反思，使探究實驗教學更高效

劉曉文

摘 要 通過對一節(jié)常規(guī)實驗課的思考，認識到探究實驗教學中，教師要講清理論知識，合理取舍教材，做好預實驗，從而切實提高實驗課堂效率，做到有效教學。

關鍵詞 探究實驗 教學反思 質壁分離

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

“物質跨膜運輸?shù)膶嵗笔侨私贪娓咧猩锉匦抟唤炭茣谒恼隆凹毎奈镔|輸入和輸出”第一節(jié)的內容。該部分內容以細胞的結構為基礎，以滲透作用為核心概念，主線清晰。

常用的教學設計一般采用兩課時，第一課時介紹滲透現(xiàn)象，分析滲透作用的兩個條件，以此為基礎，學習動植物細胞的吸水和失水。通過回憶以哺乳動物紅細胞為材料制備細胞膜的實驗，分析水分進出細胞的狀況，結合細胞膜的功能，得出哺乳動物的紅細胞的細胞膜相當于一層半透膜，水分通過滲透作用進出紅細胞。教師結合成熟植物細胞的結構特點，聯(lián)系前面兩個實驗，引導學生提出有探究意義的問題。如成熟的植物細胞的原生質層相當于一層半透膜嗎？

第二課時按照探究實驗的一般流程開展實驗。使用紫色洋蔥鱗片葉外表皮作為實驗材料，提供清水、質量濃度分別為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。教師引導學生觀察質壁分離及復原、質壁分離不復原、質壁分離自動復原的實驗現(xiàn)象，得出實驗結果，分析實驗結論，提出進一步探究的課題。最后，介紹物質跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗⒖偨Y出生物膜具有選擇透過性的特點。本節(jié)課的教學主線見圖1。

盡管教學設計合理，教學主線清晰，但就課后練習情況、學生的訪談、實驗的操作過程、實驗的結果而言，有很多需要反思、探索和改進之處。如實驗過程中出現(xiàn)學生用0.3 g/mL的蔗糖溶液質壁分離現(xiàn)象不明顯，0.5 g/mL的蔗糖溶液加清水后仍復原等現(xiàn)象;學生在課后練習對水分滲透方向和溶液濃度的關系判斷依然出現(xiàn)錯誤、質壁分離圖像判斷不清……因此，筆者對本課題教學進行如下反思。

1 挖掘理論知識，講清思維疑點

教學中，教師往往通過滲透裝置，圍繞“問題探討”的3個問題，引導學生分析滲透作用的兩個條件——半透膜和濃度差。學生會有這樣的疑惑：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，從而導致漏斗內液面上升，而生活俗語是“水往低處流”，為何此處“水往高處（濃度）走”？學生的疑惑體現(xiàn)在練習上，就是判斷水分滲透方向和溶液濃度的關系時，出現(xiàn)錯誤。教師如在此知識點處進一步闡釋，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，而從水分子相對含量的角度分析，水分子依然是順相對含量流動。通過教師的闡釋，學生理解了生活俗語和所學知識點并不相悖，理清了問題的本質，有效地將先前存在的概念轉變?yōu)榭茖W概念。

講解動物細胞的吸水和失水時，師生共同分析出動物細胞的細胞膜與滲透裝置中的玻璃紙類似，都是半透膜。學生會想當然地認為，動物細胞的細胞膜和玻璃紙一樣，是以孔徑的大小為標準來控制物質的進出。教師不妨此處稍作引申，聯(lián)系細胞膜控制物質進出的功能，即細胞需要的營養(yǎng)物質可以從外界進入細胞，細胞不需要的或者對細胞有害的物質不容易進入細胞。這樣，學生可以認識到：細胞膜作為半透膜，其控制物質進出的標準不是分子大小，而是細胞自身的需要，細胞可以根據(jù)自身的需要主動轉運某些物質進出細胞。

適當?shù)赝诰蚶碚撝R，并不是增加知識點的難度，而是通過進一步的解釋、引申、拓展，引導學生更加接近現(xiàn)象后隱藏的本質，幫助學生形成科學的知識體系。

2 合理“提出問題”，有效取舍教材

作為高中生物第一個探究實驗，引導學生提出有探究價值的問題至關重要。教材所給案例為：“原生質層相當于一層半透膜嗎？”如果原生質層相當于一層半透膜，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，植物細胞就會失水，液泡變小;在清水中，植物液泡會吸水，液泡變大。按照這樣的思路，教師引導學生設計實驗方案，進行實驗，觀察液泡大小、原生質層的位置、細胞大小，從而得出“原生質層相當于一層半透膜”的觀點，進而分析出植物細胞也是通過滲透作用吸水和失水。

