“觀察溶液濃度的大小對植物吸水的影響”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與優(yōu)化

秦偉艷

摘要：本文通過對實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果的一系列改進(jìn)和優(yōu)化，達(dá)到使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，實(shí)驗(yàn)過程更嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出過程更符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)等目的。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)改進(jìn)；材料；方法；過程；結(jié)果

中圖分類號：G633.91文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1992-7711（2020）06-0145

“觀察溶液濃度的大小對植物吸水的影響”是蘇科版初中《生物學(xué)》七年級上冊第四章第2節(jié)中的探究實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)是幫助學(xué)生理解植物細(xì)胞吸水和失水原理的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)不僅可以幫助學(xué)生形成“細(xì)胞失水和吸水”等概念，還可以培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)思維”和“科學(xué)探究”等重要的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。這部分內(nèi)容是教學(xué)中的難點(diǎn)。基于初中生的認(rèn)知特點(diǎn)，筆者對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了部分優(yōu)化和改進(jìn)。

一、實(shí)驗(yàn)材料的改進(jìn)

原教材中選取的實(shí)驗(yàn)材料為蘿卜的根。植物主要通過根從土壤中吸收水分，有些植物也可以利用葉吸收水分，另外水分在植物體內(nèi)也可以在不同的細(xì)胞之間進(jìn)行運(yùn)輸。這些水分吸收或者運(yùn)輸?shù)脑砼c根從土壤中吸收水分的原理相同。因此，為了讓學(xué)生能夠更靈活地運(yùn)用該原理，在選取實(shí)驗(yàn)材料的時(shí)候，筆者除了選取了蘿卜的根，還選用了白菜的葉、芹菜的莖等部位。這樣做，不僅可以提高實(shí)驗(yàn)的信度，還可以避免學(xué)生對該原理的片面理解。

二、實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)

1.對蘿卜的處理

教材中對蘿卜的處理方式是切取大小粗細(xì)相等的兩根長條。在實(shí)際的操作中，學(xué)生因動手能力的差異，往往會出現(xiàn)切取的蘿卜粗細(xì)、長短不一以及由于切取部位的不同而造成的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的現(xiàn)象不明顯等問題。這些操作上的失誤和差異既不利于學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)也可能會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偏差。因此，筆者選取用打孔器切取蘿卜的方法。如圖1所示，用打孔器沿蘿卜段四周相同部位切取蘿卜條。該處理方法可以避免上述問題的出現(xiàn)。（效果如圖2）

2.蘿卜條的數(shù)量

教材中選取兩根蘿卜條實(shí)驗(yàn)。由于本實(shí)驗(yàn)需要測量蘿卜條實(shí)驗(yàn)前后長度的變化，如果蘿卜條數(shù)量少容易造成實(shí)驗(yàn)誤差過大。因此在實(shí)驗(yàn)的過程中將蘿卜條的數(shù)量從2條增加到12條，最后通過測量計(jì)算出每組蘿卜條的長度平均值，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更精確，實(shí)驗(yàn)結(jié)論更有說服力。

3.容器的改進(jìn)

在本實(shí)驗(yàn)中筆者將燒杯改用為錐形瓶。錐形瓶底大口小，直徑較小的瓶頸處液面高度變化比燒杯易觀察，使實(shí)驗(yàn)效果更明顯。

4.對照實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化

教材中的實(shí)驗(yàn)用濃鹽水和清水兩組進(jìn)行對照，通過硬度、長度等的變化說明結(jié)論。在觀察蘿卜萎蔫的過程中并沒有將蘿卜自身水分的散失考慮在內(nèi)。實(shí)驗(yàn)優(yōu)化后將增設(shè)一組空白對照，即在空白錐形瓶中放入蘿卜條，通過這一組對照的設(shè)置讓實(shí)驗(yàn)更加嚴(yán)密，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探索時(shí)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的作風(fēng)。

5.減小誤差的幾處改進(jìn)

