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    例談高中生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

    2013-04-28 03:05:46雷玉婷
    關(guān)鍵詞:質(zhì)壁復(fù)原蔗糖

    雷玉婷

    【摘 要】探究性學(xué)習(xí)可以使學(xué)生通過自己的主動(dòng)探索來獲取知識(shí)。將課本中的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)單的探究性實(shí)驗(yàn),符合學(xué)生的實(shí)際,也是當(dāng)前學(xué)校條件可以實(shí)現(xiàn)的。筆者對(duì)高中生物一個(gè)重要的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行了改進(jìn),實(shí)施了探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)并進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐和分析,旨在探討如何培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能和探究能力。由此可以得出結(jié)論:開展探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué),既能通過規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能,又能培養(yǎng)學(xué)生的綜合探究能力并樹立實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行討論和分析能夠更好地發(fā)揮探究性學(xué)習(xí)的實(shí)效。

    【關(guān)鍵詞】高中生物 探究性試驗(yàn)

    生物學(xué)是一門自然科學(xué),也是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué),生物學(xué)中的理論知識(shí)往往是通過對(duì)大量的生物現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的綜合分析而得出的。實(shí)驗(yàn)不僅能使學(xué)生直接接觸生物,還能讓其仔細(xì)研究生命現(xiàn)象,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解能力和積極思維能力,能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果做出正確的分析和解釋,從中培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

    一 關(guān)于探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

    探究性教學(xué)是以探究為基本特征的一種教學(xué)活動(dòng)形式,能改變教師的“自我中心”,促使教師和學(xué)生在探究中“自我發(fā)展”。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)能將實(shí)驗(yàn)和主動(dòng)探究有機(jī)地結(jié)合起來,是教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的學(xué)習(xí)情況比較,切合實(shí)際的提出命題或創(chuàng)設(shè)若干條件,學(xué)生進(jìn)行開放性實(shí)驗(yàn)并從中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象,經(jīng)過分析討論得出結(jié)論的教學(xué)方法。

    二 “細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)”的設(shè)計(jì)分析

    探究實(shí)驗(yàn)?zāi)J綖閺膶?shí)驗(yàn)原理出發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。教師首先提出需要學(xué)生研究的問題,然后由學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,再由學(xué)生共同分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,進(jìn)行交流和表達(dá),最后得出結(jié)論。在高二年級(jí)生物科的教學(xué)中,本人選取了生物課本中“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”這一實(shí)驗(yàn),作為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn)的嘗試。本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是:一個(gè)成熟的植物細(xì)胞的原生質(zhì)層具有選擇透過性,細(xì)胞液具有一定的濃度,將它放入一定濃度的溶液中就能構(gòu)成一個(gè)滲透系統(tǒng)而發(fā)生滲透作用。學(xué)生通過對(duì)課本中有關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí),能夠得出水分子總是從低濃度向高濃度處擴(kuò)散的結(jié)論。本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是希望通過對(duì)原理的分析,圍繞滲透的條件來創(chuàng)設(shè)探究性學(xué)習(xí)的情境。

    1.探究的主要思路及目的

    質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)中所用的材料是紫色洋蔥鱗片葉、0.3g/mL的蔗糖溶液和清水。紫色洋蔥鱗片葉作為觀察材料,當(dāng)?shù)渭?.3g/mL的蔗糖溶液時(shí)細(xì)胞就會(huì)滲透失水,從而發(fā)生質(zhì)壁分離;幾分鐘后再滴加清水,細(xì)胞又會(huì)滲透吸水,從而發(fā)生質(zhì)壁復(fù)原。針對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以提出許多問題,比較具有代表性的如:蔗糖溶液的濃度為什么是0.3g/mL?能否用其他濃度的蔗糖溶液代替?這兩個(gè)問題可以激發(fā)學(xué)生探究質(zhì)壁分離和復(fù)原最佳材料選取的想法。

    2.實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及探究思路

    第一,設(shè)計(jì)方案。針對(duì)“能否用其他濃度的蔗糖溶液代替0.3g/mL的蔗糖溶液”這個(gè)問題,我們?cè)O(shè)計(jì)了第一組對(duì)照實(shí)驗(yàn):在這組實(shí)驗(yàn)中,所用的實(shí)驗(yàn)材料仍為紫色洋蔥鱗片葉、蔗糖溶液,只是將蔗糖溶液的濃度改換了一下。為了使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象區(qū)分得較為明顯,所選用的溶液濃度差別較大,分別為0.1g/mL、0.3g/mL、0.5g/mL和0.7g/mL。通過各實(shí)驗(yàn)對(duì)比得出結(jié)論。

