生活化高中生物实验设计改进
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【摘要】目前，许多国家在基础教育改革中提倡课程内容的生活化，但生活化的教学资源开发和教学实施主要集中于常规课，鲜少在实验课中体现。生物教材中的实验设计存在很多问题：缺乏系统的实验设计；忽视实验的“生活化”应用等。本文以“通过模拟实验探究膜的透性”为例，浅谈如何对高中生物实验进行生活化设计。
【关键词】高中生物；实验改进；生活化
1.高中生物实验教学现状
《普通高中生物课程标准（实验）》指出，“教学中要注重让学生在现实生活的背景中学习生物学”“尽可能采用比较规范的实验仪器设备完成实验，条件不具备时，要充分利用当地常见的材料或废弃材料设计低成本实验，提高实验或其他活动的开出率”“鼓励学生和教师充分利用身边廉价的器具和材料，设计富有创造性的实验和实践活动”。但目前，高中生物实验还存在很多不足，如缺乏系统的实验设计；理论和生活相脱节，忽视实验的“生活化”应用等。
《新高考改革方案》要求，理科综合要加强学生理论联系实际能力的培养。指出，“理科综合要从学生已有的经验和将要经历的社会生活实际出发，通过生产、生活中的一些真实情境和实验观察、自然体验，考查学生联系实际，深化、应用知识的策略和学科素养。”高中生物知识属于微观层面，比较抽象不易于理解，导致教学效率不高。实验设计改进案例只集中在某个或某几个方面，其中以“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”“植物细胞的吸水和失水”“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”这三个实验为主，鲜少对实验教学进行系统的、生活化的设计。
2.实验设计生活化策略
我国教育家陶行知先生提出了“生活即是教育”的观点，生活化策略具体指：在教学时根据生活中具体的对象、常识、学生熟悉的事件等创设教学情境，带领学生进入他们感兴趣的情境之中，使学生乐于发现、探究生活中隐藏的课堂知识，同时学生也能够感受到课堂与生活的密切联系。实验设计生活化具体可表现为：实验目标设计要符合生活情境（课程标准中要求生物学实验要联系生活，教师在设计实验目标时要注意与学生日常生活的联系）；教学内容的生活化，即教学内容与社会生活、学生生活经验相结合；实验教学活动方式生活化，实验方式应贴近生活，从生活中发现有利于实验进行的最佳方式；实验材料从日常生活中获取，尽可能选取简单、易获取的日常材料，从而引起学生兴趣、激发学生的实验动机。
3.生活化高中生物实验设计改进
生活化高中生物实验设计旨在创设生活化的实验情境，改进或优化教材原有实验的实验方式、实验步骤等，设计生活化的实验应用，使学生能够在生活中学习，在学习中更好地生活，从而获得有活力的知识，并使情操得到真正的陶冶。
笔者选取了高中生物必修1《分子与细胞》第4章第1节中的实验“通过模拟实验探究膜的透性”进行设计，该实验能够帮助学生较为直观地理解膜的透性。
3.1實验目标要求设计改进
目前，教材将该实验安排在“问题聚焦”部分，常规的实验目的要求是：说明生物膜具有选择透过性；尝试模拟实验的方法。结合生活化理论和核心素养，可将实验目标设计改进为：从生活中寻找半透膜的材料，如鸡蛋膜、膀胱膜、肠衣等；设计实验，寻找想探究的一个点（与膜的透性有关），如探究某一半透膜的半透性效果、探究肠衣对淀粉（或者是碘）的通透性、探究分子量与细胞膜通透性关系、探究半透膜对不同营养物质的透过性、模拟细胞膜对气体分子（氨气）的通透性，让学生经历科学探究的一般历程。
3.2实验材料设计改进
教材中的实验材料为玻璃纸，根据生活化理论可改进为鸡蛋膜或膀胱膜、肠衣膜等更贴近学生生活实际的材料，且鸡蛋膜作为生物膜更具实际意义。
教材中用蔗糖溶液，教师可让学生自由发挥，结合探究课题，选择不同的材料。比如，探究某一半透膜的半透性效果，可选择鸡蛋膜、猪膀胱、50%蔗糖溶液；探究肠衣对淀粉（或者是碘）的通透性，则选择肠衣、淀粉溶液和碘液；探究分子量与细胞膜通透性关系，可选择小鼠红细胞悬液（或者鸡血等）、乙二醇、甘油；探究半透膜对不同营养物质的透过性，可选择鸡蛋膜、5%氯化钠溶液、5%淀粉溶液和5%蛋清溶液；模拟细胞膜对气体分子（氨气）的通透性，可选择鸡蛋膜、50%氨水。
