◆張福平

(韓山師范學(xué)院生物系)

中學(xué)生物學(xué)簡單化低成本的實驗開發(fā)

◆張福平

(韓山師范學(xué)院生物系)

生物學(xué)實驗是中學(xué)生物教學(xué)的重要組成部分，也是實施素質(zhì)教育的重要途徑，它不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)知識的興趣，鞏固理論知識，而且具有培養(yǎng)學(xué)生觀察能力和創(chuàng)新能力、動手操作能力、科學(xué)探究能力和創(chuàng)新能力等教育功能。為了全面體現(xiàn)倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)的理念，更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，新課程的生物學(xué)教材十分注重探究實驗教學(xué)，把探究實驗教學(xué)擺在一個重要的位置，已經(jīng)成為生物學(xué)基礎(chǔ)教育的重要組成部分。這對中學(xué)現(xiàn)有的師資和設(shè)備等教學(xué)資源提出了更高的要求，特別是辦學(xué)條件和辦學(xué)觀念一直相對落后的廣大農(nóng)村中學(xué)，將面臨新的困難和挑戰(zhàn)。根據(jù)《生物課程標準》的實施建議、課程資源的開發(fā)與利用等方面，強調(diào)實驗教學(xué)要操作簡便明了、節(jié)省時間，強化了安全意識、環(huán)保意識，提倡實驗的生活化、趣味化、綠色化、清潔化、低成本。改善經(jīng)濟不發(fā)達地區(qū)中學(xué)生物實驗的一項重要措施就是大力加強低成本生物實驗的開發(fā)?！暗统杀旧飳嶒灐币彩菄H生物教育界所倡導(dǎo)的一種生物教學(xué)工作行為，其宗旨是，一方面，通過利用生活中的廉價材料開展生物實驗教學(xué)可以解決或緩解實驗器材短缺問題，滿足經(jīng)濟落后國家或地區(qū)中學(xué)開展生物實驗教學(xué)的需要;另一方面，通過利用生活材料、物品或器具做生物實驗，可以提高學(xué)生對生物的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生動手能力和實踐能力。如何立足于農(nóng)村，抓住新課程改革的機遇，因地制宜，加快農(nóng)村中學(xué)生物學(xué)實驗教學(xué)的發(fā)展，是農(nóng)村中學(xué)和農(nóng)村生物學(xué)教師必須關(guān)注的問題。

一、中學(xué)開發(fā)低成本生物實驗的基本原則

1．理論與實踐相結(jié)合的原則

農(nóng)村中學(xué)生物實驗教學(xué)應(yīng)注重理論與實踐相結(jié)合的原則。中學(xué)生物學(xué)教師要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，勇于打破自身的教學(xué)思維，借助課程改革所體現(xiàn)出的探究實驗過程的課堂教學(xué)設(shè)計理念，充分地運用到教學(xué)實踐中去。農(nóng)村的學(xué)生對生物不陌生，他們的身邊有的是植物和動物，但對生物學(xué)的理論卻感到很抽象，原因是他們不知道這些理論是如何建構(gòu)起來的。實驗的設(shè)計應(yīng)該讓學(xué)生能親自參與，這可提高他們對生物學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。如開展動植物野外見習(xí)、校園植物掛牌、葉脈書簽制作、蚯蚓的培養(yǎng)與觀察、蛙的變態(tài)發(fā)育觀察等，所有這些實驗，必須由學(xué)生靠自己的知識和智慧去解決，通過以上的活動，可以極大地激發(fā)學(xué)生對生物學(xué)的學(xué)習(xí)熱情，不僅使他們學(xué)到了科學(xué)思維的方法，也提高了獨立工作的能力，這對鞏固和加深已學(xué)的知識，培養(yǎng)他們的觀察能力、動手能力、分析能力和生物學(xué)素質(zhì)都起著極大的作用。

