<p class="ql-block">不是非要學(xué)生成為生物學(xué)家或是選擇相關(guān)的專業(yè)，而是希望他們擁有像科學(xué)家一樣思考的能力。</p> 這個學(xué)期在開展初中生物實驗教學(xué)的過程中，我發(fā)現(xiàn)了一些有趣的事情。 <p class="ql-block"><b style="font-size: 20px;">一、像科學(xué)家一樣通過觀察現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、做出假設(shè)、設(shè)計實驗</b></p> <h3 style="text-align: center">卓刀泉中學(xué)張寶紅老師拍攝</h3> 問題1：為什么他能觀察到這么密集的草履蟲，而我找一只都困難？ 對于問題1的假設(shè)。<div>假設(shè)1：他的手氣好，恰好吸取了那么多草履蟲。</div><div>假設(shè)2：他吸取草履蟲培養(yǎng)液的位置和我不一樣。</div><div><br></div><div>顯然假設(shè)2的可能性比較大。</div><div><br></div><div>我按教材上的提示，“從草履蟲培養(yǎng)液的表層吸一滴培養(yǎng)液”，因為草履蟲具有趨光性和趨氧性，所以在表層吸取的培養(yǎng)液中含有草履蟲的可能性比較大。</div><div><br></div><div>他吸取培養(yǎng)液的位置在哪里呢？我可以直接問他，也可以自己先試試。</div> 難道在培養(yǎng)液最底層？試一試！ 實驗設(shè)計：吸取草履蟲培養(yǎng)液底層的液體進行觀察。 實驗結(jié)果：成功了！ 為什么教材上提示：“從草履蟲培養(yǎng)液的表層吸一滴培養(yǎng)液”，實際操作卻不盡人意？生物教材出錯了嗎？<div><br></div><div>查閱資料：因為草履蟲具有趨光性和趨氧性，所以在表層吸取的培養(yǎng)液中含有草履蟲的可能性比較大。</div><div><br></div><div>那為什么底層培養(yǎng)液中草履蟲的數(shù)量更多？</div><div><br></div><div>接著做出假設(shè)：</div><div>假設(shè)1：草履蟲快死了沉下去了。</div><div>假設(shè)2：草履蟲要逃避表層的某些東西。</div><div>假設(shè)3：草履蟲喜歡底層的某些東西。</div><div><br></div><div>結(jié)合觀察：</div><div>草履蟲仍在快速游動，有活力；</div><div>草履蟲培養(yǎng)液表層并沒有發(fā)現(xiàn)任何對它有害的物質(zhì)或生物；</div><div>燒杯底層有營養(yǎng)物質(zhì)的殘渣；</div><div>燒杯中長期未加任何草履蟲的食物。</div><div><br></div><div>草履蟲大概率是需要營養(yǎng)物質(zhì)因而聚集到底層。</div><div><br></div><div>繼續(xù)設(shè)計實驗：如果在燒杯中加一層富含食物殘渣的玻璃板，草履蟲應(yīng)該會聚集到那塊玻璃板上。有待繼續(xù)實驗、研究……</div> <h3 style="text-align: center">卓刀泉中學(xué)七（1）班學(xué)生實驗照片</h3> 問題2：為什么他能用碘液把菜豆種子的子葉染上這么深的顏色？我怎么做不出來？ 觀察現(xiàn)象：被染上顏色的兩個地方都有凹陷和刺破的痕跡。<div><br></div><div>做出假設(shè)：可能子葉內(nèi)的物質(zhì)含有淀粉，遇到碘液變藍。</div><div><br></div><div>設(shè)計實驗：用刀片削去子葉表面，再滴加碘液，觀察顏色。</div> <h3 style="text-align: center">右邊的子葉被削去表面后遇碘液變色</h3> <h3 style="text-align: center">蠶豆的子葉遇碘液也會變藍</h3> 接著思考：雙子葉植物的種子，子葉中也有淀粉。有沒有淀粉含量更豐富、實驗現(xiàn)象更明顯的種子？<div><br></div><div>在有一次吃菠蘿蜜的時候，靈光乍現(xiàn)，我剖開了菠蘿蜜的種子，并在剖面滴加碘液。</div> <p class="ql-block">菠蘿蜜種子的剖面呈現(xiàn)深藍色，實驗效果非常明顯。知網(wǎng)論文中有說菠蘿蜜種子中淀粉含量約為40%到60%，還含有蛋白質(zhì)。煮熟后口感真的不錯哦。實驗成功了?。úぬ}蜜種子太滑，不好剖，容易劃傷手。不建議學(xué)生嘗試。）</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">但是，我沒有看見它的胚芽、胚軸和胚根。很可能是我切偏了，沒有剖到正確的位置。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">怎樣才能準(zhǔn)確找到菠蘿蜜種子的胚芽、胚軸和胚根？