教材中的装置为长颈漏斗，主要目的为通过观察、测量液面上升高度，体验膜的透性，但在实际操作过程中，往长颈漏斗倒入溶液再封上半透膜，倒置后，由于重力作用，漏斗口容易凸出，而漏斗颈部液面则会下降，操作复杂。对此，可改为试管装置，或烧杯+筷子装置，然后测量溶液体积，更简便易行，且可定量比较。
3.3实验内容设计改进
教材中的实验内容为用玻璃纸将蔗糖溶液和水分隔开，通过观察长颈漏斗液面高低变化观察半透膜的选择透过性。除了常规内容，还可将实验设计改进为：
3.3.1探究某一半透膜的半透性效果
3.3.1.1探究鸡蛋膜的半透性效果
在长颈漏斗的球状部端注入适量50%蔗糖溶液，倒置，直至溶液量充满整个球体，抵达漏斗颈部。在球状部口部覆盖一张完整的代选择透过性薄膜，用线扎紧。将长颈漏斗的球状部端浸入烧杯清水中，颈部固定在铁架台上，在液面处系一根细线。
间隔几分钟用尺测量长颈漏斗液面上升高度，记录30分钟时液面上升的总高度。
鸡蛋是生活中常见的材料，鸡蛋膜也是学生比较熟悉的半透膜，蔗糖溶液在生活中也非常常见，一个简单的装置就可以帮助学生理解书上非常抽象的内容。
3.3.1.2探究猪膀胱的半透性效果
将装有20ml50%蔗糖溶液的膀胱制作的囊袋浸入清水中，30分钟后，取出囊袋，用吸管吸取囊内全部溶液，用量筒测量体积，计算渗透体积百分比。
该实验用量筒测量体积，因变量的观测上做到了定量，且装置非常简易，操作简单。 3.3.2探究肠衣对淀粉（或者是碘）的通透性
将淀粉溶液（或稀释的碘液）装入肠衣，浸泡在清水中，30分钟后，在水中滴加碘液（淀粉溶液），观察颜色变化，分析肠衣对淀粉颗粒（碘分子）的通透性。
这个实验因变量改成观察溶液的颜色，非常直观。
3.3.3探究分子量与细胞膜通透性关系
取2支试管，分别加入2ml待测溶液：0.32mol/L乙二醇（分子量62），0.32mol/L甘油（分子量92）。在2支试管内各加入红细胞悬浮液2滴，即时混匀，用秒表计时，将试管插入试管架，在试管架后面放印有相同大小字体的纸张。
当可通过试管内溶液看到其背面清晰印刷字体时，即为该溶液中溶质分子透入红细胞所需的时间，记录实验结果。
本实验用的材料为细胞膜，能够帮助学生理解细胞膜的透性，且效果明显。
3.3.4探究半透膜对不同营养物质的透过性
取3支小试管，标号。1号试管内加入10ml5%氯化钠溶液；2号试管内加入10ml5%淀粉溶液；3号试管内加入10ml5%蛋清溶液。每支试管口覆以鸡蛋膜，并用线结扎。取3个小烧杯，标号。将上述3支小试管倒置分别放入小烧杯清水中，水量以浸没试管扎线口为宜。
15分钟后测试水样：1号烧杯水样用0.5%硝酸银溶液測试；2号烧杯水样滴入碘液数滴；3号烧杯水样加入1ml双缩脲试剂，观察现象。
教材中经常讲膜的选择透过性，但从没讲过通过实验验证膜的选择透过性。通过这个实验，可以让学生更充分地理解细胞膜的选择透过性。
3.3.5模拟细胞膜对气体分子（氨气）的通透性
试管中加入无色的1%酚酞溶液，试管口覆盖鸡蛋膜，用线扎紧管口，倒扣在装有50%氨水的细口瓶上。
我们常规实验中都是做的液体实验，那么膜对气体透性如何呢？本实验材料简单常见，且实验现象明显，小小的改进就能让学生在膜对气体的透性上形成具体的认识。
4.反思
生活是丰富的，生活是充满未知趣味的，给学生足够的自由，学生便能围绕膜的透性，设计出各种实验装置、探索各种方向的问题，而不再是课本里单调统一的实验。
将实验置于现实的生活背景之中，寻找其与学生日常生活的最佳结合点，充分挖掘其与学生日常生活的联系，能使实验设计与学生日常生活体验建立起联系，能够创设有挫折、有成功、有忧愁、有喜悦、有猜想、有惊讶、有思考、有活动、有交流、有争论、有笑声的生活课堂。
【参考文献】
[1]陈英水.高中生物实验教学现状、思考及改进[J].中学生物教学，2013（3）：10-12
（福建省厦门实验中学，福建厦门361000）
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