镑的教育拨款，学校也可以申请各种所需款项以改善教学条件。但是在英国的每一所学校中，校舍设计、环境布置、硬件配备等等，都是从经济、环保、实用的角度出发，不浪费、不夸张、不花哨。当然，在生物学实验教学中，经济、环保也是一以贯之的重要原则。
　　例如，在学校的生物学科实验室里，学生利用墙边、窗台的空闲位置，自己培植了生物实验中常用的一些植物(如天竺葵、兰花、小球藻等)。这样不仅可以让学生直接观察到植物的生长过程，而且可以就地取材、研究植物生理，更能帮助学生学以致用、锻炼动手能力。一些学校还专门开辟了小小的生物园，养起了鸡、猪、羊等等，成为生物学实验教学的重要基地。
　　再如，在利用培养皿进行某些生物材料培养时，需要将培养皿竖立培养，这时废弃的饮料瓶或者餐盒就有了用武之地。按照培养皿的尺寸，用刀子在饮料瓶或者餐盒上切割出相应大小的空隙，就可以做出非常实用的培养皿支架(图2)，真正地实现了废物利用，变废为宝，而且还可以多次使用，经济环保。
　　在我国的生物课程标准中，倡导探究性学习，注重与现实生活的联系。因此，为了提高学生的实践能力和创新能力，中学生物新课程设置了“探究性学习”、“调查”、“技能训练”等栏目，形式丰富多样，内容生动活泼。这些对于激发学生学习兴趣、培养动手能力、提高科学素养、发掘创造潜能无疑是非常有好处的。但是面对大量增加的实验内容，学校实验室的材料用具、资金支撑等就面临着诸多困难。就中学生物实验而言，必须改进那些浪费严重、消耗量大、排污量大的实验，在保证实验效果的前提下，充分利用现有资源，研究和创新实验，用易得价廉、可循环利用的材料用具进行替代；用简便快捷的方法验证深刻的道理，减小劳动强度，提高效率，为学生的创新实验和探究活动腾出时间和空间。
　　例如，在“生长素的发现”探究性实验中，达尔文、温特选用的金丝雀�草、燕麦等实验材料在本地都很难找到，所以可以引导学生将方便获得的玉米、大豆、小麦等种子萌发成幼苗，从不同角度观察、对比、分析、验证，筛选出玉米幼苗做实验材料，不仅实验效果好，可操作性强，而且在探究、发现新材料的过程中， 能够培养学生的创新精神。
　　3　创新求实，提升学生的全面素质
　　创新是教育的核心，教育培养的人才不仅要有全面的知识结构，更要有创新的活力，以适应知识经济的发展，承担知识创新的重任。培养学生的创新能力，必须要培养学生的问题意识和求实精神。英国的一个教学时为1 h，大部分时间由学生自己动手，设计、操作、展示、说明自己的实验，因此学生能够充分地发现问题、提出问题，并利用已有的知识和学校丰富的器材设备设计、进行创新性的实验，从而认真求实地研究问题、解决问题。
　　例如，在进行光合作用相关知识的学习时，传统的光合作用相关实验存在着以下一些问题。
　　(1)学生学习动力的问题。很多学生可能“以前已经做过”或者觉得所用的实验植物比较乏味。
　　(2)获得数据时可能出现的问题。获得可靠的数据去表现光合作用反应速度的改变比较困难，伊乐藻产生气泡的实验结果是极度不可靠的(直观的实验现象是一种定性的描述，具有模糊性，终究不如定量的数据来得有说服力)。
　　为此，英国生物实验中提供了一个创新性的实验课题“光合作用――使用固定化海藻球(Photosynthesis――using algae wrapped in jeuy balls)”，其实验过程简述如下：
　　步骤一：制备固定化海藻球(图3)。
　　步骤二：利用海藻球研究光照强度对光合速率的影响：
　　①将固定化海藻球放入重碳酸盐指示剂中。
　　②将固定化海藻球放置于不同的光照强度下(图4)，放置一段时间(大约1～2h)，直到瓶中出现明显的颜色变化为止。
　　③测量颜色的改变：方法一，使用色度计测量光吸收量；方法二，和一系列事先准备好的缓冲剂颜色作对比。
　　这个关于光合作用的实验是对传统实验原理、实验材料、实验方法的全面创新，例如，固定化海藻球这一全新的实验主体具有很多优点――价格低廉、容易培养，很短时间内就可以获得成百上千的实验材料；容易获得标准数量的植物材料；结合了固定化细胞技术，使海藻在光照潮湿的环境下可以保持几周的活力，用于以后的实验等。
　　又如，测量氧气的产生或者二氧化碳的消耗可以确定反应速度，是让人信服的定量研究结果。
　　在我国的中学生物实验教学中，教师也应该鼓励学生提出自己的看法，充分利用各种器材设备和技术手段来大胆地进行实验创新。通过这样的实验，不仅能够激发学生的创新意识，而且能够培养学生专注于事实、忠实于数据的求实精神，从而提升学生的生物科学素养。
　　寓教于乐的教学方式，经济环保的行事原则，创新求实的治学理念，培养和造就了英国学生的个性和天赋，使他们拥有了广阔的思考和想象空间、拥有了无尽的探索和创新动力，也使英国这个只有6000万人口的国家却诞生了100名诺贝尔奖获得者……这一切都值得我们借鉴和深思。生物教师要以积极向上、求真务实的态度在高中生物实验教学中善于学习，勤于探索，敢于创新，让学生切身感知到不能迷信书本，不能死学知识，应该勇于探索创新，勇于改革进取，成为具有创新能力的高素质人才，以适应迅速发展、竞争激烈、多元变化的现代社会。
　　参考文献：
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　　[2]宋建陵.中学生物学创新实验[M].南宁：广西教育出版社.2005
　　[3]张为民，邢智峰.英国中学生物学教材的特点分析[J].中学生物教学.1999(1)