泸县一中颜敏 探究农村高中生物实验课堂高效性

探究农村高中生物实验课堂高效性

--以“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”为例

摘 要：农村高中的高一学生多数来自周边乡镇初中学校，农村乡镇初中实验室往往存在实验室设备不齐全，或者专业生物教师人数较少的困境，以至于很多本来应该学生动手操作的生物实验，用生物实验视频播放代替学生动手操作，导致这部分高一新生的实验动手操作能力较弱。本实验要求学生利用不同显色剂，尝试检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质和淀粉。 实验难度不大，但检测项目多，涉及到实验试剂多，所需时间较长，很难在一节课内完成。本文结合农村高中一线课堂的实际情况，对一些理论性的知识的处理和检测方法进行简化改进，以期在有限的时间内完成教学内容，给学生创造动手操作的机会，同时引导学生对实验现象展开思考，初步开始培养学生的科学探究能力，为培养学生的生物学科核心素养打基础。

关键词：高中生物、实验教学、课堂高效性

高中生物学课程是建立在实验基础上的自然学科，也是学生义务教育阶段相关知识的延续和拓展。根据《普通高中生物学课程标准（2017年版）》要求学生主动参与学习，而开展实验课恰好是学生主动学习的最佳途径之一。在人教版高中生物必修1模块《分子与细胞》第二章中，安排了“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”的实验。该实验安排在“细胞中的元素和化合物”之后，学生对糖类、脂肪、蛋白质几种重要的有机物有大致的了解。该实验涉及到的检测试剂种类比较多，但实验内容与学生的实际生活紧密联系，实验的整体动手操作难度不大，是激发学生学习生物兴趣，培养科学探究核心素养的契机。

一、利用信息技术，提前开展实验原理教学

  该实验需要检测的项目较多，涉及到的实验试剂也多，对于刚从乡镇初中升入高一的学生而言，如果再正是实验之前没有很好的引导，缺乏对整个实验的了解，学生到实验室后无从下手，也容易出现实验室安全事故。结合农村高一新生的实验基础差的实际情况，我们可以利用教室多媒体和希沃软件，把实验原理部分的教学内容改为多媒体演示实验，合并在上一课时的教学内容中进行。多媒体演示实验可以反复观看，实验操作更标准，实验现象更明显，直观的视觉感受，结合教材的文字表述，可以帮助学生更好的了解生物组织中的有机物与某些化学试剂在特定条件下，发生特殊的颜色反应。利用这个实验原理可以对生物组织中的某些有机物进行检测，如葡萄糖与斐林试剂作用在加热条件下出现砖红色沉淀，淀粉遇碘变蓝，脂肪被苏丹IV染液染成红色，蛋白质与双缩脲试剂作用出现紫色反应等。通过信息化教学，让学生更好的理解该实验原理，同时也为进实验室动手操作做好准备，可以让学生思考生活中哪些生物材料适合用作该实验的待测材料？学生可以自行准备部分待测生物组织材料。

二、待测材料多样化，学生参与材料准备

在教材列举的实验材料中有：苹果或梨匀浆，马铃薯匀浆，花生种子，花生种子匀浆，豆浆，鲜肝研磨液。分析教材中列举的实验材料可以发现，苹果和梨可用于检测还原糖实验，马铃薯可用于淀粉检测，花生种子可用于检测脂肪，豆浆和鲜肝研磨液可用于检测蛋白质实验。在实践教学中发现，鲜肝研磨液易变质且自身有颜色干扰，不易于实验现象的观察，因此我们在实验材料的准备中，可以用稀释的鸡蛋清溶液代替鲜肝研磨液，稀释的鸡蛋清富含蛋白质且材料自身颜色透明，反应前后颜色对比更明显。对此，有学生提出疑问苹果汁中除了还原糖，还有没有淀粉、脂肪、蛋白质？对于学生的疑问，作为教师可以不直接给出答案，鼓励学生的提问，引导学生用实验室准备的化学试剂去进行相应物质的检测，去探究这些生物组织中是否富含这些有机物？通过小组合作探究实验，加深对上节课“细胞中的化合物”的理解。

