反思,使探究实验教学更高效

摘 要 通过对一节常规实验课的思考，认识到探究实验教学中，教师要讲清理论知识，合理取舍教材，做好预实验，从而切实提高实验课堂效率，做到有效教学。

关键词 探究实验 教学反思 质壁分离

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

“物质跨膜运输的实例”是人教版高中生物必修一教科书第四章“细胞的物质输入和输出”第一节的内容。该部分内容以细胞的结构为基础，以渗透作用为核心概念，主线清晰。

常用的教学设计一般采用两课时，第一课时介绍渗透现象，分析渗透作用的两个条件，以此为基础，学习动植物细胞的吸水和失水。通过回忆以哺乳动物红细胞为材料制备细胞膜的实验，分析水分进出细胞的状况，结合细胞膜的功能，得出哺乳动物的红细胞的细胞膜相当于一层半透膜，水分通过渗透作用进出红细胞。教师结合成熟植物细胞的结构特点，联系前面两个实验，引导学生提出有探究意义的问题。如成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜吗？

第二课时按照探究实验的一般流程开展实验。使用紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料，提供清水、质量浓度分别为0.3 g/mL的蔗糖溶液、0.5 g/mL的蔗糖溶液、0.03 g/mL的KNO3溶液。教师引导学生观察质壁分离及复原、质壁分离不复原、质壁分离自动复原的实验现象，得出实验结果，分析实验结论，提出进一步探究的课题。最后，介绍物质跨膜运输的其他实例，并总结出生物膜具有选择透过性的特点。本节课的教学主线见图1。

尽管教学设计合理，教学主线清晰，但就课后练习情况、学生的访谈、实验的操作过程、实验的结果而言，有很多需要反思、探索和改进之处。如实验过程中出现学生用0.3 g/mL的蔗糖溶液质壁分离现象不明显，0.5 g/mL的蔗糖溶液加清水后仍复原等现象;学生在课后练习对水分渗透方向和溶液浓度的关系判断依然出现错误、质壁分离图像判断不清……因此，笔者对本课题教学进行如下反思。

1 挖掘理论知识，讲清思维疑点

教学中，教师往往通过渗透装置，围绕“问题探讨”的3个问题，引导学生分析渗透作用的两个条件――半透膜和浓度差。学生会有这样的疑惑：渗透装置中清水中的水分子流向蔗糖溶液多于蔗糖溶液流向清水，从而导致漏斗内液面上升，而生活俗语是“水往低处流”，为何此处“水往高处（浓度）走”？学生的疑惑体现在练习上，就是判断水分渗透方向和溶液浓度的关系时，出现错误。教师如在此知识点处进一步阐释，指出水在溶液中是作为溶剂分子，浓度越高的溶液，水分子相对含量越少。从溶液浓度的角度分析，水是从低浓度蔗糖溶液向高浓度蔗糖溶液流动，而从水分子相对含量的角度分析，水分子依然是顺相对含量流动。通过教师的阐释，学生理解了生活俗语和所学知识点并不相悖，理清了问题的本质，有效地将先前存在的概念转变为科学概念。

讲解动物细胞的吸水和失水时，师生共同分析出动物细胞的细胞膜与渗透装置中的玻璃纸类似，都是半透膜。学生会想当然地认为，动物细胞的细胞膜和玻璃纸一样，是以孔径的大小为标准来控制物质的进出。教师不妨此处稍作引申，联系细胞膜控制物质进出的功能，即细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞，细胞不需要的或者对细胞有害的物质不容易进入细胞。这样，学生可以认识到：细胞膜作为半透膜，其控制物质进出的标准不是分子大小，而是细胞自身的需要，细胞可以根据自身的需要主动转运某些物质进出细胞。

适当地挖掘理论知识，并不是增加知识点的难度，而是通过进一步的解释、引申、拓展，引导学生更加接近现象后隐藏的本质，帮助学生形成科学的知识体系。

2 合理“提出问题”，有效取舍教材

作为高中生物第一个探究实验，引导学生提出有探究价值的问题至关重要。教材所给案例为：“原生质层相当于一层半透膜吗？”如果原生质层相当于一层半透膜，水分子可以通过，蔗糖分子不能通过，那么，在较高浓度的蔗糖溶液中，植物细胞就会失水，液泡变小;在清水中，植物液泡会吸水，液泡变大。按照这样的思路，教师引导学生设计实验方案，进行实验，观察液泡大小、原生质层的位置、细胞大小，从而得出“原生质层相当于一层半透膜”的观点，进而分析出植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水。

