例谈高中生物探究性实验教学

雷玉婷

【摘 要】探究性学习可以使学生通过自己的主动探索来获取知识。将课本中的验证性实验设计为简单的探究性实验，符合学生的实际，也是当前学校条件可以实现的。笔者对高中生物一个重要的验证性实验“观察植物细胞的质壁分离和复原实验”进行了改进，实施了探究性实验教学设计并进行了教学实践和分析，旨在探讨如何培养学生的实验操作技能和探究能力。由此可以得出结论：开展探究性实验教学，既能通过规范的实验操作培养学生的实验操作技能，又能培养学生的综合探究能力并树立实事求是的科学态度。学生对实验观察到的现象进行讨论和分析能够更好地发挥探究性学习的实效。

【关键词】高中生物 探究性试验

生物学是一门自然科学，也是一门实验科学，生物学中的理论知识往往是通过对大量的生物现象和实验结果的综合分析而得出的。实验不仅能使学生直接接触生物，还能让其仔细研究生命现象，充分调动学生的学习积极性，培养学生对实验原理的理解能力和积极思维能力，能够对实验结果做出正确的分析和解释，从中培养学生实事求是的科学态度。

一 关于探究性实验教学

探究性教学是以探究为基本特征的一种教学活动形式，能改变教师的“自我中心”，促使教师和学生在探究中“自我发展”。探究性实验教学能将实验和主动探究有机地结合起来，是教师根据教学内容和学生的学习情况比较，切合实际的提出命题或创设若干条件，学生进行开放性实验并从中发现现象，经过分析讨论得出结论的教学方法。

二 “细胞的质壁分离和复原实验”的设计分析

探究实验模式为从实验原理出发设计实验。教师首先提出需要学生研究的问题，然后由学生自己设计实验并进行实验验证，再由学生共同分析实验结果，进行交流和表达，最后得出结论。在高二年级生物科的教学中，本人选取了生物课本中“观察植物细胞的质壁分离和复原”这一实验，作为验证性实验改为探究性实验的尝试。本实验的实验原理是：一个成熟的植物细胞的原生质层具有选择透过性，细胞液具有一定的浓度，将它放入一定浓度的溶液中就能构成一个渗透系统而发生渗透作用。学生通过对课本中有关内容的学习，能够得出水分子总是从低浓度向高浓度处扩散的结论。本次实验设计是希望通过对原理的分析，围绕渗透的条件来创设探究性学习的情境。

1.探究的主要思路及目的

质壁分离和复原实验中所用的材料是紫色洋葱鳞片叶、0.3g/mL的蔗糖溶液和清水。紫色洋葱鳞片叶作为观察材料，当滴加0.3g/mL的蔗糖溶液时细胞就会渗透失水，从而发生质壁分离；几分钟后再滴加清水，细胞又会渗透吸水，从而发生质壁复原。针对这个实验可以提出许多问题，比较具有代表性的如：蔗糖溶液的浓度为什么是0.3g/mL？能否用其他浓度的蔗糖溶液代替？这两个问题可以激发学生探究质壁分离和复原最佳材料选取的想法。

2.实验方案设计及探究思路

第一，设计方案。针对“能否用其他浓度的蔗糖溶液代替0.3g/mL的蔗糖溶液”这个问题，我们设计了第一组对照实验：在这组实验中，所用的实验材料仍为紫色洋葱鳞片叶、蔗糖溶液，只是将蔗糖溶液的浓度改换了一下。为了使实验现象区分得较为明显，所选用的溶液浓度差别较大，分别为0.1g/mL、0.3g/mL、0.5g/mL和0.7g/mL。通过各实验对比得出结论。

第二，材料准备。需要准备好以下材：新鲜洋葱、0.1g/mL蔗糖溶液、0.3g/mL蔗糖溶液、0.5g/mL蔗糖溶液、0.7g/mL蔗糖溶液、清水、显微镜、吸水纸、载玻片、盖玻片。

3.研究过程及其实验方法

根据“能否用其他浓度的蔗糖溶液代替0.3g/ml的蔗糖溶液”的疑问，本次实验分别选择了0.1g/mL、0.3g/mL、0.5g/mL和0.7g/mL的四种不同浓度的蔗糖溶液。实验后总结如下：在0.1g/mL的蔗糖溶液中，细胞质壁分离后能够发生复原，说明细胞在此溶液中能够存活，但是只有轻微程度的分离，观察现象不明显，不宜选用。在浓度为0.5g/mL和0.7g/mL的蔗糖溶液中，质壁分离程度明显，但是都不能够发生复原，说明细胞在此溶液中已经死亡，因此也不宜选用；只有在0.3g/mL的蔗糖溶液中，质壁分离程度明显，说明细胞在此溶液中能够存活，也能够发生复原，适宜选用。因此，总结实验结论为：为了观察质壁分离复原现象，不可以采用0.5g/mL或0.7g/mL的蔗糖溶液，而0.1g/mL的溶液由于分离现象不明显且用时太长，所以最好选用0.3g/mL的蔗糖溶液来观察植物细胞质壁分离和复原现象。

4.实验结果分析

实验后，针对学生们提出的问题，先交由学生进行充分的讨论，再由教师作适当的指导。此次讨论的主要问题有三个。一是蔗糖溶液的浓度不同，实验的结果为什么不同；二是使用的溶液不同，实验的结果为什么不同；三是液泡的体积、颜色发生变化的原因。通过讨论和教师的指导，学生们最终认识到：当外界溶液浓度小于细胞液的浓度时，细胞就通过渗透作用吸水，就不发生质壁分离或质壁分离复原；当外界溶液浓度大于细胞液的浓度时，细胞通过渗透作用失水，就发生质壁分离；当外界溶液浓度过大时，细胞由于过度失水会导致死亡；用 30%的硝酸钾时，由于硝酸根离子和钾离子在细胞开始失水的过程中被选择吸收到细胞内，使细胞液浓度增大，因而又导致细胞吸水，所以发生的是质壁分离后自动复原。

三 教学反思

探究实验的目的并不在于得到全班学生统一的结果，而重在使学生真正参与探究过程，在实践中获得具体的经验体会，让学生懂得科学的探究方法，培养严谨的科学态度，让他们的创新意识得到发挥，这可以让学生受益终身。从本次实验案例中我们发现，探究式教学使学生成为知识的探索者，而不是消极的接受者，充分体现了学生是学习的主体的思想，同时有利于开发学生的智力和培养实验、观察、思维能力。学生在探究活动中感受到成功带来的喜悦，因而也增进了同学间的合作友谊，获得了理想的教学效果。