例談改進生物實驗的三種嘗試

趙國鈞

摘要：《普通高中生物新課程標準（實驗）》明顯增加了實驗教學的內容和深度，對高中生物實驗室建設提出了新的要求和標準。筆者依據新課標，通過對傳統演示實驗“滲透現象”的改進，實現了由演示向分組、驗證向探究、課內向課外、共性向個性、結果向過程的轉變，從而培養了學生的創新精神。

關鍵詞：新課標；改進實驗；培養創新精神

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）19-028-1

生物學是一門以實驗為基礎的學科，學生的很多能力與科學素養都要通過實驗來培養和提高。《普通高中生物新課程標準（實驗）》對實驗部分進行了重要調整，可以說，實驗內容的大幅增加和實驗課程目標的提升，是生物新課標體系最為顯著的特征之一。與傳統教學大綱相比，新課標下高中生物實驗要求實現了由演示向分組、驗證向探究、課內向課外、共性向個性、結果向過程的轉變。

高中必修一教材第4章第1節《物質跨膜運輸的實例》中，以滲透現象作為基礎知識鋪墊，該實驗主要以一套實驗裝置展示實驗過程，讓學生通過觀察實驗現象，思考問題，理解滲透作用所需的條件。這是一個傳統的演示實驗，缺乏具體的更明顯的對照試驗，學生僅僅通過觀察思考再加上老師的講解得出結論，難免有些突兀和牽強。如果能將這個實驗進行改進和補充，從一套裝置改進成四套裝置，增加對照試驗，讓學生親自動手操作，進行小組討論，通過具體的探究，達到共識，得出結論，這樣就能從分發揮學生的主動性，促使學生順理成章地完成植物細胞通過滲透作用吸水和失水的知識體系的構建，并且培養學生的創新精神。

改進1：

由于清水、蔗糖溶液均為無色透明的液體，在透明玻璃儀器中觀察溶液液面的高度及其變化，對比不明顯，結果不容易觀察到，所以，可以用紅墨水將某種溶液染成紅色，增加對比度，使實驗結果便于觀察。非常簡便的一個操作就可以大大增強實驗的效果，讓學生體會到創新并不是遙不可及的事情，只要平時稍作思考就可以實驗，給學生以思維上的啟迪。

改進2：

針對教材中傳統的單一演示實驗效果，將其改成演示和分組相結合。由教師的演示實驗和學生的分組實驗完成“滲透作用條件”的探究。首先由老師演示向長頸漏斗內加紅色清水、向燒杯內加無色濃蔗糖液及標記漏斗內起始液面的實驗，然后由各大組的四個小組分別完成“漏斗封口為玻璃紙、內為紅色蔗糖液、外為清水”的實驗、“漏斗封口為玻璃紙、內為紅色蔗糖液、外為等濃度無色蔗糖液”的實驗、“漏斗封口為氣球膜、內為紅色蔗糖液、外為清水”的實驗、“漏斗封口為多層紗布、漏斗內當場注紅色蔗糖液”的實驗。

小組合作進行探究實驗，組織學生交流觀察到的實驗現象，各個小組派一代表匯報實驗現象，通過改進后的對照實驗培養學生探究未知領域的積極態度和熱情。設置不同的對照試驗，引導學生分析比較四個實驗。由第一組實驗可判斷水分子能否通過半透膜？引出滲透作用的概念：水分子通過半透膜的擴散。由第一組實驗可得出發生滲透作用水分子的總體擴散方向為從濃度低的一側向濃度高的一側。由第一、第三、四組實驗可得出發生滲透作用的條件之一為半透膜。由第一、第二組實驗可得出發生滲透作用的條件之一為半透膜兩側的溶液濃度差。接著自然節能總結滲透作用的相關知識。通過分析比較實驗，歸納總結滲透作用的概念和條件，構建滲透作用模型，體會實驗的單一變量原則和對照原則，培養學生科學的實驗態度和創新精神。

該方法的創新之處是：增設“探究滲透作用發生條件”的實驗，使學生了解滲透作用發生的條件，再根據后面實驗中觀察到的植物細胞在低濃度、高濃度溶液中發生吸水和失水現象，為最后生成“成熟的植物細胞與外界溶液可以構成滲透系統”這樣的結論，搭建思維發展的輔橋。

改進3：

由于在顯微下無法觀察到植物細胞滲透吸水和失水過程中，細胞壁是否有伸縮性，針對這一難點，可以增設“蘿卜條的滲透吸水和失水”實驗。

具體操作為：引導各小組學生用一打孔器分別打出兩個粗細一樣的蘿卜條，并分別放入A液（濃鹽水）、B液（清水）中，一段時間后，將處理后的蘿卜條重新塞回原打孔器（與處理前進行比對）。這樣操作現象直觀明顯，效果好。當然沒有打孔器的時候，也可以通過用尺測量蘿卜條長度的變化來代替，但是效果欠佳。

引導學生根據觀察到的蘿卜條失水、吸水的現象，嘗試提出問題。由上述實驗現象，學生提出問題：比如A、B兩種溶液分別是何種溶液？植物細胞在什么情況下失水，又在什么情況下吸水？植物細胞失去的水來自植物細胞的哪個結構？讓學生根據已學內容及前面觀察到的滲透作用實驗現象或生活經驗，試著對問題作出假設。學生作出假設：植物細胞失去的水來自液泡；植物細胞在高濃度溶液中失水，在低濃度溶液中吸水。從現象引發學生思考，培養學生發現問題的能力，并能從已有的信息中獲得新的啟迪。

其創新之處為：增設了“蘿卜條吸水和失水實驗”，引導學生從宏觀到微觀對植物細胞的吸水和失水進行設問和假設，使學生深有感觸地從宏觀層面上直觀地有效地理解知識，很好地實現了教學過程中難點的突破。本實驗利用生活中常見的材料進行科學實驗，特別是進行課本上沒有的補充實驗，激發了學生興趣和探究熱情。

以上的實驗改進，創新了實驗教學內容，使用了新的實驗材料，創新了實驗設計和實驗方法，拓展了實驗內容，從而降低了學生實驗的難度，有效促進了教學目標的達成。

[參考文獻]

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