例談高中生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

雷玉婷

【摘 要】探究性學(xué)習(xí)可以使學(xué)生通過自己的主動(dòng)探索來獲取知識(shí)。將課本中的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)單的探究性實(shí)驗(yàn)，符合學(xué)生的實(shí)際，也是當(dāng)前學(xué)校條件可以實(shí)現(xiàn)的。筆者對(duì)高中生物一個(gè)重要的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行了改進(jìn)，實(shí)施了探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)并進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐和分析，旨在探討如何培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能和探究能力。由此可以得出結(jié)論：開展探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既能通過規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，又能培養(yǎng)學(xué)生的綜合探究能力并樹立實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行討論和分析能夠更好地發(fā)揮探究性學(xué)習(xí)的實(shí)效。

【關(guān)鍵詞】高中生物 探究性試驗(yàn)

生物學(xué)是一門自然科學(xué)，也是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，生物學(xué)中的理論知識(shí)往往是通過對(duì)大量的生物現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的綜合分析而得出的。實(shí)驗(yàn)不僅能使學(xué)生直接接觸生物，還能讓其仔細(xì)研究生命現(xiàn)象，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解能力和積極思維能力，能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果做出正確的分析和解釋，從中培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

一 關(guān)于探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

探究性教學(xué)是以探究為基本特征的一種教學(xué)活動(dòng)形式，能改變教師的“自我中心”，促使教師和學(xué)生在探究中“自我發(fā)展”。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)能將實(shí)驗(yàn)和主動(dòng)探究有機(jī)地結(jié)合起來，是教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的學(xué)習(xí)情況比較，切合實(shí)際的提出命題或創(chuàng)設(shè)若干條件，學(xué)生進(jìn)行開放性實(shí)驗(yàn)并從中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象，經(jīng)過分析討論得出結(jié)論的教學(xué)方法。

二 “細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)”的設(shè)計(jì)分析

探究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綖閺膶?shí)驗(yàn)原理出發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。教師首先提出需要學(xué)生研究的問題，然后由學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，再由學(xué)生共同分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行交流和表達(dá)，最后得出結(jié)論。在高二年級(jí)生物科的教學(xué)中，本人選取了生物課本中“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”這一實(shí)驗(yàn)，作為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn)的嘗試。本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是：一個(gè)成熟的植物細(xì)胞的原生質(zhì)層具有選擇透過性，細(xì)胞液具有一定的濃度，將它放入一定濃度的溶液中就能構(gòu)成一個(gè)滲透系統(tǒng)而發(fā)生滲透作用。學(xué)生通過對(duì)課本中有關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，能夠得出水分子總是從低濃度向高濃度處擴(kuò)散的結(jié)論。本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是希望通過對(duì)原理的分析，圍繞滲透的條件來創(chuàng)設(shè)探究性學(xué)習(xí)的情境。

1.探究的主要思路及目的

質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)中所用的材料是紫色洋蔥鱗片葉、0.3g/mL的蔗糖溶液和清水。紫色洋蔥鱗片葉作為觀察材料，當(dāng)?shù)渭?.3g/mL的蔗糖溶液時(shí)細(xì)胞就會(huì)滲透失水，從而發(fā)生質(zhì)壁分離；幾分鐘后再滴加清水，細(xì)胞又會(huì)滲透吸水，從而發(fā)生質(zhì)壁復(fù)原。針對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以提出許多問題，比較具有代表性的如：蔗糖溶液的濃度為什么是0.3g/mL？能否用其他濃度的蔗糖溶液代替？這兩個(gè)問題可以激發(fā)學(xué)生探究質(zhì)壁分離和復(fù)原最佳材料選取的想法。

2.實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及探究思路

第一，設(shè)計(jì)方案。針對(duì)“能否用其他濃度的蔗糖溶液代替0.3g/mL的蔗糖溶液”這個(gè)問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了第一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)：在這組實(shí)驗(yàn)中，所用的實(shí)驗(yàn)材料仍為紫色洋蔥鱗片葉、蔗糖溶液，只是將蔗糖溶液的濃度改換了一下。為了使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象區(qū)分得較為明顯，所選用的溶液濃度差別較大，分別為0.1g/mL、0.3g/mL、0.5g/mL和0.7g/mL。通過各實(shí)驗(yàn)對(duì)比得出結(jié)論。

