简议验证性实验与探究性实验间对比联系

蔡月玲

【摘 要】生物实验一般分为两类，一类是验证性实验，另一类是探究性实验，验证性实验与探究性实验两者有着本质的区别，而在生物科学的研究过程中它们之间又是密不可分的。这次我们通过“植物细胞的吸水和失水”的实验从过去的验证性实验，过渡到现阶段的探究性实验，详细解说两者之间的对比联系。

【关键词】验证性实验；探究性实验；植物细胞的吸水和失水

一、验证性实验与探究性实验内涵

实验是科学探究的基础，生物实验一般可以分为两类，一类是验证性实验，另一类是探究性实验。验证性实验是指对研究对象有了一定了解，并形成了一定认识或提出了某种假说，为验证这种认识或假说是否正确而进行的一种实验。验证性实验是为了培养学生的实验操作，数据处理等其他技能，學生们检验一个已知的结果是正确的，例如观察植物细胞的质壁分离与复原实验，根据实验要求所获得的结果（是否出现质壁分离和复原的现象）来验证实验原理。长期以来，在中小学实验教学中，由于受传统应试教育思想的影响、制约，传统的中小学实验教学思想片面地把实验教学仅仅当作知识传承的工具和技能训练的工具。

探究性实验是对未知的结论进行探求，课程的目的是为了能充分调动学生的学习主动性、积极性和创造性，并把所学得的基础医学知识综合地应用于课题的立项、设计、实施、结果分析和论文撰写。探究性实验是通过实验来回答一个感兴趣的问题，激发学生的好奇心，培养科学探究能力，例如探索蔗糖溶液质量浓度与植物细胞发生质壁分离和分离现象的关系，预测植物细胞细胞液的浓度等等。探究性实验教学，是在教师的引导下，学生参与实验教学的过程，包括学生对所观察到的现象引发兴趣，产生疑问，提出假设，进而设计新的实验方案，通过对不同实验方案所产生的自然现象的观察、对比、分析、思考，借助对实验数据的计算、分析，然后证实或证伪假设，得出科学结论等一系列实验、质疑、分析、思考的过程。

二、验证性实验和探究性实验实例

在十多年前，植物细胞的吸水和失水的实验就已经作为学生分组进行的验证性实验，并告诉了学生紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞在质量浓度为30%的蔗糖溶液中会发生失水现象，液泡缩小，水分流出；在清水当中会发生吸水现象，液泡变大，细胞膨胀。学生进行实验就是验证这个已知结果的现象。

新课程下，本实验变为未知结论的探究实验，实验目标定为：1.进行植物细胞失水和吸水的探究，观察植物细胞的质壁分离和复原。2.说明植物细胞失水和吸水的条件。并且验证“原生质层相当于一层半透膜”这一假设。给予了实验原理：1.当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了质壁分离。2.当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入细胞液中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，使植物细胞逐渐发生质壁分离的复原。学生通过实验原理和实验目标，作出假设，细胞在什么情况下吸水？什么情况下失水？这与外界溶液浓度有什么关系？然后根据作出的假设制定计划，而这个推测需要通过实验来检验。列出具体实验所需的材料器具：1.材料紫色的洋葱鳞片叶；2.用具刀片，尖头镊子，滴管，载玻片，盖玻片，显微镜，吸水纸；3.试剂质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液，清水。以及方法步骤：（1）制作洋葱鳞片叶外表皮的临时装片——用滴管在载玻片中央滴一滴清水。用镊子撕取一小块颜色较深的洋葱鳞片叶外表皮，将这块表皮放在载玻片中央的清水滴中展平。用镊子夹起盖玻片，将盖玻片的一边先接触载玻片上的水滴，然后轻轻地盖在水滴上。（2）观察洋葱表皮细胞——将低倍镜对准通光孔，调节反光镜和光圈，获得明亮的视野。把做好的装片放在载物台上观察，直至获得清晰的影像。（3）观察质壁分离——取下临时装片，水平地放在桌上。用滴管从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引。重复上述操作，使洋葱鳞片叶表皮浸润在蔗糖溶液中。用低倍镜观察蔗糖溶液中细胞的变化。（4）观察质壁分离的复原——取下临时装片，水平地放在桌上。从盖玻片的一侧滴入1～2滴清水，在另一侧用吸水纸吸引，以吸去蔗糖溶液。这样重复几次，盖玻片下的洋葱表皮又浸润在清水中。仍用低倍镜观察，看洋葱表皮细胞又发生了什么变化。学生通过计划的实施，将观察到的结果记录下来，并通过分析实验与自己的预期是否吻合，是否支持所做的假设，并作出解释，最后得出结论。并且可以在此基础上进一步探究。

通过洋葱外表皮细胞吸水和失水实验的原理，可以进一步深化探究洋葱表皮细胞的细胞液的浓度范围，将已给浓度的蔗糖溶液（30%的蔗糖溶液）做稀释处理，成一组浓度梯度的溶液，对不同浓度的蔗糖溶液进行质壁分离实验，并且设置一个不加蔗糖液的空白对照（用清水浸泡洋葱外表皮，没有发生质壁分离现象），通过对不同浓度的蔗糖溶液进行实验，找出中间点，看洋葱外表皮细胞介乎分离和不分离之间的最小范围，就是洋葱表皮细胞的细胞液的浓度范围。

三、验证性实验与探究性实验联系

验证性实验与探究性实验两者有着本质的区别，而在生物科学的研究过程中它们之间又是密不可分的。探究性实验的结论并不是都是已知的，有些假设本身不是结论，只是一种预测。在探索研究对象的过程中，对未知的实验目标必然提出假设或猜想，必然要通过验证性实验证明假设是否正确，才能得出结论。探索性实验是带有尝试性，但仍然有一定目标和方向，只是没有验证性实验那么具体。

总之，生物学是一门以实验为基础的学科，它需要我们每一位生物教师充分利用实验的教育功能，引导学生积极主动地参与实践活动，学会观察与实验，进而学会学习，真正成为学习的主体，从而提高学生的和能力，达到生物学实验教学的教育目标。

【参考文献】

[1]中华人民共和国教育部制订.初中生物新课程标准，1

[2]中华人民共和国教育部制订.高中生物新课程标准，1

[3]郭国维.推进中小学实验教学思想和实验教学方式的变革构建探究性实验教学体系.实验教学与仪器，2008总第243-244期，5

[4]广东省教育厅教研室编，生物实验册必修一“分子与细胞”，33

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