例談改進(jìn)生物實(shí)驗(yàn)的三種嘗試

趙國(guó)鈞

摘要：《普通高中生物新課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》明顯增加了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容和深度，對(duì)高中生物實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提出了新的要求和標(biāo)準(zhǔn)。筆者依據(jù)新課標(biāo)，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)“滲透現(xiàn)象”的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了由演示向分組、驗(yàn)證向探究、課內(nèi)向課外、共性向個(gè)性、結(jié)果向過(guò)程的轉(zhuǎn)變，從而培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神。

關(guān)鍵詞：新課標(biāo)；改進(jìn)實(shí)驗(yàn)；培養(yǎng)創(chuàng)新精神

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.91文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2017）19-028-1

生物學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，學(xué)生的很多能力與科學(xué)素養(yǎng)都要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)培養(yǎng)和提高?！镀胀ǜ咧猩镄抡n程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》對(duì)實(shí)驗(yàn)部分進(jìn)行了重要調(diào)整，可以說(shuō)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的大幅增加和實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)的提升，是生物新課標(biāo)體系最為顯著的特征之一。與傳統(tǒng)教學(xué)大綱相比，新課標(biāo)下高中生物實(shí)驗(yàn)要求實(shí)現(xiàn)了由演示向分組、驗(yàn)證向探究、課內(nèi)向課外、共性向個(gè)性、結(jié)果向過(guò)程的轉(zhuǎn)變。

高中必修一教材第4章第1節(jié)《物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例》中，以滲透現(xiàn)象作為基礎(chǔ)知識(shí)鋪墊，該實(shí)驗(yàn)主要以一套實(shí)驗(yàn)裝置展示實(shí)驗(yàn)過(guò)程，讓學(xué)生通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，思考問(wèn)題，理解滲透作用所需的條件。這是一個(gè)傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)，缺乏具體的更明顯的對(duì)照試驗(yàn)，學(xué)生僅僅通過(guò)觀察思考再加上老師的講解得出結(jié)論，難免有些突兀和牽強(qiáng)。如果能將這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)和補(bǔ)充，從一套裝置改進(jìn)成四套裝置，增加對(duì)照試驗(yàn)，讓學(xué)生親自動(dòng)手操作，進(jìn)行小組討論，通過(guò)具體的探究，達(dá)到共識(shí)，得出結(jié)論，這樣就能從分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，促使學(xué)生順理成章地完成植物細(xì)胞通過(guò)滲透作用吸水和失水的知識(shí)體系的構(gòu)建，并且培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

改進(jìn)1：

由于清水、蔗糖溶液均為無(wú)色透明的液體，在透明玻璃儀器中觀察溶液液面的高度及其變化，對(duì)比不明顯，結(jié)果不容易觀察到，所以，可以用紅墨水將某種溶液染成紅色，增加對(duì)比度，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果便于觀察。非常簡(jiǎn)便的一個(gè)操作就可以大大增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的效果，讓學(xué)生體會(huì)到創(chuàng)新并不是遙不可及的事情，只要平時(shí)稍作思考就可以實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生以思維上的啟迪。

改進(jìn)2：

針對(duì)教材中傳統(tǒng)的單一演示實(shí)驗(yàn)效果，將其改成演示和分組相結(jié)合。由教師的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)完成“滲透作用條件”的探究。首先由老師演示向長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)加紅色清水、向燒杯內(nèi)加無(wú)色濃蔗糖液及標(biāo)記漏斗內(nèi)起始液面的實(shí)驗(yàn)，然后由各大組的四個(gè)小組分別完成“漏斗封口為玻璃紙、內(nèi)為紅色蔗糖液、外為清水”的實(shí)驗(yàn)、“漏斗封口為玻璃紙、內(nèi)為紅色蔗糖液、外為等濃度無(wú)色蔗糖液”的實(shí)驗(yàn)、“漏斗封口為氣球膜、內(nèi)為紅色蔗糖液、外為清水”的實(shí)驗(yàn)、“漏斗封口為多層紗布、漏斗內(nèi)當(dāng)場(chǎng)注紅色蔗糖液”的實(shí)驗(yàn)。