2．創(chuàng)新原則

生物學(xué)實驗是探索生命本質(zhì)的一項實踐活動，強調(diào)以實驗為基礎(chǔ)，加深學(xué)生對自然科學(xué)概念、原理和規(guī)律的理解，重視培養(yǎng)學(xué)生將來從事科學(xué)研究的能力，它重在過程，不管實驗最終是成功或失敗，都會是一種經(jīng)歷的收獲，要善于從錯誤中去學(xué)習(xí)，從失敗中獲得經(jīng)驗。這就要求教師勇于探索、力爭創(chuàng)新實驗，嘗試實驗條件和實驗方法的創(chuàng)新，不斷總結(jié)實驗教學(xué)經(jīng)驗，改進實驗教學(xué)方法和教學(xué)手段，使生物實驗更科學(xué)和直觀，有意識地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，使學(xué)生得到了研究設(shè)計能力、思維表達能力、綜合判斷能力等等能力的培養(yǎng)，達到了綜合教育的目的。經(jīng)濟不發(fā)達地區(qū)的中學(xué)實驗設(shè)施差，儀器陳舊老化、嚴重短缺，這些客觀因素影響了中學(xué)生物實驗的正常開展，教師應(yīng)大膽進行教學(xué)改革，創(chuàng)新教學(xué)方法，以學(xué)生為主體，最大限度地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、實際操作能力以及學(xué)會學(xué)習(xí)的能力。生物實驗的創(chuàng)新可以從實驗材料、實驗步驟、實驗結(jié)果、實驗設(shè)計等幾個方面進行優(yōu)化，不斷增加學(xué)生實驗操作訓(xùn)練的機會;同時開放實驗室，讓學(xué)生可以不定時地自由到實驗室進行實驗訓(xùn)練，滿足學(xué)生對學(xué)習(xí)實驗課的要求，使學(xué)生在實驗課學(xué)習(xí)到的實驗技能得到及時的復(fù)習(xí)和訓(xùn)練，讓學(xué)生在開放實驗室里進行一些探究性的實驗，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和創(chuàng)新精神，提高他們的綜合能力。

二、中學(xué)開發(fā)低成本生物實驗的基本途徑

1．利用生活材料、物品或器具做生物實驗

生物學(xué)實驗材料的適當選擇是實驗成敗的關(guān)鍵。生物課程標準指出:“生物教師應(yīng)創(chuàng)造條件，就地取材，因陋就簡地開設(shè)好生物學(xué)實驗，來加強和改善生物學(xué)實驗和其他實踐活動的教學(xué)?！睆霓r(nóng)村中學(xué)生物學(xué)教育的情況看，由于實驗設(shè)備不齊全，往往導(dǎo)致探究實驗教學(xué)成為紙上談兵。有的農(nóng)村中學(xué)教師對新課程要求的生物學(xué)探究實驗只說不做，甚至不說不做，表現(xiàn)出畏難情緒。如何在教學(xué)資金不足的情況下最大限度地提高實驗開出率是農(nóng)村中學(xué)生物學(xué)教師必須解決的問題。其實，農(nóng)村的實驗材料是非常充分的，生物學(xué)教材中實驗涉及到的材料很多在農(nóng)村是可以找到的，如觀察蛙的發(fā)育過程、觀察種子萌發(fā)過程、觀察植物的形態(tài)等，這些都是農(nóng)村本身所具的優(yōu)勢。選擇實驗材料時，應(yīng)該用當?shù)匾渍摇⒒ㄥX不多或不需花錢的材料替代那些本地不產(chǎn)或價格較高的材料用于實驗，如解剖蚯蚓實驗，有條件的學(xué)?？梢再徺I蠟盤，若一組實驗有30位學(xué)生，那么購買30個蠟盤就是一筆不小的開支，而利用生活的廢品泡沫板或小木板代替蠟盤，同樣可以取得滿意的實驗效果，教師平時只需要留意將泡沫板積累起來就可以了。再如采集眼蟲、變形蟲、渦蟲等動物時，可以用礦泉水瓶或百事可樂瓶，還可以將塑料瓶剪掉上半部分替代燒杯或玻璃水槽培養(yǎng)這些小動物，完全不受實驗經(jīng)費的限制，做到實驗材料就地取材及實驗形式豐富多樣，使學(xué)生對生物學(xué)實驗產(chǎn)生興趣，豐富了知識，增強了情感，更有利于實驗?zāi)芰Φ奶岣摺?/p>