    第二,材料準(zhǔn)備。需要準(zhǔn)備好以下材:新鮮洋蔥、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、顯微鏡、吸水紙、載玻片、蓋玻片。

    3.研究過程及其實(shí)驗(yàn)方法

    根據(jù)“能否用其他濃度的蔗糖溶液代替0.3g/ml的蔗糖溶液”的疑問,本次實(shí)驗(yàn)分別選擇了0.1g/mL、0.3g/mL、0.5g/mL和0.7g/mL的四種不同濃度的蔗糖溶液。實(shí)驗(yàn)后總結(jié)如下:在0.1g/mL的蔗糖溶液中,細(xì)胞質(zhì)壁分離后能夠發(fā)生復(fù)原,說明細(xì)胞在此溶液中能夠存活,但是只有輕微程度的分離,觀察現(xiàn)象不明顯,不宜選用。在濃度為0.5g/mL和0.7g/mL的蔗糖溶液中,質(zhì)壁分離程度明顯,但是都不能夠發(fā)生復(fù)原,說明細(xì)胞在此溶液中已經(jīng)死亡,因此也不宜選用;只有在0.3g/mL的蔗糖溶液中,質(zhì)壁分離程度明顯,說明細(xì)胞在此溶液中能夠存活,也能夠發(fā)生復(fù)原,適宜選用。因此,總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論為:為了觀察質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象,不可以采用0.5g/mL或0.7g/mL的蔗糖溶液,而0.1g/mL的溶液由于分離現(xiàn)象不明顯且用時(shí)太長(zhǎng),所以最好選用0.3g/mL的蔗糖溶液來觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象。

    4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

    實(shí)驗(yàn)后,針對(duì)學(xué)生們提出的問題,先交由學(xué)生進(jìn)行充分的討論,再由教師作適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。此次討論的主要問題有三個(gè)。一是蔗糖溶液的濃度不同,實(shí)驗(yàn)的結(jié)果為什么不同;二是使用的溶液不同,實(shí)驗(yàn)的結(jié)果為什么不同;三是液泡的體積、顏色發(fā)生變化的原因。通過討論和教師的指導(dǎo),學(xué)生們最終認(rèn)識(shí)到:當(dāng)外界溶液濃度小于細(xì)胞液的濃度時(shí),細(xì)胞就通過滲透作用吸水,就不發(fā)生質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離復(fù)原;當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞液的濃度時(shí),細(xì)胞通過滲透作用失水,就發(fā)生質(zhì)壁分離;當(dāng)外界溶液濃度過大時(shí),細(xì)胞由于過度失水會(huì)導(dǎo)致死亡;用 30%的硝酸鉀時(shí),由于硝酸根離子和鉀離子在細(xì)胞開始失水的過程中被選擇吸收到細(xì)胞內(nèi),使細(xì)胞液濃度增大,因而又導(dǎo)致細(xì)胞吸水,所以發(fā)生的是質(zhì)壁分離后自動(dòng)復(fù)原。

    三 教學(xué)反思

    探究實(shí)驗(yàn)的目的并不在于得到全班學(xué)生統(tǒng)一的結(jié)果,而重在使學(xué)生真正參與探究過程,在實(shí)踐中獲得具體的經(jīng)驗(yàn)體會(huì),讓學(xué)生懂得科學(xué)的探究方法,培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,讓他們的創(chuàng)新意識(shí)得到發(fā)揮,這可以讓學(xué)生受益終身。從本次實(shí)驗(yàn)案例中我們發(fā)現(xiàn),探究式教學(xué)使學(xué)生成為知識(shí)的探索者,而不是消極的接受者,充分體現(xiàn)了學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體的思想,同時(shí)有利于開發(fā)學(xué)生的智力和培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)、觀察、思維能力。學(xué)生在探究活動(dòng)中感受到成功帶來的喜悅,因而也增進(jìn)了同學(xué)間的合作友誼,獲得了理想的教學(xué)效果。

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