引問題“活泉” 助實驗“渠成”

汪新穎

摘要：本文通過教學實例講述如何聯系生活中熟知的現象提出問題、分析問題，通過開展啟發式教學引導學生合理設計實驗、實施實驗并正確處理數據，同時拓展思維，一方面將實驗從定性觀察上升到定量分析后構建數學模型，另一方面從材料、試劑的選擇與更換等角度鼓勵學生進行實驗再探究，從而更好地理解原生質層相當于一層半透膜的含義，最終聯系實際生產生活，學以致用。

關鍵詞：生物學科 實驗教學 科學探究能力

生物學科是一門研究生命現象和活動規律的自然科學。新課程標準將提高學生的科學素養作為課程標準實施的核心任務。而探究性實驗教學可以從多角度培養、提高學生的思維和綜合能力。

同時，探究性實驗在高考中占據不小的分量，這要求學生真正地理解實驗目的和原理，通過設計實驗，動手操作實驗，進行正確的評價與分析，最終達到學以致用。教師可在實驗教學中借助于假說演繹、模型構建等科學方法綜合提升學生能力，摒棄機械的重復實驗步驟的被動式學習，讓學生在一個承前啟后和開放的過程中主動獲得知識，在探索中形成思想、方法和情感，并且注重與科學技術的密切聯系。下面以人教版必修一第四章的實驗——“探究植物的吸水和失水”實驗為載體展開分析。

一、課前準備：從熟知現象出發，化抽象為具體

學生聯系實際生活，交流討論生活中常見的植物吸水和失水的現象，這些常見的現象引發了學生的好奇心理。接著教師進行“蘿卜的失水”演示實驗：事先將新鮮的蘿卜切成大小相同的兩小段，用記號筆標上1、2，用小刀分別在兩段蘿卜中間切出一個小口，1號小孔加兩小勺食鹽，2號小孔不做任何處理。

學生預測實驗現象后發言，自然引入課題。

二、課內研討：以有效提問引入探究性實驗

（一）提出問題

根據實驗演示，學生提問：為什么加鹽后會有水分？水從哪里來？

（二）作出假設

教師評價學生的問題，指出這是一個好的問題，有研究價值。對于剛接觸細胞結構的高一學生而言，他們容易想到細胞膜和液泡膜是半透膜，但難以直接過渡到原生質層相當于半透膜這個層次。所以，教師利用課件展示植物細胞的結構及原生質層與細胞壁的位置，讓學生分析后做出假設： 小孔內的水分來自細胞內，因為加鹽后外界溶液濃度增大，水從液泡中出來，可以通過觀察液泡體積的變化來判斷細胞是在吸水還是在失水。

（三）設計實驗

小組成員分工合作討論各自實驗方案：

（1）實驗自變量、因變量是什么？

（2）如何控制自變量和無關變量，檢測因變量？

（3）實驗對照如何設置？設置實驗對照應該注意哪些事項？

（4）實驗結果預計如何？

教師課件展示實驗步驟，評價實驗方案，解釋引流法操作。

（四）進行實驗，記錄實驗現象

（五）討論交流，得出結論

教師上傳部分同學前后三次鏡檢的圖片，重點分析滴加蔗糖溶液后出現的變化及其原因，提出質壁分離和復原的概念。同時展示實驗現象不明顯的圖片，只有學生真正動手實驗，他們才會發現更多問題，討論交流原因，如：蔗糖溶液濃度不夠;蔗糖溶液沒有擴散到位，時間不夠;細胞活性不大等等。此時回憶哺乳動物成熟紅細胞吸水與失水的過程屬于滲透現象。通過類比學習，學生能更好地理解成熟的植物細胞相當是一個滲透裝置，原生質層相當于一層半透膜。通過自己動手操作，學生更好地理解了課前實驗中蘿卜細胞失水的原理，也能基本理解課本上提到的農業生產中施肥過多導致的“燒苗”現象。

