提高实验教学有效性的实践初探

生物学是一门以实验为基础的实践科学，随着新课改的逐步推进，生物学实验教学在教材中所占比重逐步增大。而我们以往的实验全是让学生按照预先设计好的方案实施，没有给学生分析成败和勇于创新的空间，这与新课改理念背道而驰。根据“学生为主，教师引导”的新课改理念，我校积极构建以学案导学为基础的探究式生物实验教学法，鼓励学生创新和探究。

 

1．教材实验分析

 

1.1教材实验的地位与作用

 

“绿叶中色素的提取和分离实验”是高1必修1新教材(人教版)第五章第四节《能量之源―光与光合作用》中的实验。做好绿叶中色素的提取和分离实验，既有助于学生更好地了解光合作用中光合色素的种类和颜色，加深学生对光合作用的理解；又能有效调动学生学习积极性，培养孩子们主动探究、合作交流、反思总结等科学素养。

 

1.2教材实验的不足之处

 

（1）菠菜不是四季都可买到

 

（2）研磨时，用10毫升无水乙醇，耗费材料

 

（3）药匙取SiO2和CaCO3，份量难以掌握

 

（4）毛细吸管常堵塞或损坏

 

（5）等滤液细线干燥后再次划线，耗时

 

（6）装层析液的烧杯容易损坏，且斜插滤纸条，色素很容易溶解到层析液中

 

2．学情分析

 

必修1第3章《细胞的基本结构》的教学活动中，学生已经熟悉了绿叶中色素的相关知识，而且，高中生已经具备基本的实验操作技能和实验创新能力，对未知知识充满好奇。因而，鼓励孩子们合作探究，对该实验进行大胆创新和改进完全可行。

 

3．改进实验

 

3.1 实验器材

 

3.1.1 传统材料、用具和药品

 

干燥的定性滤纸、试管、棉花、研钵、剪刀、10毫升量筒、天平、无水乙醇、层析液、二氧化硅、碳酸钙、培养皿、表面皿、试管架等

 

3.1.2 创新材料、用具和药品

 

新鲜韭菜、喜之郎CiCi果冻杯、250mL可乐瓶、美工笔、离心管、电吹风、牙签盒

 

3.2 实验原理及装置说明

 

3.2.1实验原理

 

绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，所以，用无水乙醇提取绿叶中的色素。同时，不同色素在层析液中的溶解度不同，且溶解度与扩散速度成正比。因此，色素会随层析液在滤纸上的扩散而分离。

 

3.2.2创新装置图

 

3.2 实验过程

 

3.2.1 实验准备

 

运用信息技术，师生合作收集资料，设计“绿叶中色素的提取和分离”课前探究报告单，依据学生兴趣设立若干探究小组，针对学案中某个问题进行自主探究，并利用信息技术交流和记录实验。
3.2.2 实验操作

 

各组根据前期准备，设计和操作实验，并完成实验报告（附：表3）。教师认真观察并及时指正学生的操作失误。然后，各组代表运用信息技术展示本组成果，集体分析实验成败的原因。

 

3.2.3 课后提升

 

课堂未讨论完、未验证、有遗憾的内容……课后完善，并完成表格（附：表4）。

 

3.3 实验结果及分析

 

3.3.1 实验结果

 

如下图所示：可以明显看到四种色素

　　　　　　胡萝卜素         叶黄素    叶绿素a、b

 

3.3.2 实验创新改进之处

（1）取材：韭菜代替菠菜，突破季节限制。

（2）研磨顺序：5g韭菜+SiO2+CaCO3先研磨，再加5mL无水乙醇充分研磨。

（3）划线：美工笔代替毛细吸管，克服毛细吸管易堵塞和损坏的缺点。

（4）干燥：吹风机吹干滤液细线，省时。

（5）层析：自制层析杯代替烧杯，防止玻璃容器损坏。

4．教学反思 

以学案导学为基础的探究式生物实验教学，遵循学生身心发展规律，让学生成为课堂的主人，同时，教师及时、有效的引导确保了探究效率。这种教学模式重视学生自主学习，且强调教师对学生的尊重和引导；不仅帮助学生掌握基本的实验操作技能，而且鼓励学生合作交流及创新，加深对知识的理解。学生从“菜单”中选择感兴趣的问题进行探究，自主设计并实施实验方案，充分满足学生自我探索、自我思考、自我创新、自我表现的心理需求。通过对实验过程的理论分析和具体操作，培养学生逻辑思维的缜密性。同时，师生及时交流和分析实验结果，帮助学生初步形成创新性思维，提高合作力度。特别是学生在自制层析杯的过程中，切实接受环保教育，社会责任感无形中增强。当然，该教学模式也存在不足，例如：学生需要花更多的精力来探究实验。因此，在今后的实践教学中，我们要进一步完善该教学模式。 

 

     表2   “叶绿体中色素的提取和分离”课前探究菜单

实验名称

研究项目

参考意见

叶绿体中色素的提取和分离

实验材料

因时制宜，研究菠菜的替代材料

韭菜、七里香、萝卜叶

药品

无水乙醇用量的研究

 

研究研磨时药品的添加顺序

 

层析液密闭性的研究

自制层析液密闭仪器

实验仪器和装置

划线工具的研究

 

操作方法

划线要细、齐的研究

 

实验步骤增减的研究

 

表3  实验报告

年级：         班级：           姓名：          

 

时间：自          起至         止

 

【实验名称】                                                                  

 

【实验原理】                                                                   

 

【实验方案】                                                                   

 

                                                                               

 

（实验步骤、目的和预期）                                                            

 

                                                                                

 

                                                                                

 

【创新亮点】                                                                     

 

                                                                                  

 

（实验材料）                                                                    

 

                                                                                

 

【结果分析】                                                                   

 

                                                                                

 

【教师意见】                                                                     

 

                                                                                

 

                                                      组长签字          

表4   学生交流总结表

实验名称

研究项目

参考意见

叶绿体中色素的提取和

 

分离

实验材料

因时制宜，研究菠菜的替代材料

5g韭菜

药品

无水乙醇用量的研究

5mL无水乙醇

研究研磨时药品的添加顺序

先加韭菜、CaCO3和SiO2研成匀浆，

 

再加5mL无水乙醇，充分研磨

层析液密闭性的研究

自制喜之郎果冻杯装层析液

实验仪器和

 

实验装置

划线工具的研究

美工笔画滤液细线；每次划线完毕，用电吹风吹干

划线要细、齐的研究

划线过粗，色素扩散空间不足；划线不

 

齐，色素扩散时可能相互覆盖

实验步骤增减的研究

牙签盒喷洒药品，不用药匙取药

不用铅笔划线，直接折叠滤纸条

电吹风将滤纸条吹干，节约时间

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