小組合作進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，組織學(xué)生交流觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，各個(gè)小組派一代表匯報(bào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過(guò)改進(jìn)后的對(duì)照實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生探究未知領(lǐng)域的積極態(tài)度和熱情。設(shè)置不同的對(duì)照試驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生分析比較四個(gè)實(shí)驗(yàn)。由第一組實(shí)驗(yàn)可判斷水分子能否通過(guò)半透膜？引出滲透作用的概念：水分子通過(guò)半透膜的擴(kuò)散。由第一組實(shí)驗(yàn)可得出發(fā)生滲透作用水分子的總體擴(kuò)散方向?yàn)閺臐舛鹊偷囊粋?cè)向濃度高的一側(cè)。由第一、第三、四組實(shí)驗(yàn)可得出發(fā)生滲透作用的條件之一為半透膜。由第一、第二組實(shí)驗(yàn)可得出發(fā)生滲透作用的條件之一為半透膜兩側(cè)的溶液濃度差。接著自然節(jié)能總結(jié)滲透作用的相關(guān)知識(shí)。通過(guò)分析比較實(shí)驗(yàn)，歸納總結(jié)滲透作用的概念和條件，構(gòu)建滲透作用模型，體會(huì)實(shí)驗(yàn)的單一變量原則和對(duì)照原則，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的實(shí)驗(yàn)態(tài)度和創(chuàng)新精神。

該方法的創(chuàng)新之處是：增設(shè)“探究滲透作用發(fā)生條件”的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解滲透作用發(fā)生的條件，再根據(jù)后面實(shí)驗(yàn)中觀察到的植物細(xì)胞在低濃度、高濃度溶液中發(fā)生吸水和失水現(xiàn)象，為最后生成“成熟的植物細(xì)胞與外界溶液可以構(gòu)成滲透系統(tǒng)”這樣的結(jié)論，搭建思維發(fā)展的輔橋。

改進(jìn)3：

由于在顯微下無(wú)法觀察到植物細(xì)胞滲透吸水和失水過(guò)程中，細(xì)胞壁是否有伸縮性，針對(duì)這一難點(diǎn)，可以增設(shè)“蘿卜條的滲透吸水和失水”實(shí)驗(yàn)。

具體操作為：引導(dǎo)各小組學(xué)生用一打孔器分別打出兩個(gè)粗細(xì)一樣的蘿卜條，并分別放入A液（濃鹽水）、B液（清水）中，一段時(shí)間后，將處理后的蘿卜條重新塞回原打孔器（與處理前進(jìn)行比對(duì)）。這樣操作現(xiàn)象直觀明顯，效果好。當(dāng)然沒(méi)有打孔器的時(shí)候，也可以通過(guò)用尺測(cè)量蘿卜條長(zhǎng)度的變化來(lái)代替，但是效果欠佳。

引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)觀察到的蘿卜條失水、吸水的現(xiàn)象，嘗試提出問(wèn)題。由上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生提出問(wèn)題：比如A、B兩種溶液分別是何種溶液？植物細(xì)胞在什么情況下失水，又在什么情況下吸水？植物細(xì)胞失去的水來(lái)自植物細(xì)胞的哪個(gè)結(jié)構(gòu)？讓學(xué)生根據(jù)已學(xué)內(nèi)容及前面觀察到的滲透作用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或生活經(jīng)驗(yàn)，試著對(duì)問(wèn)題作出假設(shè)。學(xué)生作出假設(shè)：植物細(xì)胞失去的水來(lái)自液泡；植物細(xì)胞在高濃度溶液中失水，在低濃度溶液中吸水。從現(xiàn)象引發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力，并能從已有的信息中獲得新的啟迪。

其創(chuàng)新之處為：增設(shè)了“蘿卜條吸水和失水實(shí)驗(yàn)”，引導(dǎo)學(xué)生從宏觀到微觀對(duì)植物細(xì)胞的吸水和失水進(jìn)行設(shè)問(wèn)和假設(shè)，使學(xué)生深有感觸地從宏觀層面上直觀地有效地理解知識(shí)，很好地實(shí)現(xiàn)了教學(xué)過(guò)程中難點(diǎn)的突破。本實(shí)驗(yàn)利用生活中常見(jiàn)的材料進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，特別是進(jìn)行課本上沒(méi)有的補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，激發(fā)了學(xué)生興趣和探究熱情。

以上的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，創(chuàng)新了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，使用了新的實(shí)驗(yàn)材料，創(chuàng)新了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方法，拓展了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從而降低了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的難度，有效促進(jìn)了教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。

[參考文獻(xiàn)]

[1]陳繼貞，張祥沛，曹道平.生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

[2]方國(guó)才.新課程怎樣教得精彩.北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2004.endprint