文/广东信宜中学

在传统的高中生物实验教学中，我们的课堂构建思路是建立在实验要素分析的基础上，即通过分析实验的目的、原理、材料、步骤、结果和结论等，来指导学生学习实验相关知识点。传统的实验教学方法，都是在老师总结的基础上进行的，没有发挥学生在学习过程中的主观能动性，也没有更好地突出科学探究和理性思维等核心素养的培养等。这种分析教学过程对于高中生物的科学性教学是存在很大不足的。

为了更合理地进行学生核心素养的培养，笔者在总结高中生物实验和实验考查的基础上，并结合学生智育发展层次，分析高中生物实验的学习层次有三方面：看得懂；评得了；设得出。这方面体现了学生理性思维发展和科学探究能力形成的基本规律，也有助于教师了解学生对高中生物实验的掌握情况和实验探究能力的水平等情况，所以学生在高中生物实验学习过程中可以利用等级进行自我测评。教师在进行高中生物实验教学过程中，也可以借助这三个方面来进行实验教学。

一、看得懂

几乎所有的生物理论都是建立在科学家的实验论证基础上的，所以学习生物的基础是看懂生物实验的基本思路。这也是我们学生物实验，把握高中生物实验基本原则的基础。在高中生物教材中，展示了许多科学家的经典实验，这些经典实验从不同的角度描述了生物实验的基本形成思路：问题的发现，假设的建立，实验的设置，结果的分析，结论的得出。下面笔者就结合噬菌体侵染大肠杆菌的实验来说明如何看懂实验：

1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记的新技术，完成了另一个更具说服力的实验。

赫尔希和蔡斯的实验是建立在一个前提的基础上的，这个前提就是关于噬菌体侵染大肠杆菌的过程和T2噬菌体的化学组成(60%是蛋白质，40%是DNA；仅蛋白质分子含有硫元素，而磷元素几乎都存在于DNA分子中)。了解这个前提，我们才能读懂赫尔希和蔡斯的实验思路：用35S是为了标记噬菌体的蛋白质，用32P是为了标记噬菌体的DNA。被分别标记的两类噬菌体，再次分别侵染细菌的过程中，只有遗传物质才会进入细菌的体内繁殖后代。所以我们只要通过观察究竟是蛋白质标记的一组，细菌细胞内放射性强？还是DNA标记的一组，细菌细胞内放射性强？通过相互对照，赫尔希和蔡斯发现DNA被标记的一组，细菌细胞内，即沉淀物的放射性强，所以该结果可以说明DNA是噬菌体的遗传物质，进一步可以推出DNA可以作为遗传物质。但是蛋白质究竟是否能够作为遗传物质呢？该实验无法说明。

赫尔希和蔡斯的实验建立在一个明确的前提上，并设置了对照，能够比较精确的得出相应的结论：DNA可以作为遗传物质。这些实验在教材中的排布基本是由浅入深，由简单介绍到复杂说明，如果论及罗伯特森和斯帕兰札尼的全部实验过程，应该不是一两句能够说明的。

教材的编写者运用简介来引导学生学习生物实验的基本掌握原则：问题的发现，假设的建立，实验的设置，结果的分析，结论的得出。

二、评得了

评得了是学生在学习高中生物实验原则的基础上才能进行的。懂得高中生物实验的基本原则，学生能够形成理性怀疑的能力，从而对生物实验进行合理的评价。在高中生物教材中，分布着一些实验相关的技能训练或案例实验，这些技能训练或案例实验从不同的角度来考查学生对生物实验的评价能力。另外，这些内容还可以考查学生分析材料和运用生物知识解决问题的能力。教师在生物教学的过程中，可以运用技能训练或实验评价来引导学生学习点评或考核学生的生物实验基本思路的掌握情况。笔者选择高中生物实验中的技能训练来对此进行说明：

例1：(必修1第2章第五节 技能训练)在本章的学习中，我们根据课本上的实验指导，完成了糖类、脂肪、蛋白质三类物质的检测实验。结合该实验想一想，科学的设计实验方案应该注意哪些问题？

这个技能训练的学习，能够引导学生对生物实验进行整体性评价：在一个实验的设计过程中，我们要注意一些基本原则：1.科学可行性原则；2.对照性原则；3.随机性原则；4.可重复性原则。这些实验原则是高中生物实验的基本原则，编写者安排在必修一，为后期生物实验的学习和运用奠定了基础。