第二，材料準(zhǔn)備。需要準(zhǔn)備好以下材：新鮮洋蔥、0.1g/mL蔗糖溶液、0.3g/mL蔗糖溶液、0.5g/mL蔗糖溶液、0.7g/mL蔗糖溶液、清水、顯微鏡、吸水紙、載玻片、蓋玻片。

3.研究過程及其實(shí)驗(yàn)方法

根據(jù)“能否用其他濃度的蔗糖溶液代替0.3g/ml的蔗糖溶液”的疑問，本次實(shí)驗(yàn)分別選擇了0.1g/mL、0.3g/mL、0.5g/mL和0.7g/mL的四種不同濃度的蔗糖溶液。實(shí)驗(yàn)后總結(jié)如下：在0.1g/mL的蔗糖溶液中，細(xì)胞質(zhì)壁分離后能夠發(fā)生復(fù)原，說明細(xì)胞在此溶液中能夠存活，但是只有輕微程度的分離，觀察現(xiàn)象不明顯，不宜選用。在濃度為0.5g/mL和0.7g/mL的蔗糖溶液中，質(zhì)壁分離程度明顯，但是都不能夠發(fā)生復(fù)原，說明細(xì)胞在此溶液中已經(jīng)死亡，因此也不宜選用；只有在0.3g/mL的蔗糖溶液中，質(zhì)壁分離程度明顯，說明細(xì)胞在此溶液中能夠存活，也能夠發(fā)生復(fù)原，適宜選用。因此，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：為了觀察質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象，不可以采用0.5g/mL或0.7g/mL的蔗糖溶液，而0.1g/mL的溶液由于分離現(xiàn)象不明顯且用時(shí)太長(zhǎng)，所以最好選用0.3g/mL的蔗糖溶液來觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)后，針對(duì)學(xué)生們提出的問題，先交由學(xué)生進(jìn)行充分的討論，再由教師作適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。此次討論的主要問題有三個(gè)。一是蔗糖溶液的濃度不同，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果為什么不同；二是使用的溶液不同，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果為什么不同；三是液泡的體積、顏色發(fā)生變化的原因。通過討論和教師的指導(dǎo)，學(xué)生們最終認(rèn)識(shí)到：當(dāng)外界溶液濃度小于細(xì)胞液的濃度時(shí)，細(xì)胞就通過滲透作用吸水，就不發(fā)生質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離復(fù)原；當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞液的濃度時(shí)，細(xì)胞通過滲透作用失水，就發(fā)生質(zhì)壁分離；當(dāng)外界溶液濃度過大時(shí)，細(xì)胞由于過度失水會(huì)導(dǎo)致死亡；用 30%的硝酸鉀時(shí)，由于硝酸根離子和鉀離子在細(xì)胞開始失水的過程中被選擇吸收到細(xì)胞內(nèi)，使細(xì)胞液濃度增大，因而又導(dǎo)致細(xì)胞吸水，所以發(fā)生的是質(zhì)壁分離后自動(dòng)復(fù)原。

三 教學(xué)反思

探究實(shí)驗(yàn)的目的并不在于得到全班學(xué)生統(tǒng)一的結(jié)果，而重在使學(xué)生真正參與探究過程，在實(shí)踐中獲得具體的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)，讓學(xué)生懂得科學(xué)的探究方法，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，讓他們的創(chuàng)新意識(shí)得到發(fā)揮，這可以讓學(xué)生受益終身。從本次實(shí)驗(yàn)案例中我們發(fā)現(xiàn)，探究式教學(xué)使學(xué)生成為知識(shí)的探索者，而不是消極的接受者，充分體現(xiàn)了學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體的思想，同時(shí)有利于開發(fā)學(xué)生的智力和培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)、觀察、思維能力。學(xué)生在探究活動(dòng)中感受到成功帶來的喜悅，因而也增進(jìn)了同學(xué)間的合作友誼，獲得了理想的教學(xué)效果。