“探究細(xì)胞液濃度”教學(xué)設(shè)計(jì)

趙曉剛

探究細(xì)胞液濃度，是學(xué)生在完成質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)后，浙科版教材《必修一·分子與細(xì)胞》模塊安排的一個(gè)建議活動(dòng)。該活動(dòng)一方面讓學(xué)生熟悉制作臨時(shí)裝片和使用顯微鏡的操作方法，提高學(xué)生生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技能；另一方面也是培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)和創(chuàng)新精神，接受科學(xué)方法訓(xùn)練的好素材，建議中學(xué)階段應(yīng)積極開展。為了達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo)，對(duì)探究細(xì)胞液濃度的教學(xué)設(shè)計(jì)如下。

1 設(shè)置問題情景，提出問題

上課伊始，要求學(xué)生依據(jù)教師提供的材料和器具，以“質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的KNO3溶液”為介質(zhì)制備1個(gè)紫色洋蔥表皮的臨時(shí)裝片備用，稍后觀察。

（1） 實(shí)驗(yàn)材料和器具。

紫色的洋蔥鱗片葉、濃度為0.1 g/mL（10%）的KNO3溶液、蒸餾水、反應(yīng)器皿、解剖刀、鑷子、100～1000 μL可調(diào)移液器、載玻片、蓋玻片、吸水紙、顯微鏡。

設(shè)置目的和評(píng)價(jià)：讓學(xué)生熟悉制作臨時(shí)裝片的技能，獨(dú)立解決溶液的稀釋問題，為配置合適濃度梯度的KNO3溶液奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

（2） 復(fù)習(xí)提問上節(jié)課內(nèi)容，即質(zhì)壁分離及復(fù)原實(shí)驗(yàn)的原理。

設(shè)置目的和評(píng)價(jià)：設(shè)置時(shí)間差（約1～2 min），為學(xué)生“發(fā)現(xiàn)問題，作出假設(shè)”做好鋪墊。

（3） 待提問結(jié)束后，讓學(xué)生觀察剛才制作的臨時(shí)裝片，描述觀察到的現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：未觀察到“質(zhì)壁分離”現(xiàn)象，教師引導(dǎo)學(xué)生分析產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因。

2 作出假設(shè)

學(xué)生經(jīng)過分析討論，對(duì)“未發(fā)生質(zhì)壁分離”現(xiàn)象的假設(shè)主要集中在4個(gè)方面：

（1） 細(xì)胞為死細(xì)胞。

（2） 細(xì)胞外液（KNO3溶液濃度）等于細(xì)胞液濃度。

（3） 細(xì)胞外液（KNO3溶液濃度）小于細(xì)胞液濃度。

（4） 細(xì)胞外液（KNO3溶液濃度）大于細(xì)胞液濃度，由于未及時(shí)觀察發(fā)生質(zhì)壁分離后復(fù)原。

設(shè)置目的和評(píng)價(jià)：教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)或提出問題，作出假設(shè)。優(yōu)化問題情景和問題設(shè)置可激發(fā)學(xué)生對(duì)生物學(xué)科和課堂的極大的興趣，使其產(chǎn)生學(xué)習(xí)、探究的動(dòng)力。引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案解決自己提出的假設(shè)。

3 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證假設(shè)，確立實(shí)驗(yàn)課題

3.1 確定實(shí)驗(yàn)課題、實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方案

對(duì)于“假設(shè)細(xì)胞為死細(xì)胞”，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證？經(jīng)討論分析，學(xué)生設(shè)置的實(shí)驗(yàn)方案一般有2個(gè)：

（1） 染色排除法，依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理：活細(xì)胞膜具有選擇透性。

（2） 利用不同濃度梯度KNO3溶液處理細(xì)胞，顯微鏡觀察是否發(fā)生質(zhì)壁分離，依據(jù)原理是滲透作用。

經(jīng)師生共同分析，發(fā)現(xiàn)依據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)材料和器具，無法完成實(shí)驗(yàn)方案（1），但可完成方案（2）。同時(shí)發(fā)現(xiàn)方案（2）也是解決“假設(shè)②、③、④”的最佳方案，確定探究細(xì)胞液濃度的課題進(jìn)行研究。

設(shè)置目的和評(píng)價(jià)：引出本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)課題、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法。

3.2 依據(jù)實(shí)驗(yàn)課題和方案，分析實(shí)施實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)

依據(jù)前面的問題情境和師生分析，教師引導(dǎo)學(xué)生思考，為完成“測定細(xì)胞液濃度”的目的，在實(shí)驗(yàn)過程中需要注意的事項(xiàng)：

（1） 選擇新鮮的材料，排除死細(xì)胞的干擾。

（2） 溶液處理材料后要迅速觀察，排除質(zhì)壁分離復(fù)原的干擾。

（3） 實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵是設(shè)置合適的KNO3溶液濃度梯度。

設(shè)置目的和評(píng)價(jià)：實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)不是由教師確定強(qiáng)加于學(xué)生，而是讓學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)情景分析得出。教師要培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，使他們在科學(xué)探索過程中逐步形成科學(xué)態(tài)度和科學(xué)價(jià)值觀。

3.3 學(xué)生實(shí)驗(yàn)

完善實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)施實(shí)驗(yàn)。

3.4 統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論

多數(shù)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)測得洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的KNO3介質(zhì)中約一半細(xì)胞不發(fā)生質(zhì)壁分離，少數(shù)學(xué)生結(jié)果有差異。

學(xué)生的自主探究活動(dòng)終結(jié)于得出結(jié)論，不同學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)論的差異會(huì)是引起學(xué)生進(jìn)一步思考的動(dòng)力。教師要引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)的自變量、因變量、無關(guān)變量的角度分析產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差的原因，感受成功或失敗的情感體驗(yàn)和科學(xué)思維的樂趣，從而突出學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體作用，激發(fā)學(xué)生思維和行動(dòng)的內(nèi)在動(dòng)力。

4 設(shè)置新的問題情景，理解細(xì)胞液濃度的含義

教材中實(shí)驗(yàn)提供的試劑是蔗糖，往年我校學(xué)生洋蔥細(xì)胞液濃度測得值為0.15 g/mL（15%）蔗糖濃度，測得值與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的KNO3溶液。這兩個(gè)數(shù)值含義是否相同，細(xì)胞液濃度的含義是什么。

設(shè)置目的和評(píng)價(jià)：引導(dǎo)學(xué)生思考細(xì)胞液的真正含義，通過數(shù)據(jù)計(jì)算，細(xì)胞液的濃度是細(xì)胞液所有溶質(zhì)（分子和離子）的總的物質(zhì)的量濃度。這樣使學(xué)生體驗(yàn)跨學(xué)科知識(shí)的魅力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方法和能力，體會(huì)做科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)和快樂。

5 教學(xué)反思

本節(jié)課以KNO3溶液為介質(zhì)，通過合理設(shè)置問題情景，激發(fā)學(xué)生探究的動(dòng)力，提出并較好的完成了“測定細(xì)胞液濃度”的實(shí)驗(yàn)課題，并通過實(shí)驗(yàn)分析讓學(xué)生理解了細(xì)胞液濃度的真正含義。加強(qiáng)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐和研究是未來生命科學(xué)教學(xué)的必然方向，教學(xué)中教師要擺正自己的位置，教師在教學(xué)過程中只是問題的教師設(shè)計(jì)者、探究時(shí)的參與者、結(jié)論的共同形成者。教學(xué)中要充分尊重學(xué)生的主體作用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。