根據(jù)之前的實驗經(jīng)驗，豌豆種子浸泡時間稍長就會生根發(fā)芽。那么，我可以等菠蘿蜜種子略微生根的時候剖開種子，就能找到胚芽、胚軸和胚根。</p> <h3 style="text-align: center">自己錄制，聲音偏小</h3> <h3 style="text-align: center">也許是我剖開的第7個菠蘿蜜種子？</h3> <p class="ql-block">實驗終于成功了！這次觀察到了清晰的胚芽、胚軸和胚根。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">然而我們遇到了更多的問題。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">實驗過程中，學(xué)生不小心把碘液滴到了白紙上，白紙變藍了，于是提問：為什么白紙遇碘液也會變藍?</p> <h3 style="text-align: center">卓刀泉中學(xué)七（7）班學(xué)生的建議</h3> <p class="ql-block">做出假設(shè)：</p><p class="ql-block">假設(shè)1：白紙也含有淀粉。</p><p class="ql-block">假設(shè)2：白紙中的其他物質(zhì)遇碘液變藍。</p><p class="ql-block">假設(shè)3：實驗之前白紙從某處粘上了淀粉。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">學(xué)生設(shè)計實驗：</p><p class="ql-block">我們可以用宣紙、衛(wèi)生紙、牛皮紙、素描紙、吸油紙等其他紙代替白紙，滴加碘液，觀察現(xiàn)象。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">還有學(xué)生提出更多問題：為什么白紙變干后藍色會褪去?</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">這些實驗都有待嘗試。</p> <p class="ql-block"><b style="font-size: 20px;">二、科學(xué)家也不知道自己會研究什么</b></p> <p class="ql-block">科學(xué)家有時候并不知道自己最終會研究出什么成果，他們只是有個大方向。但是他們樂于分享和交流，相互促進。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">比如杰克遜實驗室曾經(jīng)培育出兩種體型異常肥碩的黑色的小老鼠。道格.科曼（Douglas L Coleman）通過連體老鼠的實驗引發(fā)了人類對瘦素蛋白的探索熱情。雖然科曼本人并沒有獲得諾貝爾獎，但是他的研究為人類探索控制肥胖的方法開啟了希望的大門。</p> <p class="ql-block" style="text-align: center;">異常肥胖老鼠（左）和正常老鼠（右）（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）</p> <p class="ql-block">文中的例子也是得益于教師之間的交流。比如文章的第一個草履蟲密集分布的視頻是卓刀泉中學(xué)張寶紅老師在課堂上拍攝的。正是這個視頻引發(fā)了我的興趣。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">文章的第一張圖片中顯示出紅腰豆的子葉遇碘液變色。華師一附中初中部的楊田老師認(rèn)為雙子葉植物種子的子葉中也含有淀粉，建議我切斷子葉、在剖面滴加碘液試試。多次實驗之后，我終于看到了明顯的實驗現(xiàn)象。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">后來剖開菠蘿蜜的種子看到胚的完整結(jié)構(gòu)，甚至都不敢相信做成功了。肖遙老師和方靜老師給出了很好的建議。</p> <p class="ql-block">這個實驗可以說明，菜豆（雙子葉植物的典型代表）的營養(yǎng)物質(zhì)儲存在子葉中。今后在講“種子植物”這節(jié)課時，我們就可以在教材實驗的基礎(chǔ)上加上這個實驗，有利于學(xué)生理解雙子葉植物和單子葉植物種子的區(qū)別。</p><p class="ql-block">實驗教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題也許正是我們探討的良機。我們希望學(xué)生能夠擁有科學(xué)家一樣的思維品質(zhì)，首先自己得有精益求精的工匠精神。</p> 《開花和結(jié)果》一課中，需要觀察花的結(jié)構(gòu)。教材中以桃花為模型，教學(xué)中教師多選擇百合花。我曾經(jīng)到花店里仔細(xì)觀察過，發(fā)現(xiàn)桔梗花也是很好的材料?；ò瓴淮笠膊欢啵廴?、雌蕊都明顯，也容易觀察到胚珠。 <h3 style="text-align: center">自制—桔?