（六）課內延伸，再探究

通過實驗，學生掌握了植物吸水和失水的一般原理，在感受科學探究的一般過程后進行反思。

（1）實驗試劑為什么選擇0.3 g/mL蔗糖溶液？換成其他濃度或其他溶質行不行？如0.6 g/mL蔗糖溶液、KNO3溶液、葡萄糖溶液、鹽酸。請說出原因。

（2）實驗材料選擇洋蔥鱗片葉外表皮的優點在哪兒？如果內表皮可以做實驗，那么該如何設計實驗？

再次設疑，進行再探究。

（1）探究不同濃度的蔗糖溶液對植物細胞吸水與失水的影響。

（2）探究尿素溶液、KNO3溶液對植物細胞吸水和失水的影響。

（3）探究洋蔥鱗片葉內表皮作為實驗材料的實驗方案設計。

學生思考，設計實驗方案，討論交流后相互評價，教師點評分析。

上述實驗的展開，不僅加深了學生對教學內容的理解，還可以培養他們遷移知識的能力，讓質疑和探究成為學生學習的內在需要，促使課堂教學的動態生成。總之，實驗是培養學生思維和實踐能力的重要途徑， 通過對問題的挖掘和探究，拓展其外延和內涵，縱向深入，橫向聯系，研究新問題，讓學生深入理解科學研究的一般方法。

三、課后發散：拓展實驗思維，構建生物模型

當學生完成拓展性實驗后，教師繼續點撥，提醒學生：實驗過程中學生并不是一直在觀察目鏡，所以在滴加蔗糖溶液20秒甚至30秒后，細胞變化不明顯。如果想持續監測，那該怎么辦呢？教師可以進入課內延伸，引出目鏡測微尺。教師通過介紹目鏡測微的作用，以模式圖解釋，通過測量和計算可以持續觀察植物細胞失水的情況，了解質壁分離的程度，同時展示相關數據表格，繪制的數學模型圖（圖1）。

教師還可以借助于信息化手段，將手機支架固定在顯微鏡上，拍攝整個實驗過程的視頻，后用視頻處理軟件加速后，可以明顯看到細胞的動態變化，加深學生的印象。課程的最后學生觀看圖片資料，能理解實際農業生產中關于植物吸水和失水原理的應用。

四、教學反思

本節課的創新點：通過蘿卜失水的直觀實驗現象自然引出問題，結合細胞結構嘗試做出回答，相對于直接提出原生質層相當于一層半透膜而言，這降低了難度。在探究實驗的設計過程中，從材料和試劑兩個方面逐步引導，鼓勵學生大膽設計。對于實驗過程中出現的問題，教師及時分析評價并做適當程度的延伸。通過本節課的學習，學生掌握了科學探究的一般步驟，從觀察現象、提出問題到在假設的基礎上設計實驗、操作后分析實驗結果，最終在表達與交流中體會科學探究中蘊含的理性思維。對實驗中出現的問題積極反思，小組合作討論，為下一步的探究奠定基礎。

結語

總的來說，實驗教學是新課程體系的重要組成部分。在平日的教學中，我們應借助于實驗教學，多方面培養學生的科學探究能力，同時也可以將現代信息技術融合到傳統實驗教學中，豐富實驗內容，提高實驗效率。如我校配備了數碼顯微互動實驗室，它是一種借助于網絡技術的全新教學模式，教師可以通過主機監控各個小組的實驗狀況，根據每組學生的具體實驗狀況進行單獨的輔導講解而不相互干擾。在對實驗現象的分析討論中，教師可以將典型的實驗結果投影在大屏幕上進行及時的評講。相對于傳統的實驗教學，數字化儀器的使用有利于教學內容的呈現，使得信息技術成為學生探究問題的有力工具，更體現了科學和技術的緊密聯系。總之，不管采取何種形式組織實驗教學，實驗都重在讓學生真正參與科學研究過程，允許學生對問題有不同看法，肯定學生提出的新思路。探究性學習盡管費時多，難控制，但有利于學生生物學科素養的提高，需要在長期的師生互動和生生交流中去貫徹、提升。

參考文獻：

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