（中学生物学）例析高中生物探究性实验教学方法

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高中生物探究性实验教学方法及反思

——以植物细胞质壁分离及复原实验为例

马某某

（*_**学 陕西渭南 714000）

布鲁纳的发现学习理论特别强调学生像科学家那样去主动思考，探索求知，最终达到对所学知识的理解和掌握。生物实验是发挥学生自我探索知识的最理想的途径。高中生物教材中有很多实验是验证性实验，其实验目的大多是在一个设计完整的实验框架范围内重复前人验证的结果，实验的结果或多或少在设计者的预料之中，学生的思维和科学素养表现的机会很少。另一方面验证性实验对新知识本身蕴涵的潜在意义，以及新知识的组织与呈现方式挖掘不够，对学生的情感调动不够充分。因此，新课标背景下对高中生物实验教学从验证性实验改为探究性实验是必要的。本文运用了教育实验法、统计法等，简单了解高中生物实验教学现状的同时，以质壁分离及复原实验为例，对高中生物学科探究性实验的方法进行了初探，期望使学生在提高学习成绩和效率的同时，能体会和总结出探究式构建知识的方法，更希望能通过本研究证明在高中生物教学中进行探究性实验是有效和可行的，为生物教师的实验教学提供一些理论依据。

1 研究方法

采用实验对比研究的方法。选定*_**学两个班为研究对象，确定15班（66人）为控制班，采用验证性实验教学模式进行质壁分离及复原实验教学，主要是教师讲解实验，学生按部就班地进行实验操作，最后得出课本结论，写出实验报告；18班（68人）为实验班，通过生物实验探究模式进行质壁分离及复原实验的教学。教学实验中，控制班和实验班的生物学由同一名生物教师任教。

2 实验过程设计

2.1控制班教学过程

采用常规验证性实验教学法，即教师在讲解渗透装置和渗透原理的前提下，给出30%的蔗糖溶液条件下及清水处理后，应该得到的实验现象及实验结论，然后播放质壁分离及复原实验演示视频，并根据视频，在黑板上写出实验原理、实验材料和仪器、实验操作步骤、实验现象、实验结果等内容，演示完成后，开始学生试验操作，教师在实验室中观察学生操作过程，适时进行指导，强调学生注意观察和记录所发生的质壁分离和滴加清水后质壁分离复原的情况以及液泡体积和颜色等的变化。学生实验完成之后，小组展示实验结果，得出课本实验结论。

2.2实验班教学过程

采用探究式实验教学模式进行教学，教学流程图如下：

由于教师已对渗透装置和渗透原理进行了讲解，并且演示了30%的蔗糖溶液条件下质壁分离及清水复原实验，使学生熟悉实验的操作步骤，然后提出探究问题，蔗糖溶液的浓度改变或者改用其他溶液可以吗？结果怎么样呢？本实验选用什么样的蔗糖溶液浓度？针对这些问题，实验班学生自主分组并设计了实验。

表1 不同浓度蔗糖溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响实验记录表

蔗糖溶液浓度

10%

30%

50%

70%

30%硝酸钾溶液



质壁分离程度













复原状况













液泡体积













液泡颜色













说明













结论













A组使用10%蔗糖溶液，B组使用30%蔗糖溶液，C组使用50%蔗糖溶液，D组使用70%蔗糖溶液，E组使用30%硝酸钾溶液。在实验过程中，要求学生按照教师演示实验步骤和要求来操作，注意观察和记录所发生的质壁分离和滴加清水后质壁分离复原的情况以及液泡体积和颜色等的变化。

3 学生实验结果及结论比较

3.1控制班结果

控制班学生按照黑板上的实验步骤重复实验过程，32组实验小组中，23组完成了整个实验，所用时间为40分钟左右，其中18组获得了较好的显微照片（如下图，10XXXXX40倍），9组学生因不熟悉实验步骤而未完成实验，无实验结果。但课后问到为什么要这样做？实验的原理是什么时，大多数同学思路不清，表达不够准确，只能复述实验过程，不能发散思维解决实际问题。

