重视生物定量实验，培养学生定量意识，本文主要内容关键词为：定量论文,培养学生论文,重视论文,意识论文,生物论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
在人教版和江苏版初中生物教材中都安排了这样一个实验：“测定某种食物的能量”。实验方法是：1.量取 30mL水注入锥形瓶中，测出水的初温。2.称量1粒花生种子质量，燃烧种子给锥形瓶里的水加热，记录末温。3.根据“1 mL水每升高1℃需吸收4.2 J热能”的结论，计算出每克花生种子燃烧释放的能量，即食物的热价。这是一个典型的生物学定量实验，过去在讲食物能量时仅列出一些食物的热价，没有安排实验进行测算，没有进行定量探究。这就给我们反馈了一个信息：生物学定量实验已悄然出现，在实验教学中我们应该重视生物定量实验，并注意培养学生的定量意识。
定性实验和定量实验是根据实验研究的“质”和“量”来划分的。定性是指测定物质包含哪些成分和性质，而定量指测定物质所含各种成分的数量。生物定性实验是从性质上去研究生命现象和规律，生物定量实验是从数量上去反映生命现象及规律的本质。从定性到定量，反映的是从现象到本质的规律，是科学发展的必然。因此重视和加强生物定量实验很有必要。
1.加强生物定量实验是新课程改革的需要。翻开初高中生物课程标准，在“加强和完善生物实验教学”一节里明确写道：“在重视定性实验的同时，也应重视定量实验，让学生在量的变化中了解事物的本质。教师应向学生提供机会学习量的知识，实事求是地记录、整理和分析实验数据、定量表述实验结果等。”依照课程标准制定的新大纲，是编写各种版本教材的依据，它的明确规定反映了新课程改革的需要。
2.加强生物定量实验是生物学自身发展的需要。生物学发展经历了一个从描述到实验，再到分子水平的历程，即从现象到本质的过程，生物学向纵深不断地发展使生物实验绝不可能停留在定性基础之上。孟德尔当初如果仅停留于对子代遗传性状的观察上，而不对数千株豌豆进行定量实验，不对遗传性状作定量统计，就不会发现1:3的基因分离规律和1:3:3:9的自由组合规律。由此可见，定量实验是生物学向前发展的不可缺少的重要手段。
3.加强定量实验是提高学生实验素质的需要。由于是定量实验，许多步骤都规定了材料、药品的用量，学生操作起来自然按“量”操作，避免了铺张浪费现象，节约了实验用品、材料。更为重要的是，学生在这种严谨的操作过程中能养成一丝不苟的实验态度和精益求精的实验风格，这对以后从事科学研究活动，对全面提高学生的实验素质大有裨益。
基于以上三个需要，我们应该重视生物定量实验。但“思想决定行动”，我们更应注重对学生定量意识的培养。在实验教学中，我认为应从以下几方面进行：
1.直接传授量的知识，正面培养学生的定量意识。教师应利用机会向学生讲解一些量的概念、量的器具，量的操作等。在生物实验中量一般有：长度量、容积量、质量、温度量、时间量、个数量等，不同的量有不同的计量单位和测量工具；实验中常用的量具有：量筒、刻度烧杯、托盘天平、直（软）尺、温度计、计数器、容量瓶、滴定管等；在实验中要正确选择量具。以本文开始所讲实验为例：要测量30 mL水，既可用10 mL量筒量取3次，也可用50 mL量筒或 100 mL量筒量取1次，但显然选用50 mL量筒更为准确，因为10 mL量筒会产生3次误差累计，而100 mL量筒又不如50 mL量筒精密。另外，要正确使用这些量具。例如，称量物质重量时，天平摆放要平稳，取用砝码时应用镊子夹取（防止手上汗渍接触砝码使其生锈而影响称量的准确性）。用温度计测液体温度时，应将温度计的底端浸没在液体中，防止接触烧杯壁或烧杯底，因为酒精灯的加热会导致这几处的温度出现偏差等。在实验课堂上，教师应抓住契机，不失时机地给学生讲解量的知识，使学生牢固树立“量”的观念，为顺利开展好定量实验打好基础。