實際上，學生進入實驗室進行實驗操作時，會發(fā)現(xiàn)，在顯微鏡下整個細胞充滿紫色，觀察不到細胞膜、液泡膜及兩者之間的細胞質，即使發(fā)生質壁分離的細胞，原生質層位置的變化也根本看不出來。實驗操作結束，學生很難接受“原生質層相當于一層半透膜”的觀點。教師從學生的思維和實驗現(xiàn)象可觀察的角度出發(fā)，有效地取舍、替換教材內容。如提出：植物細胞的細胞壁對其吸水和失水有無影響？植物細胞是否像動物細胞一樣失水皺縮，吸水膨脹？這樣的問題應該更加合理，更接近學生認知。觀察時，學生記錄液泡的大小、顏色的深淺、細胞的大小，這樣的結果更具有可觀察性。

實驗教學中，教師會經常陷入兩難境地：教師希望以達成相應的知識目標為主要教學目的，通過學生動手操作和觀察，幫助學生建立科學的概念和知識體系。而探究實驗教學中存在各種不確定性，學生也有其思維自主性。因此，預設的教學目標與不可完全預知的探究過程時常矛盾對立。教師應依據(jù)探究實驗的實際情況，對教材做出合理的取舍，對教學內容做出必要的微調，而不是依照預設的教學思路，強行地向學生灌輸知識。

3 做好預實驗，記錄實驗現(xiàn)象

在進行“探究植物細胞的吸水和失水”實驗中，使用0.3 g/mL的蔗糖溶液進行實驗時，大部分學生小組并未觀察到質壁分離現(xiàn)象，而少部分學生觀察到邊角處液泡有些微的收縮;使用0.5 g/mL的蔗糖溶液質壁分離現(xiàn)象明顯，加清水后視野中大部分細胞復原;用0.03 g/mL的KNO3溶液10 min內未出現(xiàn)自動復原的現(xiàn)象。分析實驗失敗的原因，有學生操作不當之處，如制作洋蔥紫色鱗片葉外表皮臨時裝片時，滴加清水較多，導致蔗糖溶液被清水稀釋;引流法操作不當，蔗糖溶液并未被吸引或者沒有重復吸引，導致細胞并未浸潤在蔗糖溶液中;顯微鏡使用不熟練，只觀察位于材料中心的細胞，不會移動裝片，變換視野，而首先發(fā)生質壁分離的細胞往往是位于材料邊緣的細胞。也有配制溶液的因素，蔗糖溶液數(shù)天內反復使用，沒有及時更換，效果變差。更有教師的因素，實驗前沒有進行預實驗，對學生可能出現(xiàn)的錯誤完全沒有預想。課后筆者設置了不同濃度的蔗糖溶液、KNO3溶液進行實驗，并增加了NaCl溶液進行比較，制作相應的裝片，觀察質壁分離程度，分析實驗操作的難度和所需時間。每個裝片觀察10個視野，重復3次，結果見表1～3。

蔗糖溶液是質壁分離實驗選用的經典試劑。用適宜濃度的蔗糖溶液處理植物細胞，質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，最后原生質體縮成一團;形成的質壁分離現(xiàn)象穩(wěn)定，學生可以觀察到質壁分離的整個進行過程。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，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，質壁分離所需時間少，原生質體很快縮成一團，現(xiàn)象明顯，加清水后很快復原。選用0.03 g/mL、0.05 g/mL的KNO3溶液，則會發(fā)生自動復原現(xiàn)象，但所需時間過長，復原不徹底。根據(jù)預實驗的情況，筆者把自己操作過程中選取的試劑、相應的濃度、各步驟所需時間、難易程度、遇到的問題、可能出現(xiàn)的錯誤等作好記錄，并與同一年級的其他生物教師分享，從而有助于教師合理選取實驗內容，有助于學生提高動手操作能力和實驗成功率。

實驗課教學的出發(fā)點是希望學生能夠通過動手操作、小組合作等方式，來加深對教材理論知識的理解、提高自身實驗操作能力、培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。實際教學中，如果教師只備課不做預實驗;照本宣科，不根據(jù)學生的思維和實驗中出現(xiàn)的問題變換教學思路;學生學習心態(tài)過于放松，實驗操作中各種操作錯誤頻出，這樣的實驗課就成了走過場，不僅沒有達到應有的效果，還造成人力、財力、教學時間的浪費。鑒于此種情況，教師應講清理論知識，合理取舍教材，做好預實驗，從而切實提高實驗課堂效率，真正做到有效教學。