引問題“活泉” 助實(shí)驗(yàn)“渠成”

汪新穎

摘要：本文通過教學(xué)實(shí)例講述如何聯(lián)系生活中熟知的現(xiàn)象提出問題、分析問題，通過開展啟發(fā)式教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)并正確處理數(shù)據(jù)，同時(shí)拓展思維，一方面將實(shí)驗(yàn)從定性觀察上升到定量分析后構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，另一方面從材料、試劑的選擇與更換等角度鼓勵學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)再探究，從而更好地理解原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜的含義，最終聯(lián)系實(shí)際生產(chǎn)生活，學(xué)以致用。

關(guān)鍵詞：生物學(xué)科 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 科學(xué)探究能力

生物學(xué)科是一門研究生命現(xiàn)象和活動規(guī)律的自然科學(xué)。新課程標(biāo)準(zhǔn)將提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)作為課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的核心任務(wù)。而探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以從多角度培養(yǎng)、提高學(xué)生的思維和綜合能力。

同時(shí)，探究性實(shí)驗(yàn)在高考中占據(jù)不小的分量，這要求學(xué)生真正地理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮恚ㄟ^設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，動手操作實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行正確的評價(jià)與分析，最終達(dá)到學(xué)以致用。教師可在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中借助于假說演繹、模型構(gòu)建等科學(xué)方法綜合提升學(xué)生能力，摒棄機(jī)械的重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟的被動式學(xué)習(xí)，讓學(xué)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(xué)技術(shù)的密切聯(lián)系。下面以人教版必修一第四章的實(shí)驗(yàn)——“探究植物的吸水和失水”實(shí)驗(yàn)為載體展開分析。

一、課前準(zhǔn)備：從熟知現(xiàn)象出發(fā)，化抽象為具體

學(xué)生聯(lián)系實(shí)際生活，交流討論生活中常見的植物吸水和失水的現(xiàn)象，這些常見的現(xiàn)象引發(fā)了學(xué)生的好奇心理。接著教師進(jìn)行“蘿卜的失水”演示實(shí)驗(yàn)：事先將新鮮的蘿卜切成大小相同的兩小段，用記號筆標(biāo)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(xué)生預(yù)測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后發(fā)言，自然引入課題。

二、課內(nèi)研討：以有效提問引入探究性實(shí)驗(yàn)

（一）提出問題

根據(jù)實(shí)驗(yàn)演示，學(xué)生提問：為什么加鹽后會有水分？水從哪里來？

（二）作出假設(shè)

教師評價(jià)學(xué)生的問題，指出這是一個好的問題，有研究價(jià)值。對于剛接觸細(xì)胞結(jié)構(gòu)的高一學(xué)生而言，他們?nèi)菀紫氲郊?xì)胞膜和液泡膜是半透膜，但難以直接過渡到原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜這個層次。所以，教師利用課件展示植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)及原生質(zhì)層與細(xì)胞壁的位置，讓學(xué)生分析后做出假設(shè)： 小孔內(nèi)的水分來自細(xì)胞內(nèi)，因?yàn)榧欲}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(xì)胞是在吸水還是在失水。

（三）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

小組成員分工合作討論各自實(shí)驗(yàn)方案：

（1）實(shí)驗(yàn)自變量、因變量是什么？

（2）如何控制自變量和無關(guān)變量，檢測因變量？

（3）實(shí)驗(yàn)對照如何設(shè)置？設(shè)置實(shí)驗(yàn)對照應(yīng)該注意哪些事項(xiàng)？

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)計(jì)如何？

教師課件展示實(shí)驗(yàn)步驟，評價(jià)實(shí)驗(yàn)方案，解釋引流法操作。

（四）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

（五）討論交流，得出結(jié)論

教師上傳部分同學(xué)前后三次鏡檢的圖片，重點(diǎn)分析滴加蔗糖溶液后出現(xiàn)的變化及其原因，提出質(zhì)壁分離和復(fù)原的概念。同時(shí)展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯的圖片，只有學(xué)生真正動手實(shí)驗(yàn)，他們才會發(fā)現(xiàn)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(kuò)散到位，時(shí)間不夠;細(xì)胞活性不大等等。此時(shí)回憶哺乳動物成熟紅細(xì)胞吸水與失水的過程屬于滲透現(xiàn)象。通過類比學(xué)習(xí)，學(xué)生能更好地理解成熟的植物細(xì)胞相當(dāng)是一個滲透裝置，原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜。通過自己動手操作，學(xué)生更好地理解了課前實(shí)驗(yàn)中蘿卜細(xì)胞失水的原理，也能基本理解課本上提到的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施肥過多導(dǎo)致的“燒苗”現(xiàn)象。