實(shí)驗(yàn)誤差不可避免，但是可以通過一些方法的改進(jìn)減小誤差。例如實(shí)驗(yàn)蘿卜條數(shù)由 2條增加至12條；實(shí)驗(yàn)組數(shù)由2組（濃鹽水和清水組）增加至3（濃鹽水、清水、空白對照組）組再增加至5組（空白、清水、淡鹽水、濃鹽水、較濃鹽水）；蘿卜條用打孔器制備以保證每個蘿卜條的大小粗細(xì)一樣；為防止水分蒸發(fā)帶來的影響，可以將錐形瓶口用保鮮膜扎緊等。（如圖3、4）

三、實(shí)驗(yàn)過程的優(yōu)化

在實(shí)驗(yàn)過程中，除了設(shè)置空白、清水、濃鹽水等溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)外，還需要對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行再探究，對實(shí)驗(yàn)的溶液濃度進(jìn)行梯度化處理。因七年級學(xué)生還沒有溶液濃度的概念，因此在實(shí)驗(yàn)的過程中使用空白、清水、淡鹽水、濃鹽水、較濃鹽水等模糊性詞語，以示各溶液在濃度上存在的差異。

1.實(shí)驗(yàn)過程

（1）取新鮮的蘿卜（白菜、芹菜），用打孔器切取大小粗細(xì)相等的蘿卜條12根，測量它們的長度并記錄下來。（2）將蘿卜條平均分為三組，分別放入盛有等量清水、濃鹽水和空的錐形瓶中。（3）錐形瓶口用保鮮膜包住，并用橡皮筋扎好。錐形瓶液面作好標(biāo)記。（4）一段時(shí)間后，取出蘿卜條，用手捏一捏，感受它們的硬度，再用尺測量它們的長度。

2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

（1）清水中的蘿卜條變硬、變長。錐形瓶中液面下降。（2）濃鹽水中蘿卜條變軟、變短。錐形瓶中液面上升。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

蘿卜條在清水中吸水，在濃鹽水中失水。

4.再探究實(shí)驗(yàn)

（1）另配置淡鹽水和較濃鹽水。（2）將蘿卜條8條平均分為兩組，分別放入盛有淡鹽水和較濃鹽水的錐形瓶中。（3）錐形瓶口用保鮮膜包住，并用橡皮筋扎好。錐形瓶液面作好標(biāo)記。（4）一段時(shí)間后，取出蘿卜條，用手捏一捏，感受它們的硬度，再用尺測量它們的長度

5.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

（1）清水、淡鹽水中的蘿卜條變硬、變長。錐形瓶中液面下降。（2）濃鹽水、較濃鹽水中蘿卜條變軟、變短。錐形瓶中液面上升。

6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

蘿卜條在低濃度溶液中吸水，在高濃度溶液中失水。

四、觀察結(jié)果的優(yōu)化

本實(shí)驗(yàn)通過觀察感受蘿卜條的硬度變化、長度變化得出相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。除此以外還可以通過觀察錐形瓶液面的變化更好地說明植物處于吸水或失水狀態(tài)。測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用表格的形式展示，各實(shí)驗(yàn)組與對照組的數(shù)據(jù)一目了然，便于得出結(jié)論。

本節(jié)實(shí)驗(yàn)課，體現(xiàn)了生物教學(xué)在做實(shí)驗(yàn)中探究學(xué)習(xí)的特點(diǎn)。通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，讓實(shí)驗(yàn)過程更科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)，各個環(huán)節(jié)間更具邏輯性，結(jié)論更具有說服力。實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化和創(chuàng)新促進(jìn)學(xué)生生物學(xué)科素養(yǎng)的提高。通過再探究活動培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。同時(shí)有助于他們形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過硬度變化感受細(xì)胞吸水和失水，通過測量長度和觀察液面高度變化加深對細(xì)胞吸水和失水的理性認(rèn)識，實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)和優(yōu)化不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也為后續(xù)學(xué)習(xí)中形成科學(xué)思維方式打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（作者單位：江蘇省太倉市明德初級中學(xué)215431）