2.在观察测量中培养学生的定量意识。生物学实验有一个突出的特点：某些实验不可能一蹴而就，实验过程往往就是对一个生命进行控制和干预的过程，这就需要较长时期的观察和测量，记录其数据的变化，在数量的变化过程中掌握事物的本质，从而培养学生的定量意识。如在进行“动物激素饲喂小动物的实验”时，需要在激素、抑制剂、正常三种状况下观察蝌蚪的生长过程，每天定时测量蝌蚪的体长、头尾以及变态，如实记录数据的变化（表1），让学生在量的变化过程中掌握青蛙的变态发育过程。
通过长时期的观察、测量、记录，教师可以培养学生的定量意识。
3.在定量操作中培养学生的定量意识。定量操作在生物实验中普遍存在，这是培养学生定量意识的主阵地。教师应在固体的称量、液体的量取、时间的控制上有的放矢地培养学生的定量意识。例如，“几种果蔬中维生素C含量的测定”实验需要对水果进行称量，在称量50g水果时一定要精确，事前擦干洗涤时残留的水分，避免称取的样品实际量不足。量取50 mL蒸馏水时应以凹液面为准。操作时研磨要充分、过滤要彻底、定容要到位，pH调节要及时，因为这些操作都可能在量上造成较大误差。滴定时要逐滴滴入，滴定至蓝色时要振荡保持30s，既要避免滴定过量，又要避免滴定不足，只有在量的操作中保持高度精确，计算的结果才能更接近于真实值。在整个操作过程中都有“量”的存在，只要教师严格要求，学生从点滴做起，严格按量操作，学生的“量”化意识就会加强。
4.在表述实验结果中培养学生的定量意识。这里的结果，并不一定就是指实验结论，还包括在实验过程中产生的一些中间数据，即中间结果。在具体表述的时候，尽量要求学生用数字（据）说话，尽量采用图表的形式，提高学生对“量”的认识，增强学生的定量意识。如生物课外小组在实习“种群密度的取样调查”时，就采用了以下图表（表2，图1）。
图1 种群密度取样调查图
菜粉蝶的种群密度为0.15只／m[2]。通过图表形式、数字计算，增强了学生对数据的处理能力，同时也培养了学生的定量意识。
5.变定性实验为定量实验，培养学生的定量意识。中学生物实验以定性实验为主，但只要敏锐观察，深思原理，稍加拓展，一些定性实验完全可以变为定量实验，这既加深了学生对知识的理解和掌握程度，又便于培养学生的定量意识。如“观察细胞质的流动”实验就可改为“测定细胞质的流动速度”实验，原理是通过测定参照物叶绿体的流动速度来测定细胞质的流动速度。方法是：(1)将透明塑料直尺放在显微镜通光孔上方，测出视野的大小。如我测出10×16倍视野所观察到的标本实际距离为1.2mm。(2)计算出黑藻细胞的长度和宽度。因为视野里能容纳10个细胞长度和36行细胞宽度，所以计算出黑藻细胞的长度为0.12mm，宽度为0.033mm，周长为0.306mm。(3)计时。学生在实验时，让一名学生观察叶绿体的流动，另一名学生计时，测出叶绿体环流一周所用的时间，约为35s。(4)计算流速。用v=s/t即可计算出叶绿体（即细胞质）流动的速度，约为0.004mm/s。再如，“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验可拓展为“测定细胞液的浓度”实验。利用质壁分离与复原的基本原理：根据细胞膜两侧溶液的浓度差，配制出一定浓度梯度（如5%，10%，15%，20%……）的蔗糖溶液，分别滴在洋葱表皮临时装片上，如果在两种浓度间发生了质壁分离和不分离现象，则表明细胞液浓度位于两种浓度之间。若要获取精确值，可在两种浓度之间再配一定数量的梯度浓度，用上述方法便可较为精确地测出细胞液的浓度。通过实验拓展，教师变定性实验为定量实验，不仅开阔了学生视野，加深了学生对知识的理解，而且增强了学生的定量意识。
随着生物学向纵深的不断发展，许多生物领域越来越依赖于定量实验。定量实验不仅标志着研究水平的深入，同时有利于学生良好科学习惯的养成，有利于学生实验素质的全面提高，因此，“在重视定性实验的同时，也应重视定量实验”，应注重对学生进行定量意识的培养。
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