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例谈中学生物学实验的改进与创新

作者：王先华、谢 佳

1  中学实验教学中常见的问题

教师在教学中常常会遇到下列问题:实验材料难以获取(因季节、地域等因素限制)；实验操作无法完成（限于当地的实验条件；限于材料、实验的难度等）；实验现象不够明显（实验材料、仪器的局限）等。基于此，许多老师产生了创新的动力。笔者认为，“实验创新”是指对现有教材中的一些实验进行改进和完善，使其在培养学生的素养和能力等方面发挥更好的作用。

2  如何进行实验创新

2.1 从“思想上”创新

实验的改进或创新，不仅有对材料的合理处理，有对实验过程与细节的改进，更有一种“思想”上的创新。这里的“思想”包括两个方面的含义：第一，作为教育者，更加重视“实验”在中学生物学科教学中的重要性，把更多的实验或实践体验引入学科教学中。第二，敢于突破原有教材中的一些框架，如把一些验证性的实验改为探究性实验，拓展实验的内涵与外延，使实验教学成为培养学生核心素养最有效的工具。

例如，在做“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验时，有学生反映实验效果不明显。对比，笔者进行了3个方面的改进：①将洋葱根尖进行纵切处理。减少实验中解离的时间，有利于实验材料的充分解离及后续“压片”操作。②“染色”之后再“漂洗”一次，减少根表面的浮色对观察的影响。③压片时，在盖玻片的上方先加一片干燥的定性滤纸，再在滤纸上加一片载玻片进行压片。不仅避免了盖玻片被压碎的情况，也避免了载玻片与盖玻片的粘连现象，克服了重复盖盖玻片的弊端；并且使组织细胞分散，更有利于观察。通过改进，实验效果有明显的提高。

2.2 如何进行实验创新

笔者以人教版七年级《生物学》教材中的实验“观察叶片的结构”为例作一介绍。

教材中的实验包括3个实验目的：第一，练习徒手切片。第二，观察叶片的结构。第三，观察叶片的表皮细胞、保卫细胞和气孔。在对本实验进行改进的过程中，绝大多数老师都是从材料的角度着手，试图找到一个取材方便、现象明显的实验材料。其实，教材中所推荐的材料（菠菜、蚕豆叶片）完全能够满足实验的需要，并不需要用新的更好的材料来替换。

在本实验的教学中，笔者将其改编成如下3个实验：

2.2.1  实验一

提供7种植物，如辣椒、桂花树、小叶女贞、药栀子、杜鹃、龙葵、蓝花丹等的叶，要求学生撕取上述植物的叶制作表皮细胞的临时装片，并列表比较它们气孔数量的多少。

分析  本实验的目的有3个：第一，通过制作7块（或者14块）临时装片，让学生熟炼掌握撕取叶片的表皮、制作临时装片、使用显微镜等的技巧。第二，比较不同植物叶片上的气孔数量，了解不同植物的差异，了解生物的多样性。第三，由于老师没有明确上表皮/下表皮，学生在撕取表皮时会产生疑问，并进一步了解（探究）上、下表皮中气孔数量的差异。

与教材中的“实验”比较，改进后的实验强化了学生的动手能力，拓宽了学生的知识面。对学生能力及学科素养的培养都达到了一个新的高度。

2.2.2  实验二

提供2种陆生植物(如龙葵、杜鹃)和2种浮水植物(如菱角、莼菜)的叶，让学生观察并列表比较4种植物叶片上、下表皮中气孔的分布与数量，并对相应的实验结果进行分析或作出解释。

分析  本实验的目的是让学生了解陆生植物与水生(浮水)植物的差异，进一步理解生物体的结构与功能的关系以及生物与环境相适应的生物学观念。通过这个实验数据的获得、分析与整理，学生各方面的能力能够得到很好的培养。本实验把教材中的验证性实验改为探究性实验，强化了学生动手能力，培养了学生的探究能力、分析与解决问题的能力。

2.2.3  实验三

提供膜质（如绣球）、角质（如广玉兰）、肉质（如太阳花）的植物叶片若干，要求学生用“双刀片法”进行徒手切片，制作用于观察“植物叶的横切面”的临时装片，并要求学生根据实验操作过程撰写实验收获或感悟。

分析  本实验的目的有2个：第一，熟练掌握徒手切片、制作临时装片的实验技巧与实验步骤。第二，在具体的实验操作中得出相应的感悟。第一个目的是训练学生的动手能力，这种能力比学科知识更加重要。当我们遇到未知的问题（或对象）需要通过实验来观察（探究）时，就必须具备相应的实验技能（即动手能力）。第二个目的是把传统的实验变成了一个开放性的实验，它有利于培养学生的发现问题、提出问题、探究问题、分析与解决问题等多方面的能力。教师提供几种不同类型的叶片，其潜在的用意是什么？这些叶片有什么不同？哪一种材料更适合进行切片？这些问题，能够自发在学生头脑中形成。学生在操作与比较的过程中，会发现不同、会理性思考、会获得感悟。当然，还可以类似地设计一系列的实验，如制作叶脉书签，观察并探究叶脉的作用等。

上述改进，把“观察叶片结构”这一个验证性实验，变成了一系列实验；把原实验的“实验目的”变成了一连串新的“实验目的”。无疑，它大大拓展了原实验的作用，有力地培养了学生多方面的能力。这就是笔者所提倡的“从思想上进行的实验创新”。

2.3  讨论

可能有老师会有这样的疑问：是否有必要把教材中的每个实验都变成这样的“实验串”？对于这一问题，笔者认为，没有必要对教材中的每一个实验“动刀子”，选择其中2-3个进行重新设计，就是非常好的创新。也有老师会担忧：一个学期凭空增加了几个实验，我们怎么来完成教学任务呢？对于这一问题，笔者的观点是把把实验融入到平常的课堂教学中去或利用课余或者学科活动时间开展上述实验，抑或把二者结合起来。这种实验创新不仅不会加重师生的负担，反而更有利于学生学习和掌握相应的知识，大幅提高学习的效率。

从“思想上”进行实验创新，不再局限于教材中原有实验的“实验目的”，通过大刀阔斧的改进，使学生在教师精心设计的一系列“实验”中，发现问题、看清真相、获得新知、提升能力。传统的实验课往往被学生作为一种“任务”来对待，这种实验是没有多大意义的。经过改进和创新，实验的过程变成了一种学习和探究、发现的过程，它必将吸引学生的兴趣与注意力，让学生各方面的能力在这些新颖而有趣的实验中逐步得以升华。

注：本文发表于全国中文核心期刊《中学生物教学》（2020年第4期，总第321期），文章编号：1005-2259（2020）4-0077-04