一道教师实验技能比赛试题的讨论与启示

摘 要:通过一道创新的教师实验技能比赛试题,剖析比赛选手存在的问题,对该实验涉及的问题提出了讨论。
关键词:实验技能;比赛试题;讨论;启示
众所周知,实验考查的比重在高考中较大,而实验教学往往是各个学校的薄弱环节,教师的实验素养是决定性因素之一。为了充分调动大概念教学背景下的教师开展实验教学探究的积极性,鼓励教师对实验方法和教学设计进行改进创新,提高教师的实验技能,提升实验教学的水平和育人效果,各省、市都会举行教师实验技能比赛,以期达到以赛促练的目的。笔者以评委的身份,亲历整个比赛过程,看似普通的试题,暗藏玄机,值得品味。
1 试题再现[ 1 ]
实验试题:探究花生种子是否含有还原糖或脂肪
比赛要求:(1)15分钟内设计并完成实验,脂肪的鉴定須通过临时切片。(2)正确选择实验仪器、实验试剂、实验药品。(3)简要说出实验原理与操作要领。(4)正确分析实验结果,得出实验结论。
评分细则:探究花生种子是否含有还原糖。(1)正确选择实验材料(5分)。选择错误一项扣2分,直至扣完。(2)简要说出基本原理(10分)。(3)实验操作过程:①加入组织液样2mL;②加入0.1g/mLNaOH溶液和0.05g/mLCuSO4溶液各1mL(等体积混合均匀);③50~65℃水浴加热;④观察颜色变化。操作错误每步扣3分,未说明要领扣3分。(4)正确分析实验结果,得出实验结论。不科学扣4分,实验结论不正确扣6分,未完成的不得分。探究花生种子是否含有脂肪的评分细则(1)(2)(4)同上,(3)实验操作过程:①制作临时装片;②染色3min;③洗去浮色;④高倍镜下找到脂肪液滴,观察颜色。
正确选材:探究花生种子是否含有还原糖:[0.1g/mLaNOHN溶液和0.05g/mLCuSO4溶液(干扰项为0.1g/mLCuSO4溶液),水浴锅,花生匀浆,量筒,试管(有刻度),滴管。探究花生种子是否含有脂肪:双面刀片,湿花生(干扰项为干花生),苏丹Ⅲ,显微镜,载玻片,盖玻片,毛笔,50%酒精,镊子,纱布,盖玻片,吸水纸,培养血。
2 选手存在问题及分析
尽管参赛教师在比赛前做了充分的准备,但在紧张的比赛氛围下,错误百出,归纳如下。
2.1 未能在要求时间内完成
原因主要有:时间安排不合理,“等待”浪费时间,讲解废话多,介绍过细,操作过于认真。因有两个实验,脂肪的检测中要进行染色3min后才能继续,有的选手就干等着,站着不动也不说。说明选手缺乏比赛经验,临场应变能力不足。有的选手在介绍操作时过细,平时学生易犯的错误都一一说出,如拿载玻片注意不能拿两面,应拿两侧边缘;花生应用大拇指、食指、中指三指捏住,大拇指应略低,以防切伤手指;苏丹Ⅲ染色3min,如果是苏丹Ⅳ只要1min;详细介绍显微镜的结构、安放及使用要点等。这种拿评委当学生的讲解是不恰当的做法。有的选手操作过于认真,洗量筒和试管时,每次都要洗3遍,严重浪费了宝贵时间,应当避免。为了不浪费时间能限时完成实验,本次比赛的两个实验一定要交叉进行,切不可独立完成。比较合理的做法,可以先做脂肪的鉴定,在染色3min时,进行还原糖的鉴定操作,等染色时间到时回到脂肪的鉴定;或先做还原糖的鉴定,做到水浴加热时进行脂肪鉴定的操作,一段时间后再观察水浴的颜色变化。
2.2 审题不清,只完成一半任务
一组6个选手中出现2人审题错误,只做了脂肪的鉴定,没做还原糖的鉴定。只做一个实验,最好只能得50分。尽管评委组长友情提示“测试题在桌面上,请看清题目再回答”,但仍有选手只瞄了一眼就开始作答,导致误认为只要鉴定其中一种即可。命题者的命题意图,破除选手的思维定势,一看到花生就想到用于脂肪的鉴定,不会想到可用于还原糖的鉴定。
2.3 操作不规范
用滴管滴入试管时,倾斜、直接接触试管壁;在载玻片上滴蒸馏水时,滴的过多;显微镜操作不规范,如换高倍镜时用手直接接触高倍物镜而不是转动转换器;试管没用试管夹就直接放在水浴锅里加热,套试管夹由上往下套;染色后没用酒精洗去浮色;水浴时间不够,过早拿出试管。这些是学生易犯的错误,教师照样犯错。
2.4 实验思路混乱,操作动作不熟
