反思，使探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)更高效

劉曉文

摘 要 通過對(duì)一節(jié)常規(guī)實(shí)驗(yàn)課的思考，認(rèn)識(shí)到探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要講清理論知識(shí)，合理取舍教材，做好預(yù)實(shí)驗(yàn)，從而切實(shí)提高實(shí)驗(yàn)課堂效率，做到有效教學(xué)。

關(guān)鍵詞 探究實(shí)驗(yàn) 教學(xué)反思 質(zhì)壁分離

中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例”是人教版高中生物必修一教科書第四章“細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出”第一節(jié)的內(nèi)容。該部分內(nèi)容以細(xì)胞的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，以滲透作用為核心概念，主線清晰。

常用的教學(xué)設(shè)計(jì)一般采用兩課時(shí)，第一課時(shí)介紹滲透現(xiàn)象，分析滲透作用的兩個(gè)條件，以此為基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)動(dòng)植物細(xì)胞的吸水和失水。通過回憶以哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞為材料制備細(xì)胞膜的實(shí)驗(yàn)，分析水分進(jìn)出細(xì)胞的狀況，結(jié)合細(xì)胞膜的功能，得出哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于一層半透膜，水分通過滲透作用進(jìn)出紅細(xì)胞。教師結(jié)合成熟植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，聯(lián)系前面兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生提出有探究意義的問題。如成熟的植物細(xì)胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜嗎？

第二課時(shí)按照探究實(shí)驗(yàn)的一般流程開展實(shí)驗(yàn)。使用紫色洋蔥鱗片葉外表皮作為實(shí)驗(yàn)材料，提供清水、質(zhì)量濃度分別為0.3 g/mL的蔗糖溶液、0.5 g/mL的蔗糖溶液、0.03 g/mL的KNO3溶液。教師引導(dǎo)學(xué)生觀察質(zhì)壁分離及復(fù)原、質(zhì)壁分離不復(fù)原、質(zhì)壁分離自動(dòng)復(fù)原的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論，提出進(jìn)一步探究的課題。最后，介紹物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)钠渌麑?shí)例，并總結(jié)出生物膜具有選擇透過性的特點(diǎn)。本節(jié)課的教學(xué)主線見圖1。

盡管教學(xué)設(shè)計(jì)合理，教學(xué)主線清晰，但就課后練習(xí)情況、學(xué)生的訪談、實(shí)驗(yàn)的操作過程、實(shí)驗(yàn)的結(jié)果而言，有很多需要反思、探索和改進(jìn)之處。如實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)學(xué)生用0.3 g/mL的蔗糖溶液質(zhì)壁分離現(xiàn)象不明顯，0.5 g/mL的蔗糖溶液加清水后仍復(fù)原等現(xiàn)象;學(xué)生在課后練習(xí)對(duì)水分滲透方向和溶液濃度的關(guān)系判斷依然出現(xiàn)錯(cuò)誤、質(zhì)壁分離圖像判斷不清……因此，筆者對(duì)本課題教學(xué)進(jìn)行如下反思。

1 挖掘理論知識(shí)，講清思維疑點(diǎn)

教學(xué)中，教師往往通過滲透裝置，圍繞“問題探討”的3個(gè)問題，引導(dǎo)學(xué)生分析滲透作用的兩個(gè)條件——半透膜和濃度差。學(xué)生會(huì)有這樣的疑惑：滲透裝置中清水中的水分子流向蔗糖溶液多于蔗糖溶液流向清水，從而導(dǎo)致漏斗內(nèi)液面上升，而生活俗語是“水往低處流”，為何此處“水往高處（濃度）走”？學(xué)生的疑惑體現(xiàn)在練習(xí)上，就是判斷水分滲透方向和溶液濃度的關(guān)系時(shí)，出現(xiàn)錯(cuò)誤。教師如在此知識(shí)點(diǎn)處進(jìn)一步闡釋，指出水在溶液中是作為溶劑分子，濃度越高的溶液，水分子相對(duì)含量越少。從溶液濃度的角度分析，水是從低濃度蔗糖溶液向高濃度蔗糖溶液流動(dòng)，而從水分子相對(duì)含量的角度分析，水分子依然是順相對(duì)含量流動(dòng)。通過教師的闡釋，學(xué)生理解了生活俗語和所學(xué)知識(shí)點(diǎn)并不相悖，理清了問題的本質(zhì)，有效地將先前存在的概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念。