实际上，学生进入实验室进行实验操作时，会发现，在显微镜下整个细胞充满紫色，观察不到细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质，即使发生质壁分离的细胞，原生质层位置的变化也根本看不出来。实验操作结束，学生很难接受“原生质层相当于一层半透膜”的观点。教师从学生的思维和实验现象可观察的角度出发，有效地取舍、替换教材内容。如提出：植物细胞的细胞壁对其吸水和失水有无影响？植物细胞是否像动物细胞一样失水皱缩，吸水膨胀？这样的问题应该更加合理，更接近学生认知。观察时，学生记录液泡的大小、颜色的深浅、细胞的大小，这样的结果更具有可观察性。

实验教学中，教师会经常陷入两难境地：教师希望以达成相应的知识目标为主要教学目的，通过学生动手操作和观察，帮助学生建立科学的概念和知识体系。而探究实验教学中存在各种不确定性，学生也有其思维自主性。因此，预设的教学目标与不可完全预知的探究过程时常矛盾对立。教师应依据探究实验的实际情况，对教材做出合理的取舍，对教学内容做出必要的微调，而不是依照预设的教学思路，强行地向学生灌输知识。

3 做好预实验，记录实验现象

在进行“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，使用0.3 g/mL的蔗糖溶液进行实验时，大部分学生小组并未观察到质壁分离现象，而少部分学生观察到边角处液泡有些微的收缩;使用0.5 g/mL的蔗糖溶液质壁分离现象明显，加清水后视野中大部分细胞复原;用0.03 g/mL的KNO3溶液10 min内未出现自动复原的现象。分析实验失败的原因，有学生操作不当之处，如制作洋葱紫色鳞片叶外表皮临时装片时，滴加清水较多，导致蔗糖溶液被清水稀释;引流法操作不当，蔗糖溶液并未被吸引或者没有重复吸引，导致细胞并未浸润在蔗糖溶液中;显微镜使用不熟练，只观察位于材料中心的细胞，不会移动装片，变换视野，而首先发生质壁分离的细胞往往是位于材料边缘的细胞。也有配制溶液的因素，蔗糖溶液数天内反复使用，没有及时更换，效果变差。更有教师的因素，实验前没有进行预实验，对学生可能出现的错误完全没有预想。课后笔者设置了不同浓度的蔗糖溶液、KNO3溶液进行实验，并增加了NaCl溶液进行比较，制作相应的装片，观察质壁分离程度，分析实验操作的难度和所需时间。每个装片观察10个视野，重复3次，结果见表1～3。

蔗糖溶液是质壁分离实验选用的经典试剂。用适宜浓度的蔗糖溶液处理植物细胞，质壁分离从粘附力小的边角开始，然后粘附力较大的部分分离，最后原生质体缩成一团;形成的质壁分离现象稳定，学生可以观察到质壁分离的整个进行过程。但是蔗糖溶液也存在明显不足之处，如溶液比较黏稠，使用引流法难以吸引，污染镜头难以擦拭，而且营养丰富，易变质，最好要现配现用。选用0.05 g/mL的NaCl溶液，引流法易操作，质壁分离所需时间少，原生质体很快缩成一团，现象明显，加清水后很快复原。选用0.03 g/mL、0.05 g/mL的KNO3溶液，则会发生自动复原现象，但所需时间过长，复原不彻底。根据预实验的情况，笔者把自己操作过程中选取的试剂、相应的浓度、各步骤所需时间、难易程度、遇到的问题、可能出现的错误等作好记录，并与同一年级的其他生物教师分享，从而有助于教师合理选取实验内容，有助于学生提高动手操作能力和实验成功率。

实验课教学的出发点是希望学生能够通过动手操作、小组合作等方式，来加深对教材理论知识的理解、提高自身实验操作能力、培养严谨的科学态度。实际教学中，如果教师只备课不做预实验;照本宣科，不根据学生的思维和实验中出现的问题变换教学思路;学生学习心态过于放松，实验操作中各种操作错误频出，这样的实验课就成了走过场，不仅没有达到应有的效果，还造成人力、财力、教学时间的浪费。鉴于此种情况，教师应讲清理论知识，合理取舍教材，做好预实验，从而切实提高实验课堂效率，真正做到有效教学。