簡議驗證性實驗與探究性實驗間對比聯(lián)系

蔡月玲

【摘 要】生物實驗一般分為兩類，一類是驗證性實驗，另一類是探究性實驗，驗證性實驗與探究性實驗兩者有著本質的區(qū)別，而在生物科學的研究過程中它們之間又是密不可分的。這次我們通過“植物細胞的吸水和失水”的實驗從過去的驗證性實驗，過渡到現(xiàn)階段的探究性實驗，詳細解說兩者之間的對比聯(lián)系。

【關鍵詞】驗證性實驗；探究性實驗；植物細胞的吸水和失水

一、驗證性實驗與探究性實驗內涵

實驗是科學探究的基礎，生物實驗一般可以分為兩類，一類是驗證性實驗，另一類是探究性實驗。驗證性實驗是指對研究對象有了一定了解，并形成了一定認識或提出了某種假說，為驗證這種認識或假說是否正確而進行的一種實驗。驗證性實驗是為了培養(yǎng)學生的實驗操作，數(shù)據(jù)處理等其他技能，學生們檢驗一個已知的結果是正確的，例如觀察植物細胞的質壁分離與復原實驗，根據(jù)實驗要求所獲得的結果（是否出現(xiàn)質壁分離和復原的現(xiàn)象）來驗證實驗原理。長期以來，在中小學實驗教學中，由于受傳統(tǒng)應試教育思想的影響、制約，傳統(tǒng)的中小學實驗教學思想片面地把實驗教學僅僅當作知識傳承的工具和技能訓練的工具。

探究性實驗是對未知的結論進行探求，課程的目的是為了能充分調動學生的學習主動性、積極性和創(chuàng)造性，并把所學得的基礎醫(yī)學知識綜合地應用于課題的立項、設計、實施、結果分析和論文撰寫。探究性實驗是通過實驗來回答一個感興趣的問題，激發(fā)學生的好奇心，培養(yǎng)科學探究能力，例如探索蔗糖溶液質量濃度與植物細胞發(fā)生質壁分離和分離現(xiàn)象的關系，預測植物細胞細胞液的濃度等等。探究性實驗教學，是在教師的引導下，學生參與實驗教學的過程，包括學生對所觀察到的現(xiàn)象引發(fā)興趣，產(chǎn)生疑問，提出假設，進而設計新的實驗方案，通過對不同實驗方案所產(chǎn)生的自然現(xiàn)象的觀察、對比、分析、思考，借助對實驗數(shù)據(jù)的計算、分析，然后證實或證偽假設，得出科學結論等一系列實驗、質疑、分析、思考的過程。

二、驗證性實驗和探究性實驗實例

在十多年前，植物細胞的吸水和失水的實驗就已經(jīng)作為學生分組進行的驗證性實驗，并告訴了學生紫色的洋蔥鱗片葉外表皮細胞在質量濃度為30%的蔗糖溶液中會發(fā)生失水現(xiàn)象，液泡縮小，水分流出；在清水當中會發(fā)生吸水現(xiàn)象，液泡變大，細胞膨脹。學生進行實驗就是驗證這個已知結果的現(xiàn)象。

新課程下，本實驗變?yōu)槲粗Y論的探究實驗，實驗目標定為：1.進行植物細胞失水和吸水的探究，觀察植物細胞的質壁分離和復原。2.說明植物細胞失水和吸水的條件。并且驗證“原生質層相當于一層半透膜”這一假設。給予了實驗原理：1.當細胞液的濃度小于外界溶液的濃度時，細胞液中的水分就透過原生質層進入外界溶液中，使細胞壁和原生質層都出現(xiàn)一定程度的收縮。由于原生質層比細胞壁的伸縮性大，當細胞不斷失水時，原生質層就會與細胞壁逐漸分離開來，也就是逐漸發(fā)生了質壁分離。2.當細胞液的濃度大于外界溶液的濃度時，外界溶液中的水分就透過原生質層進入細胞液中，整個原生質層就會慢慢地恢復成原來的狀態(tài)，使植物細胞逐漸發(fā)生質壁分離的復原。學生通過實驗原理和實驗目標，作出假設，細胞在什么情況下吸水？什么情況下失水？這與外界溶液濃度有什么關系？然后根據(jù)作出的假設制定計劃，而這個推測需要通過實驗來檢驗。列出具體實驗所需的材料器具：1.材料紫色的洋蔥鱗片葉；2.用具刀片，尖頭鑷子，滴管，載玻片，蓋玻片，顯微鏡，吸水紙；3.試劑質量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液，清水。以及方法步驟：（1）制作洋蔥鱗片葉外表皮的臨時裝片——用滴管在載玻片中央滴一滴清水。用鑷子撕取一小塊顏色較深的洋蔥鱗片葉外表皮，將這塊表皮放在載玻片中央的清水滴中展平。用鑷子夾起蓋玻片，將蓋玻片的一邊先接觸載玻片上的水滴，然后輕輕地蓋在水滴上。（2）觀察洋蔥表皮細胞——將低倍鏡對準通光孔，調節(jié)反光鏡和光圈，獲得明亮的視野。把做好的裝片放在載物臺上觀察，直至獲得清晰的影像。（3）觀察質壁分離——取下臨時裝片，水平地放在桌上。用滴管從蓋玻片的一側滴入蔗糖溶液，在另一側用吸水紙吸引。重復上述操作，使洋蔥鱗片葉表皮浸潤在蔗糖溶液中。用低倍鏡觀察蔗糖溶液中細胞的變化。（4）觀察質壁分離的復原——取下臨時裝片，水平地放在桌上。從蓋玻片的一側滴入1～2滴清水，在另一側用吸水紙吸引，以吸去蔗糖溶液。這樣重復幾次，蓋玻片下的洋蔥表皮又浸潤在清水中。仍用低倍鏡觀察，看洋蔥表皮細胞又發(fā)生了什么變化。學生通過計劃的實施，將觀察到的結果記錄下來，并通過分析實驗與自己的預期是否吻合，是否支持所做的假設，并作出解釋，最后得出結論。并且可以在此基礎上進一步探究。

通過洋蔥外表皮細胞吸水和失水實驗的原理，可以進一步深化探究洋蔥表皮細胞的細胞液的濃度范圍，將已給濃度的蔗糖溶液（30%的蔗糖溶液）做稀釋處理，成一組濃度梯度的溶液，對不同濃度的蔗糖溶液進行質壁分離實驗，并且設置一個不加蔗糖液的空白對照（用清水浸泡洋蔥外表皮，沒有發(fā)生質壁分離現(xiàn)象），通過對不同濃度的蔗糖溶液進行實驗，找出中間點，看洋蔥外表皮細胞介乎分離和不分離之間的最小范圍，就是洋蔥表皮細胞的細胞液的濃度范圍。

三、驗證性實驗與探究性實驗聯(lián)系

驗證性實驗與探究性實驗兩者有著本質的區(qū)別，而在生物科學的研究過程中它們之間又是密不可分的。探究性實驗的結論并不是都是已知的，有些假設本身不是結論，只是一種預測。在探索研究對象的過程中，對未知的實驗目標必然提出假設或猜想，必然要通過驗證性實驗證明假設是否正確，才能得出結論。探索性實驗是帶有嘗試性，但仍然有一定目標和方向，只是沒有驗證性實驗那么具體。

總之，生物學是一門以實驗為基礎的學科，它需要我們每一位生物教師充分利用實驗的教育功能，引導學生積極主動地參與實踐活動，學會觀察與實驗，進而學會學習，真正成為學習的主體，從而提高學生的和能力，達到生物學實驗教學的教育目標。

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