实验思路不清的选手,语言表达不流畅,动作严重迟疑不连贯。如,鉴定还原糖的原理说成用苏丹III来鉴定;两次配制斐林试剂,第一次过早配,一会儿要用到的时候,用语言解释“要现用现配”,故又配了一次;有的选手,一开始就取两个载玻片并擦拭好,后来只用了一片,说明没想清楚为什么要取两个载玻片,是想做对照实验,后来又想到不用。
3 对试题的讨论
3.1 试题及评分存在的问题及改进
(1)为了选手不犯审题不清的低级错误,试题的题目应改为“探究花生种子是否含有还原糖和(、)脂肪”;(2)在比赛要求中应给分提示,让选手有取舍依据,精力侧重在分值较大的点上;(3)评分细则应改为表格式,评分时一目了然;(4)比赛评分表应与评分细则一致,便于评委的评分,如评分表上的实验设计对应的是评分细则的材料的选择;(5)显微镜的使用应给予一定的分值,否则显微镜操作错误而不能扣分,有的选手一放上载玻片,就马上看到了清晰的物像,因为上一个选手没复原,但因害怕显微镜的使用被扣分,选择重新做一遍。
3.2 脂肪鉴定染色一定要3min吗
若染色时间过长,则洗去浮色不易;若染色时间不够,难于着色。但实际上不是这样的,有一选手一染色完就马上进行下一步的操作,染色时间极短,但镜检时效果是最好的。是不是染色时间一定要像人教版必修1教材P-19中所描述的3min呢?为此,特地去做了对照实验,染色时间分别是30s、60s、90s、120s、150s、180s、210s、240s。结果是除了240s浮色不好洗外,其他的均能清楚看到橘黄色脂肪微滴,只是颜色深浅有别而已。
3.3 还原糖的鉴定一定要用0.05g/mLCuSO4溶液吗
斐林试剂和双缩脲试剂是都含有NaOH和CuSO4的溶液,最主要差别在于加入的CuSO4溶液的浓度和作用不同,鉴定还原糖用的是0.05g/mLCuSO4溶液。斐林试剂是0.1g/mLNaOH溶液+0.05g/mLCuSO4溶液,作用是生成新制Cu-(OH)2,具有一定的氧化性,因此可被還原糖还原成Cu2O(砖红色沉淀)。双缩脲试剂是0.1g/mLNaOH溶液+0.01g/mLCuSO4的混合液溶液,作用是使蛋白质在碱性环境下与铜离子发生络合反应,生成紫色络合物。斐林试剂使用时是将NaOH溶液和CuSO4溶液混合均匀后加入,而双缩脲试剂必须先加NaOH溶液后加CuSO4溶液。从Cu(OH)2化学分子式看,OH-与Cu2+的个数比为2:1,故选手若误选0.01g/mLCuSO4溶液,Cu2+浓度过低,产生的Cu(OH)2量少,尔后反应生成的Cu2O少,砖红色沉淀现象不明显,虽也能检测出还原糖,但效果不是太好。
3.4 花生匀浆水浴后出现紫色,能否证明花生种子中含不含有还原糖
有几个选手,花生匀浆水浴后都出现了紫色,因没有看到砖红色沉淀,故判断花生种子中不含还原糖。鉴定还原糖时,选手用的都是0.1g/mL的NaOH溶液+0.05g/mL的CuSO4溶液,因时间紧,都没有进行充分的混匀,有的选手甚至没有振荡混合。在这种情况下,可能就创造了碱性环境,发生了络合反应,出现了紫色。但花生种子中也有可能含有少量的还原糖,砖红色沉淀在紫色的干扰下无法辨认,而且浓度过大的CuSO4溶液(0.05g/mL),溶液本身呈蓝色,故用花生种子鉴定是否含有还原糖不可取。实验因其特殊性,命题时要先进行预实验,了解实验可能出现的情况,避免评分的不确定性。如有的命题者,“想当然”地认为甘蔗汁里只有蔗糖,没有还原糖,不能与斐林试剂发生砖红色沉淀。
4 对教师的启示
本课题研究发现,基于自主学习的大概念教学背景下,教师不能只会教材中的实验,要加强研究组合式、选材式、设计式等创新实验。从选手比赛整体上看,如果只考查教材中原本的实验,都能熟练地演示,但如果遇到一些创新的变化试题,临场就会因紧张而操作失误。只有多学习生物学专业期刊上刊登的实验改进文章,多积累操作技巧,增强应变能力,才能在比赛中脱颖而出。只有教师实验创新了,学生才能创新实验。只有教师的实验素养提高了,视野开拓了,眼界高了,才能有效提高学生实验与探究能力。
参考文献:
[1]吕国裕.生物学教师实验技能大赛的试题分析及思考[J].生物教学教学,2016(2):72-73.
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