对于一个实验的点评，除了原则性问题外，还有实验依据的点评、实验假设的点评、实验结果和结论的点评等。点评，一方面考查学生对高中生物实验基本原则的理解，另一方面是获取信息的基础上，运用信息分析和处理问题的能力。另外，评得了生物实验，为学生自主设计生物实验奠定了良好的基础。

三、设得出

看得懂高中生物实验，就知道生物实验的基本内容包括：问题的发现，假设的建立，实验的设置，结果的分析，结论的得出；也能够学习其他实验操作者的实验设计思路，从而为己所用。评得了高中生物实验，就知道高中生物实验的基本原则是：1.科学可行性原则；2.对照性原则；3.随机性原则；4.可重复性原则。从而避免自主设计实验过程中犯原则性错误。在此基础上，学生可以自主的构建实验，并在实验操作前及时发现实验设计是否存在原则性错误。高中生物实验设计的基本内容包括实验选题、实验目的明确、构建实验假说、实验思路构建、预测实验结果、得出实验结论等。下面笔者以实验目的和实验思路为例说明：

1.实验目的常常通过读标题可以把握实验目的可能的方向，这有利于我们对实验进行进一步的分析。但除了标题外，我们还可以以下列内容为依据，寻找实验目的：

1.2 依据实验材料来明确实验目的

每个实验都会有一些比较特殊的材料，这些材料的出现能够让我们更加明确实验的目的。如何通过实验材料来看懂生物实验呢？下面是几组实验的材料：

1.洋葱或大葱、蒜(均为二倍体，体细胞中的染色体数为16)，培养皿，滤纸，纱布，烧杯，镊子，剪刀，显微镜，载玻片，盖玻片，冰箱，卡诺氏液，改良苯酚品红染液，质量分数为15%的盐酸溶液，体积分数为95%的酒精溶液。

该实验材料中有改良苯酚品红染液，此药瓶在高中生物实验中用于染色体的染色；卡诺氏液用于固定细胞形态；酒精和盐酸用于解离细胞；还涉及冰箱……和教材实验联系，这些材料是用于观察或探究低温诱导数目变化的实验。

1.3 根据实验步骤来确认实验目的

实验步骤经常被用来作为考查学生实验探究能力的背景。因为实验步骤中涉及到实验的自变量和因变量，所以学生的探究能力强弱往往可以通过学生分析实验步骤中的变量强弱来确认。自变量和因变量的明确，实际就是实验目的的确定。如：

必修三第一章第二节《生物体维持pH稳定的机制》，该实验的步骤大致如下：

1.将25mL自来水倒入50mL烧杯中。

……

7.根据所得数据，以酸或碱的滴数为横轴，以pH为纵轴，画出自来水pH变化的曲线。以实线表示加入酸后pH的变化，虚线表示加入碱后的变化。再用其他颜色的线条分别表示生物材料、缓冲液pH的变化情况，也同样以实线和虚线分别表示加入酸、碱后的变化。

通过该实验步骤我们应该能够比较明确该实验的自变量是在自来水加酸加碱前的处理方式：有未处理的、有加酸碱缓冲液的、还有就是两种生物材料。因变量就是加酸加碱后的pH变化。那么，该实验的目的应该是探究生物体维持pH稳定的机制。

1.4 根据实验结果来确认实验目的

实验结果呈现的是自变量和因变量或自变量和观测指标之间的关系，所以分析实验结果都比较容易分析出实验的目的。如以下几种实验结果：

例1.图示为某小组的调查结果：

该实验结果描述了一个家族的遗传病患病情况，所以该实验的目的是是调查某家族甲、乙两种遗传病的遗传方式。

通过上述分析，我们可以得出确定实验目的的标题一般会添加“观察、探究、验证或调查”这四个词，来明确实验目的。实验材料为我们提供了实验的基本思路，在基本思路中，我们可以逆推出实验的目的。实验步骤和实验结果或多或少会将自变量和因变量暴露出来。所以要读懂一个生物实验，我们不能轻视任何一个细节，也就是说一个实验，从实验标题到实验结果懂隐含着实验目的的信息，把握这些信息，我们就能够明确实验的核心。【本文系广东省“十三五”课题“基于‘先行组织者’策略下的高中生物教学案例研究”(项目编号2018YQJK306)研究成果之一】