講解動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水時(shí)，師生共同分析出動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞膜與滲透裝置中的玻璃紙類似，都是半透膜。學(xué)生會(huì)想當(dāng)然地認(rèn)為，動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞膜和玻璃紙一樣，是以孔徑的大小為標(biāo)準(zhǔn)來控制物質(zhì)的進(jìn)出。教師不妨此處稍作引申，聯(lián)系細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出的功能，即細(xì)胞需要的營養(yǎng)物質(zhì)可以從外界進(jìn)入細(xì)胞，細(xì)胞不需要的或者對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)不容易進(jìn)入細(xì)胞。這樣，學(xué)生可以認(rèn)識(shí)到：細(xì)胞膜作為半透膜，其控制物質(zhì)進(jìn)出的標(biāo)準(zhǔn)不是分子大小，而是細(xì)胞自身的需要，細(xì)胞可以根據(jù)自身的需要主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)某些物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞。

適當(dāng)?shù)赝诰蚶碚撝R(shí)，并不是增加知識(shí)點(diǎn)的難度，而是通過進(jìn)一步的解釋、引申、拓展，引導(dǎo)學(xué)生更加接近現(xiàn)象后隱藏的本質(zhì)，幫助學(xué)生形成科學(xué)的知識(shí)體系。

2 合理“提出問題”，有效取舍教材

作為高中生物第一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生提出有探究?jī)r(jià)值的問題至關(guān)重要。教材所給案例為：“原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜嗎？”如果原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，水分子可以通過，蔗糖分子不能通過，那么，在較高濃度的蔗糖溶液中，植物細(xì)胞就會(huì)失水，液泡變小;在清水中，植物液泡會(huì)吸水，液泡變大。按照這樣的思路，教師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察液泡大小、原生質(zhì)層的位置、細(xì)胞大小，從而得出“原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜”的觀點(diǎn)，進(jìn)而分析出植物細(xì)胞也是通過滲透作用吸水和失水。

實(shí)際上，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)，在顯微鏡下整個(gè)細(xì)胞充滿紫色，觀察不到細(xì)胞膜、液泡膜及兩者之間的細(xì)胞質(zhì)，即使發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞，原生質(zhì)層位置的變化也根本看不出來。實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束，學(xué)生很難接受“原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜”的觀點(diǎn)。教師從學(xué)生的思維和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可觀察的角度出發(fā)，有效地取舍、替換教材內(nèi)容。如提出：植物細(xì)胞的細(xì)胞壁對(duì)其吸水和失水有無影響？植物細(xì)胞是否像動(dòng)物細(xì)胞一樣失水皺縮，吸水膨脹？這樣的問題應(yīng)該更加合理，更接近學(xué)生認(rèn)知。觀察時(shí)，學(xué)生記錄液泡的大小、顏色的深淺、細(xì)胞的大小，這樣的結(jié)果更具有可觀察性。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師會(huì)經(jīng)常陷入兩難境地：教師希望以達(dá)成相應(yīng)的知識(shí)目標(biāo)為主要教學(xué)目的，通過學(xué)生動(dòng)手操作和觀察，幫助學(xué)生建立科學(xué)的概念和知識(shí)體系。而探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在各種不確定性，學(xué)生也有其思維自主性。因此，預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)與不可完全預(yù)知的探究過程時(shí)常矛盾對(duì)立。教師應(yīng)依據(jù)探究實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況，對(duì)教材做出合理的取舍，對(duì)教學(xué)內(nèi)容做出必要的微調(diào)，而不是依照預(yù)設(shè)的教學(xué)思路，強(qiáng)行地向?qū)W生灌輸知識(shí)。