；?lt;/h3> <h3 style="text-align: center">自制—桔梗花的胚珠（縱切子房）</h3> <div>百合花大、結(jié)構(gòu)明顯，學(xué)生就是不太容易觀察到胚珠?？v切百合子房可以看到一長排胚珠，橫切子房可以看到和永久玻片一樣標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，像朵小梅花。<br></div> <h3 style="text-align: center">自制—百合子房縱切</h3> <h3 style="text-align: center">自制—百合子房橫切</h3> 也試過康乃馨，康乃馨的花瓣比較多、雄蕊短不太明顯，優(yōu)點是容易看到胚珠。 <h3 style="text-align: center">自制—康乃馨</h3> <h3 style="text-align: center">自制—康乃馨的胚珠</h3> <p class="ql-block">仔細(xì)觀察這三種花，我們會發(fā)現(xiàn)它們的雌蕊都比雄蕊長（很少有人關(guān)注到這點）。雌蕊比雄蕊長，花粉怎么落在柱頭上呢？難道，花并不希望柱頭上粘上同一朵的花粉?</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">它們用長期演化后的結(jié)構(gòu)告訴我：渴望異花傳粉。事實上，有些花甚至?xí)霈F(xiàn)“自交不親和”的現(xiàn)象。誰說植物并不排斥回交以及近親繁殖?它們也希望后代有豐富的基因型。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">我們知道依據(jù)傳粉方式不同，可以將花分為風(fēng)媒花和蟲媒花。它們不僅僅是大小、顏色、氣味不同，花粉也不一樣。</p> <h3 style="text-align: center">赤松的花粉（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）</h3> 電鏡下歐洲赤松的花粉-松的花粉有兩個大大的氣囊，有利于花粉隨風(fēng)傳播。 <h3 style="text-align: center">山柳菊（hawkweed）和它的花粉粒（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）</h3> 蟲媒花的花粉粒較大，有粘性，會粘附在前來采蜜的昆蟲身上。山柳菊的花粉就有很多小倒鉤，便于粘附在昆蟲上。（其實引導(dǎo)學(xué)生制作花粉模型模擬風(fēng)媒花和蟲媒花，會很精彩，有說服力。） <p class="ql-block">那么百合花、桔?；?、康乃馨的花粉又是怎樣的呢？我不僅解剖了百合花，還分別制作了花粉、柱頭、子房的臨時玻片標(biāo)本。</p> <h3 style="text-align: center">自制—百合花</h3> 我在光學(xué)顯微鏡下觀看它們的花粉粒，并沒有發(fā)現(xiàn)特別符合蟲媒花的典型特征。失望~ <h3 style="text-align: center">自制—百合花的花粉粒</h3> <p class="ql-block">百合花的花粉粒表面有網(wǎng)眼狀的外壁紋飾，也許也能增加摩擦？失望之余我又想到柱頭可以分泌粘液。柱頭上有什么奧妙嗎？于是我又縱切了百合花和桔?；ǖ闹^。</p> <h3 style="text-align: center">自制—百合花柱頭縱切15倍</h3> <h3 style="text-align: center">自制—桔?；ㄖ^縱切15倍</h3> 仔細(xì)觀看會發(fā)現(xiàn)它們的柱頭凹凸不平。有戲？趕緊放在顯微鏡下看。 <h3 style="text-align: center">自制—百合花柱頭縱切400倍</h3> <h3 style="text-align: center">自制—桔梗花柱頭縱切400倍</h3> 柱頭可以分泌粘液，而且細(xì)胞凸起，這些特點都有利于黏住花粉。<div><br></div><div>同時，我又產(chǎn)生了新的疑問：柱頭表面的粘液是不是這些凸起的細(xì)胞分泌的？我真的需要繼續(xù)加強學(xué)習(xí)……</div> 變形蟲的天敵是誰？<br><br>這個問題我真的暫時還沒有找到答案。度娘和知乎上都沒有看到明確的答案。而有些種類的變形蟲很厲害啊！它們進入人體后甚至可以吃人的腦！這樣看來它已經(jīng)站在食物鏈頂端了？所以別去臟水區(qū)游泳哦！ <p class="ql-block"><b style="font-size: 20px;">有時候我們不知道學(xué)生會問出什么問題，我們不知道將要探索什么課題，會遇到哪些困難和新的問題，更不知道最終的結(jié)果。</b></p> <p class="ql-block">這才是真正的探究實驗。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">這也是教學(xué)的樂趣所在。</p>