2．注重實驗的創(chuàng)新

生物學(xué)實驗如何做到科學(xué)、直觀、高效和有說服力，要求教師要勇于探索、力爭創(chuàng)新實驗，使實驗成為培養(yǎng)學(xué)生多種能力的科學(xué)方法。生物學(xué)實驗重在過程，不管實驗最終是成功或失敗，都會是一種經(jīng)歷的收獲，我們要善于從失敗中獲得經(jīng)驗，嘗試實驗條件、實驗方法的創(chuàng)新，把某些驗證型實驗改為探究型實驗、把課本中的問題設(shè)計為課外實驗等。例如，《生物學(xué)》八年級下冊探究實驗“酒精對水蚤心率的影響”，實驗的目的是通過實驗了解酒精對生物體的危害，進一步討論酗酒對人體健康的危害。因水蚤在農(nóng)村池塘非常容易采集到，若把實驗進一步延伸，讓學(xué)生采集水蚤后在實驗室培養(yǎng)，還可以觀察水蚤的繁殖，在溫暖的季節(jié)，水里食物豐富，水蚤一般進行孤雌繁殖。雌水蚤每次產(chǎn)卵幾枚至幾十枚，這些卵不需要受精，在母體的孵化囊里直接發(fā)育成小水蚤，這些小水蚤通常都是雌的，一只雌水蚤可以一批一批不斷生殖，產(chǎn)出的小水蚤成長后又同樣生殖下一代。這種孤雌生殖方式使水蚤能在短時間內(nèi)大量繁殖。為了證明水蚤是否進行孤雌生殖，可以將采集到的水蚤單獨分離，每一個塑料瓶只放1只水蚤，當水蚤繁殖第1代小水蚤后，馬上將小水蚤分離單獨培養(yǎng)，小水蚤成熟后又產(chǎn)下第2代水蚤，因?qū)嶒炦^程中，水蚤沒有受精的機會，就可以證明水蚤是孤雌生殖的。水蚤孤雌生殖實驗是教材第七單元第一章“生物的生殖和發(fā)育”內(nèi)容的延續(xù)和非常好的補充，該實驗的材料非常簡單，只需要購買1小袋魚飼料、準備一些廢棄的塑料瓶和1根吸管就可以了，真正做到簡單化低成本。實驗前多提出有幾個探究價值的問題，如“水蚤的繁殖周期多長?”“水蚤的母本與子代的基因是否一致?”等等，在實驗教學(xué)中讓學(xué)生帶著實驗?zāi)康暮鸵蟠竽懭嶒?，并適當加以指導(dǎo)，只要學(xué)生積極參與實踐，那一定會有新的感觸和收獲的，也會獲得意想不到的實驗成果。這有利于學(xué)生獲得生物學(xué)知識的成就感，感受生物學(xué)實驗的趣味性，激發(fā)做實驗的激情，培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和實驗技能。

3．充分利用校內(nèi)外資源，增加學(xué)生實驗實踐機會

在農(nóng)村建立生物學(xué)實驗園或?qū)嶒瀸嵙?xí)基地，這對大多數(shù)農(nóng)村中學(xué)是可以做到的，它可以創(chuàng)造更便利的實驗條件和更多的生物學(xué)實驗機會，這就要求教師要對中學(xué)生物學(xué)實驗做整體規(guī)劃，合理安排實驗進度，適時指導(dǎo)學(xué)生到實驗區(qū)進行實驗，同時讓學(xué)生直接參與實驗區(qū)的設(shè)計與管理，把實驗的準備工作交給學(xué)生來做，增加學(xué)生鍛煉的機會。如果學(xué)生能把實驗的準備做好，就說明他們已經(jīng)掌握了實驗的精髓，并且也會更多地思考實驗的利弊，這是培養(yǎng)學(xué)生主動性的好方法，可以擴大學(xué)生視野、激發(fā)求知欲，提高實驗興趣。組織學(xué)生參觀農(nóng)、林、牧、漁業(yè)等生產(chǎn)基地，請有專長的技術(shù)員現(xiàn)場講解和示范，加強有關(guān)生物學(xué)實驗的調(diào)查和研究，學(xué)生通過參觀和實踐，能使學(xué)生有效獲得科學(xué)的實驗方法和正確的實驗態(tài)度，能迅速獲取更系統(tǒng)更廣泛的生物學(xué)知識，了解更多的生物學(xué)實驗技術(shù)手段，是生物學(xué)實驗現(xiàn)實價值的體現(xiàn);還可以在寒、暑假組織學(xué)生開展多方位的集學(xué)習(xí)、科研和服務(wù)社會為一體的社會實踐活動，如參加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研試驗、自然生態(tài)旅游、農(nóng)科常識培訓(xùn)等農(nóng)業(yè)科技示范點的活動。在實踐活動中，不僅使學(xué)生學(xué)到了更多的專業(yè)知識，也提高了他們的綜合能力，并在實踐中得到鞏固。

現(xiàn)代社會提倡建設(shè)資源節(jié)約型社會和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，提倡開發(fā)與節(jié)約并重，節(jié)約優(yōu)先的原則，低成本開設(shè)生物實驗，可為學(xué)校節(jié)省部分資金，同時可以培養(yǎng)學(xué)生愛護資源、節(jié)約資源的意識。農(nóng)村中學(xué)通過開發(fā)簡單化低成本的實驗，因地制宜地利用農(nóng)村生物資源有效進行生物學(xué)實驗教學(xué)，可以提高生物學(xué)實驗的開出率，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生實驗技能，提高學(xué)生科學(xué)探究能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)。

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本文獲得2010年國家第六批高等學(xué)校特色專業(yè)建設(shè)基金項目(TS12367)資助。