3 做好預(yù)實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

在進(jìn)行“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”實(shí)驗(yàn)中，使用0.3 g/mL的蔗糖溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，大部分學(xué)生小組并未觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象，而少部分學(xué)生觀察到邊角處液泡有些微的收縮;使用0.5 g/mL的蔗糖溶液質(zhì)壁分離現(xiàn)象明顯，加清水后視野中大部分細(xì)胞復(fù)原;用0.03 g/mL的KNO3溶液10 min內(nèi)未出現(xiàn)自動(dòng)復(fù)原的現(xiàn)象。分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因，有學(xué)生操作不當(dāng)之處，如制作洋蔥紫色鱗片葉外表皮臨時(shí)裝片時(shí)，滴加清水較多，導(dǎo)致蔗糖溶液被清水稀釋;引流法操作不當(dāng)，蔗糖溶液并未被吸引或者沒有重復(fù)吸引，導(dǎo)致細(xì)胞并未浸潤(rùn)在蔗糖溶液中;顯微鏡使用不熟練，只觀察位于材料中心的細(xì)胞，不會(huì)移動(dòng)裝片，變換視野，而首先發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞往往是位于材料邊緣的細(xì)胞。也有配制溶液的因素，蔗糖溶液數(shù)天內(nèi)反復(fù)使用，沒有及時(shí)更換，效果變差。更有教師的因素，實(shí)驗(yàn)前沒有進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤完全沒有預(yù)想。課后筆者設(shè)置了不同濃度的蔗糖溶液、KNO3溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并增加了NaCl溶液進(jìn)行比較，制作相應(yīng)的裝片，觀察質(zhì)壁分離程度，分析實(shí)驗(yàn)操作的難度和所需時(shí)間。每個(gè)裝片觀察10個(gè)視野，重復(fù)3次，結(jié)果見表1～3。

蔗糖溶液是質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)選用的經(jīng)典試劑。用適宜濃度的蔗糖溶液處理植物細(xì)胞，質(zhì)壁分離從粘附力小的邊角開始，然后粘附力較大的部分分離，最后原生質(zhì)體縮成一團(tuán);形成的質(zhì)壁分離現(xiàn)象穩(wěn)定，學(xué)生可以觀察到質(zhì)壁分離的整個(gè)進(jìn)行過程。但是蔗糖溶液也存在明顯不足之處，如溶液比較黏稠，使用引流法難以吸引，污染鏡頭難以擦拭，而且營養(yǎng)豐富，易變質(zhì)，最好要現(xiàn)配現(xiàn)用。選用0.05 g/mL的NaCl溶液，引流法易操作，質(zhì)壁分離所需時(shí)間少，原生質(zhì)體很快縮成一團(tuán)，現(xiàn)象明顯，加清水后很快復(fù)原。選用0.03 g/mL、0.05 g/mL的KNO3溶液，則會(huì)發(fā)生自動(dòng)復(fù)原現(xiàn)象，但所需時(shí)間過長(zhǎng)，復(fù)原不徹底。根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)的情況，筆者把自己操作過程中選取的試劑、相應(yīng)的濃度、各步驟所需時(shí)間、難易程度、遇到的問題、可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤等作好記錄，并與同一年級(jí)的其他生物教師分享，從而有助于教師合理選取實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，有助于學(xué)生提高動(dòng)手操作能力和實(shí)驗(yàn)成功率。

實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)是希望學(xué)生能夠通過動(dòng)手操作、小組合作等方式，來加深對(duì)教材理論知識(shí)的理解、提高自身實(shí)驗(yàn)操作能力、培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。實(shí)際教學(xué)中，如果教師只備課不做預(yù)實(shí)驗(yàn);照本宣科，不根據(jù)學(xué)生的思維和實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題變換教學(xué)思路;學(xué)生學(xué)習(xí)心態(tài)過于放松，實(shí)驗(yàn)操作中各種操作錯(cuò)誤頻出，這樣的實(shí)驗(yàn)課就成了走過場(chǎng)，不僅沒有達(dá)到應(yīng)有的效果，還造成人力、財(cái)力、教學(xué)時(shí)間的浪費(fèi)。鑒于此種情況，教師應(yīng)講清理論知識(shí)，合理取舍教材，做好預(yù)實(shí)驗(yàn)，從而切實(shí)提高實(shí)驗(yàn)課堂效率，真正做到有效教學(xué)。