“植物生長需要無機鹽的實驗”的改進

黃璐

一、實驗改進的背景

1.實驗改進的現狀

浙教版《科學》是一門以觀察和實驗為基礎的綜合學科，實驗成為科學探究所需要的基本技能之一。實驗教學是對學生進行科學知識、方法、能力、思想和品質教育的最生動、最活躍的教學形式。初中科學實驗正朝著探究型、生活化的方向發展。

《初中科學課程標準》指出：探究活動應作為學生學習科學的重要方式。這就要求科學實驗設計在體現知識與技能目標的同時，更要突出過程與方法、情感態度與價值觀的目標取向，突出探究性實驗內容的編排和注重過程的科學化設計。

目前我國初中科學實驗研究活動雖然較受重視也較普遍，但仍存在很多問題。如科學實驗如何更好地實施素質教育，如何設計和開展探究型課程中的實驗教學活動，如何在實驗教學活動中實施科學方法、科學態度的教育，怎樣使實驗更好地培養學生的創新意識和創新能力，怎樣通過實驗提高學生認識生活、認識世界的能力等等。這些課題的研究在目前我國新課改的大趨勢下應該顯得更重要一些。

2.新課程背景下的實驗改進

就初中科學實驗教學而言，要在教學活動中實施素質教育，培養學生的創造能力，就應該首先改變舊的教學觀念，因地制宜地使用與自制實驗器材，積極研究、改進、創新實驗和活動。通過實驗教學培養學生的創造力、動手能力，培養學生的科學思維、科學態度；通過課堂實驗的改進，培養學生的創新能力、探索能力；通過借鑒同行們的實驗改進，使科學實驗活動能朝著更有利于培養學生的創造能力和創新精神的方面發展。

3.我校在實驗教學中存在的問題與困惑

一直以來，我校的課堂演示實驗教學缺少連續的系統的研究與整理。教師們由于時間與精力有限，往往把演示實驗教學作為課堂教學的一部分進行臨時處理，只是在備課中遇到了需要進行的實驗才去了解、查詢與研究，教學結束后，也無暇對本次實驗的效果、優劣進行思考與評估，更不可能將每次的實驗方案、實驗情況進行收集、整理，也很少談及系統的改進與創新。

二、改進實驗方法，自主創設條件

隨著初中課程改革的不斷深入，作為整合性、探究性很強的浙教版《科學》而言，探究和實驗活動設計正是激發學生的探索欲望、培養學生的邏輯思維和創新意識的重要手段和途徑。然而在實際課堂教學當中，很多教師往往感覺自己按照教材要求進行演示實驗教學，但是實際效果并不理想。如實驗不容易成功、現象不明顯、材料采集難度大或反應速度慢、持續時間過長等原因，學生不便于觀察；實驗教學就是教師演示，學生看完“熱鬧”記下現象就了事，缺乏對實驗設計的深入思考；學生對知識的理解停留在背筆記、背現象的層次，考試遇到創新型實驗題（尤其是一些探究性實驗）無從下手。所以要提高實驗教學的效果，教師不僅僅要做到按照教材要求，對演示實驗精心準備，認真演示，創設問題，細致分析，從而達到教學目標，使學生掌握知識技能；更應該要以演示實驗為切入點（教材上的實驗方法雖然十分成熟，但并不是唯一的），以新課程理念的指導對其進行適當的改革與創新，用新的實驗方法以消除原實驗中的弊端，使之達到更好的實驗效果。江干區科學教研室舉辦的“疑難雜癥”教研活動正為這一新理念的實施搭建了一個很好的平臺，現選取我校參加這次活動的實驗改進方案進行分析，以供參考：

《科學》八年級下第三章第3節中“植物生長需要無機鹽”的實驗活動，原來教材上的設計方案是：

1.配制四種營養液。其中一種按科學標準配置，另外三種分別缺氮、磷、鉀等元素。將它們分別倒入四只三角燒瓶內，并用標簽標明“正常、缺氮、缺磷、缺鉀”等字樣。

2.選取生長旺盛的植物幼苗（如油菜、小麥等）4株或8株，小心洗去其根部附著物，最后用蒸餾水將其洗凈，并分別將它們“種植”在四只錐形瓶中。

3.記錄在四種培養液中植物生長的基本狀況，如發現異常生長，在相應的培養液中分別按標準添加含氮、磷、鉀等元素的化合物。再觀察植物的生長狀況，它們的生長是否恢復正常？

對初中學生來說操作太復雜，完全營養液和缺氮、缺磷、缺鉀營養液的配制比較難控制，弄不好會造成植物失水，實驗就會失敗。而這個實驗活動的不足之處是：1.無機鹽氮、磷、鉀是否被植物吸收本身可視性不好，不易于觀察； 2.理論說明，說服力不強。

改進方法：

1.實驗目標：

尋找可視性強現象：從顏色著手，決定采用Fe3+和SCN-絡合產生血紅色現象來證明植物生長需要吸收無機鹽。

2.實驗過程：

雖然有理論作基礎，但最初的實驗并未成功。

（1）取白玉蘭花（避免花本身的色素對實驗的干擾）置于黃色的FeCl3溶液中，一天后，取下一片花瓣清洗干凈，再用刀片把與溶液接觸的部分切成絲，放于無色的NH4SCN溶液中，結果沒有任何變化——失敗。

（2）取白玉蘭花置于無色的NH4SCN溶液中，一天后，取下一片花瓣清洗干凈，再用刀片把與溶液接觸部分切成絲，放于黃色的FeCl3溶液中，結果也沒有任何變化——失敗。

怎么會失敗呢？百思不得其解，后來網上查了一下資料，發現植物只能吸收Fe2+，于是重新調整了實驗過程：

（3）取白玉蘭花置于綠色的FeCl2溶液（在黃色的FeCl3溶液中加入鐵粉，振蕩）中，一天后，取下一片花瓣清洗干凈，再用刀片把與溶液接觸部分切成絲，放在燒杯中，先加入10%的H2O2溶液，使Fe2+氧化成Fe3+，再加入NH4SCN溶液，結果產生血紅色現象——成功。

從上述實驗方法的改進來看：采用了創造學上的“缺點列舉法”，列舉了原實驗的缺點，也就找到了創新的目標。由此選用了新材料，采取了新方法，取得了新效果。因此，如何發掘實驗在教學方面的功能，是很值得我們每一位科學教師去努力探索的。