（六）課內(nèi)延伸，再探究

通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生掌握了植物吸水和失水的一般原理，在感受科學(xué)探究的一般過程后進(jìn)行反思。

（1）實(shí)驗(yàn)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(zhì)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(shí)驗(yàn)材料選擇洋蔥鱗片葉外表皮的優(yōu)點(diǎn)在哪兒？如果內(nèi)表皮可以做實(shí)驗(yàn)，那么該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？

再次設(shè)疑，進(jìn)行再探究。

（1）探究不同濃度的蔗糖溶液對植物細(xì)胞吸水與失水的影響。

（2）探究尿素溶液、KNO3溶液對植物細(xì)胞吸水和失水的影響。

（3）探究洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮作為實(shí)驗(yàn)材料的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。

學(xué)生思考，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，討論交流后相互評價(jià)，教師點(diǎn)評分析。

上述實(shí)驗(yàn)的展開，不僅加深了學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解，還可以培養(yǎng)他們遷移知識的能力，讓質(zhì)疑和探究成為學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在需要，促使課堂教學(xué)的動態(tài)生成?？傊?，實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生思維和實(shí)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(nèi)涵，縱向深入，橫向聯(lián)系，研究新問題，讓學(xué)生深入理解科學(xué)研究的一般方法。

三、課后發(fā)散：拓展實(shí)驗(yàn)思維，構(gòu)建生物模型

當(dāng)學(xué)生完成拓展性實(shí)驗(yàn)后，教師繼續(xù)點(diǎn)撥，提醒學(xué)生：實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)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(xì)胞變化不明顯。如果想持續(xù)監(jiān)測，那該怎么辦呢？教師可以進(jìn)入課內(nèi)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(jì)算可以持續(xù)觀察植物細(xì)胞失水的情況，了解質(zhì)壁分離的程度，同時(shí)展示相關(guān)數(shù)據(jù)表格，繪制的數(shù)學(xué)模型圖（圖1）。

教師還可以借助于信息化手段，將手機(jī)支架固定在顯微鏡上，拍攝整個實(shí)驗(yàn)過程的視頻，后用視頻處理軟件加速后，可以明顯看到細(xì)胞的動態(tài)變化，加深學(xué)生的印象。課程的最后學(xué)生觀看圖片資料，能理解實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中關(guān)于植物吸水和失水原理的應(yīng)用。

四、教學(xué)反思

本節(jié)課的創(chuàng)新點(diǎn)：通過蘿卜失水的直觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象自然引出問題，結(jié)合細(xì)胞結(jié)構(gòu)嘗試做出回答，相對于直接提出原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜而言，這降低了難度。在探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過程中，從材料和試劑兩個方面逐步引導(dǎo)，鼓勵學(xué)生大膽設(shè)計(jì)。對于實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題，教師及時(shí)分析評價(jià)并做適當(dāng)程度的延伸。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握了科學(xué)探究的一般步驟，從觀察現(xiàn)象、提出問題到在假設(shè)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、操作后分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終在表達(dá)與交流中體會科學(xué)探究中蘊(yùn)含的理性思維。對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題積極反思，小組合作討論，為下一步的探究奠定基礎(chǔ)。

結(jié)語

總的來說，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是新課程體系的重要組成部分。在平日的教學(xué)中，我們應(yīng)借助于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，多方面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，同時(shí)也可以將現(xiàn)代信息技術(shù)融合到傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高實(shí)驗(yàn)效率。如我校配備了數(shù)碼顯微互動實(shí)驗(yàn)室，它是一種借助于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的全新教學(xué)模式，教師可以通過主機(jī)監(jiān)控各個小組的實(shí)驗(yàn)狀況，根據(jù)每組學(xué)生的具體實(shí)驗(yàn)狀況進(jìn)行單獨(dú)的輔導(dǎo)講解而不相互干擾。在對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析討論中，教師可以將典型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果投影在大屏幕上進(jìn)行及時(shí)的評講。相對于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，數(shù)字化儀器的使用有利于教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)，使得信息技術(shù)成為學(xué)生探究問題的有力工具，更體現(xiàn)了科學(xué)和技術(shù)的緊密聯(lián)系。總之，不管采取何種形式組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)都重在讓學(xué)生真正參與科學(xué)研究過程，允許學(xué)生對問題有不同看法，肯定學(xué)生提出的新思路。探究性學(xué)習(xí)盡管費(fèi)時(shí)多，難控制，但有利于學(xué)生生物學(xué)科素養(yǎng)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(xiàn)：

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