30%蔗糖条件下质壁分离时显微照片 复原时显微照片

3.2实验班班结果

实验班实验小组中有5组未完成实验，各组均完成本小组对应蔗糖浓度实验，并将小组最佳显微照片汇总教师操作平台，由教师整理后投影出来，供全班学生分析讨论。实验班实验结果如下表。

表2 不同蔗糖溶液下的实验结果

蔗糖溶液浓度

10%

30%

50%

70%

30%硝酸钾溶液



质壁分离程度

轻微分离

明显分离

明显分离

明显分离

明显分离



液泡体积

变小不明显

明显变小

明显变小

明显且迅速变小

变小后又恢复



液泡颜色

较深

深

更深

最深

变深又变浅



复原状况

发生复原

发生复原

不复原

不复原

自动复原



说明

细胞存活

细胞存活

细胞死亡

细胞死亡

细胞存活



结论

不宜选用

宜选用

不能选用

不能选用

不能选用





四个小组分别选出了较成功的显微照片（10XXXXX40倍），如下图所示

10%蔗糖条件下质壁分离时显微照片 复原时显微照片

30%蔗糖条件下质壁分离时显微照片 复原时显微照片

50%蔗糖条件下质壁分离时显微照片 复原时显微照片

实验显微图片展示后，学生自主提出问题，并组织学生充分讨论，教师作适当的指导，讨论的主要问题有：

问题一：蔗糖溶液的浓度不同，实验的结果为什么不同？

问题二：使用的溶液不同实验的结果为什么不同？

问题三：液泡的体积、颜色发生变化的原因？

通过讨论和教师的指导，实验班学生得出结论：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，细胞就通过渗透作用失水，就发生质壁分离；当外界溶液浓度过大，细胞就由于过度失水而死亡；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，细胞又吸水，所以发生的是质壁分离后自动复原；液泡内的色素不能通过原生质层。

4 生物探究性实验教学的思考和建议

4.1 生物探究性实验教学的优势

生物学科中的许多定律和原理，都是通过生物学实验的研究而建立起来的，实验设计能力是学生实验素质的一个重要方面。经过对比性实验研究表明，通过增大探究性实验的数量，减少验证性实验，在提高学生生物实验技能、培养学生科学思维方法，以及提高生物课程学习效率等方面是可行且有效的。生物探究性实验教学与传统的教学方式相比，在实验探究活动中，充分发挥了学生在实验教学中的主体作用，使他们能够在实验教学中认真实验、主动观察、大胆提问、积极思考，极大地调动了学生的积极性、主动性和创造性。同时，教师在生物实验教学技能方面，驾驭教材和课堂能力有了较大提高，教学思考也更具有前瞻性。

4.2 教师在生物探究性实验教学中的角色转变

教师在教学中应注意引导方法的变化，从指导学生完成实验操作转变为做好“提问”的示范，让学生积极参与到实验设计、准备、操作、数据分析和结论推导等过程中去，让学生把握规律和原则，实现知识与能力的统一对学生实验设计能力的培养。教师在上验证性实验课时，可在验证性实验的基础上灵活改变实验的某个条件，让学生利用课本实验的程序进行简单的探究实验，在这样的“模仿”过程中训练学生实验设计的思维方式，使学生初步形成实验设计的思路，为实验设计实施的可行性奠定良好的心理基础。通过创设探究性实验，让学生有更多的机会主动地体验知识的探究过程，让学生的知识水平和探究能力在知识的探究过程中逐渐增长起来。激发学生的求知欲和好奇心，促使学生主动探究，让学生感受到知识的产生和发展的过程，成为新知识的探究者和发现者。

4.3 有待解决的问题

在生物探究性实验教学中还有一些问题有待解决，如课时有限，而探究性学习耗时多；学生的自主学习、讨论不够充分；有部分学生没有实事求是的参与到实验和讨论中，对老师和学习好的同学的依赖性比较强等，这些都有待在以后的教学中逐步加以改进和完善。

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