趙曉剛

探究細胞液濃度，是學生在完成質(zhì)壁分離實驗后，浙科版教材《必修一·分子與細胞》模塊安排的一個建議活動。該活動一方面讓學生熟悉制作臨時裝片和使用顯微鏡的操作方法，提高學生生物學實驗技能；另一方面也是培養(yǎng)學生的探究意識和創(chuàng)新精神，接受科學方法訓練的好素材，建議中學階段應積極開展。為了達到預期教學目標，對探究細胞液濃度的教學設計如下。

1 設置問題情景，提出問題

上課伊始，要求學生依據(jù)教師提供的材料和器具，以“質(zhì)量分數(shù)為1%的KNO3溶液”為介質(zhì)制備1個紫色洋蔥表皮的臨時裝片備用，稍后觀察。

（1） 實驗材料和器具。

紫色的洋蔥鱗片葉、濃度為0.1 g/mL（10%）的KNO3溶液、蒸餾水、反應器皿、解剖刀、鑷子、100～1000 μL可調(diào)移液器、載玻片、蓋玻片、吸水紙、顯微鏡。

設置目的和評價：讓學生熟悉制作臨時裝片的技能，獨立解決溶液的稀釋問題，為配置合適濃度梯度的KNO3溶液奠定技術(shù)基礎。

（2） 復習提問上節(jié)課內(nèi)容，即質(zhì)壁分離及復原實驗的原理。

設置目的和評價：設置時間差（約1～2 min），為學生“發(fā)現(xiàn)問題，作出假設”做好鋪墊。

（3） 待提問結(jié)束后，讓學生觀察剛才制作的臨時裝片，描述觀察到的現(xiàn)象。

實驗結(jié)果：未觀察到“質(zhì)壁分離”現(xiàn)象，教師引導學生分析產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因。

2 作出假設

學生經(jīng)過分析討論，對“未發(fā)生質(zhì)壁分離”現(xiàn)象的假設主要集中在4個方面：

（1） 細胞為死細胞。

（2） 細胞外液（KNO3溶液濃度）等于細胞液濃度。

（3） 細胞外液（KNO3溶液濃度）小于細胞液濃度。

（4） 細胞外液（KNO3溶液濃度）大于細胞液濃度，由于未及時觀察發(fā)生質(zhì)壁分離后復原。

設置目的和評價：教師引導學生發(fā)現(xiàn)或提出問題，作出假設。優(yōu)化問題情景和問題設置可激發(fā)學生對生物學科和課堂的極大的興趣，使其產(chǎn)生學習、探究的動力。引導學生設計可行的實驗方案解決自己提出的假設。

3 設計實驗，驗證假設，確立實驗課題

3.1 確定實驗課題、實驗原理和實驗方案

對于“假設細胞為死細胞”，如何設計實驗驗證？經(jīng)討論分析，學生設置的實驗方案一般有2個：

（1） 染色排除法，依據(jù)實驗原理：活細胞膜具有選擇透性。

（2） 利用不同濃度梯度KNO3溶液處理細胞，顯微鏡觀察是否發(fā)生質(zhì)壁分離，依據(jù)原理是滲透作用。

經(jīng)師生共同分析，發(fā)現(xiàn)依據(jù)提供的實驗材料和器具，無法完成實驗方案（1），但可完成方案（2）。同時發(fā)現(xiàn)方案（2）也是解決“假設②、③、④”的最佳方案，確定探究細胞液濃度的課題進行研究。

設置目的和評價：引出本節(jié)課的實驗課題、實驗原理、實驗方法。

3.2 依據(jù)實驗課題和方案，分析實施實驗的注意事項

依據(jù)前面的問題情境和師生分析，教師引導學生思考，為完成“測定細胞液濃度”的目的，在實驗過程中需要注意的事項：

（1） 選擇新鮮的材料，排除死細胞的干擾。

（2） 溶液處理材料后要迅速觀察，排除質(zhì)壁分離復原的干擾。

（3） 實驗成敗的關(guān)鍵是設置合適的KNO3溶液濃度梯度。

設置目的和評價：實驗注意事項不是由教師確定強加于學生，而是讓學生依據(jù)實驗目的和實驗情景分析得出。教師要培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力，使他們在科學探索過程中逐步形成科學態(tài)度和科學價值觀。

3.3 學生實驗

完善實驗報告，實施實驗。

3.4 統(tǒng)計實驗結(jié)果及分析，得出實驗結(jié)論

多數(shù)學生通過實驗測得洋蔥鱗片葉外表皮細胞在質(zhì)量分數(shù)為2%的KNO3介質(zhì)中約一半細胞不發(fā)生質(zhì)壁分離，少數(shù)學生結(jié)果有差異。

學生的自主探究活動終結(jié)于得出結(jié)論，不同學生實驗結(jié)論的差異會是引起學生進一步思考的動力。教師要引導學生從實驗的自變量、因變量、無關(guān)變量的角度分析產(chǎn)生實驗誤差的原因，感受成功或失敗的情感體驗和科學思維的樂趣，從而突出學生在學習過程中的主體作用，激發(fā)學生思維和行動的內(nèi)在動力。

4 設置新的問題情景，理解細胞液濃度的含義

教材中實驗提供的試劑是蔗糖，往年我校學生洋蔥細胞液濃度測得值為0.15 g/mL（15%）蔗糖濃度，測得值與質(zhì)量分數(shù)為2%的KNO3溶液。這兩個數(shù)值含義是否相同，細胞液濃度的含義是什么。

設置目的和評價：引導學生思考細胞液的真正含義，通過數(shù)據(jù)計算，細胞液的濃度是細胞液所有溶質(zhì)（分子和離子）的總的物質(zhì)的量濃度。這樣使學生體驗跨學科知識的魅力，培養(yǎng)學生科學思維方法和能力，體會做科學的嚴謹和快樂。

5 教學反思

本節(jié)課以KNO3溶液為介質(zhì)，通過合理設置問題情景，激發(fā)學生探究的動力，提出并較好的完成了“測定細胞液濃度”的實驗課題，并通過實驗分析讓學生理解了細胞液濃度的真正含義。加強探究性實驗教學的實踐和研究是未來生命科學教學的必然方向，教學中教師要擺正自己的位置，教師在教學過程中只是問題的教師設計者、探究時的參與者、結(jié)論的共同形成者。教學中要充分尊重學生的主體作用，培養(yǎng)學生的科學精神。