除了实验室提前准备的丰富待测生物材料，在本节实验课之前已经鼓励学生联系自己的生活实际自行准备待测生物材料，学生自带的材料中，有西瓜、甘蔗、红薯、肥肉（动物脂肪）、盒装纯牛奶、熟鸡蛋等。在小组实验中，通过对自带材料的检测，有学生发现了有些实验材料没有达到预期实验效果，教师此时可以引导学生一起总结，本实验选择材料的原则：富含相应有机物，颜色为无色或白色较好。通过颜色反应来判断有机物的种类，西瓜汁自身的红色会掩盖加热出现的砖红色沉淀。引导学生明白，在实验中要控制无关变量，排除无关变量对实验结果的干扰^［1］。

三、小组分工合作完成实验，自行决定实验顺序

在教材提供的检测方法步骤中，先后依次是检测还原糖、脂肪、蛋白质、淀粉,实践教学中发现可以把这4种物质的检测分为4个小实验独立进行，其中检测蛋白质和淀粉的操作最简单，检测还原糖需要水浴加热，检测脂肪需要徒手切片制作花生种子临时装片，四名学生一个小组，组内再分工合作，2名学生先检测淀粉和还原糖，另外2名学生先检测脂肪和蛋白质，完成后再交换实验；小组内可以及时的交流实验结果，同种有机物相当于检测了2次，组内可以及时分享交流实验结果，并探讨实验现象不同可能的原因，学生在动手操作的同时动脑思考，加深对实验的认识。

四、表达和交流

   学生检测还原糖很快就得到实验结果，在展示实验现象的时，实验组的试管都得到砖红色沉淀，而空白对照组的颜色却出现了两种不同现象。多数小组的空白对照组为蓝色沉淀（图1），少数小组的空白对照组为黑色沉淀（图2）。分析不同现象的原因，同学们的意见出现了分歧，教师可以引导同学们反思两种不同现象的实验步骤是否每步都相同？引导学生结合化学知识思考不同实验现象的原因。并重复刚才的实验操作，对比结果是否一致？并思考出现黑色沉淀原因。

图1                                图2

经过小组重复实验和讨论，最后得出结论，空白组斐林试剂甲液和乙液反应生成蓝色Cu(OH)₂ 沉淀，蓝色Cu(OH)₂ 沉淀热稳定性较差，受热（80℃以上）很容易分解生成黑色的氧化铜沉淀和水。

在脂肪的检测和观察实验中，苏丹IV染液对花生用苏丹IV染液对花生种子切片染色后，显微镜下观察到红色脂肪滴（图3），利用数码显微镜投屏到实验室多媒体，可以和全班学生展示实验现象。有些学生由于花生种子切片太厚或者染色操作不规范导致实验现象不明显的，可以及时进行反思提高实验技能。利用现代信息技术辅助展示实验现象，也是对学生实验动手操作的一种鼓励，可以激发学生大胆的实验，加深对生物学科的喜爱。

图3

在检测蛋白质的实验中，利用学生自带的熟鸡蛋，取出蛋白部分，用玻璃棒捣碎制成待测溶液，与实验室准备的稀释鸡蛋清溶液，分别用双缩脲试剂反应，发现2支试管均出现紫色反应。双缩脲试剂检测蛋白质时，主要是蛋白质中的肽键在碱性条件与Cu²⁺发生络合反应呈现紫色^［2］。通过这个拓展的对比实验，让学生明白鸡蛋清中的蛋白质在加热前后，改变的是空间结构，而化学本质没有变化，仍然是蛋白质。  

高中生物实验教学既是理论教学的拓展，也是培养学生生物学科核心素养的重要手段。课前精心设计实验教学流程，引导学生主动积极参与到实验课堂中，鼓励学生大胆动手操作实验，对实验中出现的实验现象进行分析，并尝试设计探究实验，在实验后及时交流形成实验报告。让学生联系生活实际，结合信息化教学，帮助学生理论联系实际，主动探究生物学科知识。

参考文献

［1］ 潘建勋.对 “检测生物组织中的糖类 、脂肪和蛋白质 ”实验的教学建议［J］.生物学教学，2009（34）：43-44.

［2］ 雷耀华.高中生物实验课教学中如何打造高效课堂［J］.考试周刊，2015（34）：13-14.