余彩貴

現(xiàn)階段，高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課通常是教師講解，學(xué)生按照教師所給材料及教材設(shè)定的實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生缺乏獨(dú)立思考，更難談及實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。實(shí)驗(yàn)與生物學(xué)的發(fā)展是緊密聯(lián)系的，也是高中生物學(xué)教學(xué)、高考的重要內(nèi)容。下面結(jié)合高中生物學(xué)教學(xué)實(shí)際，以案例的形式對高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行改進(jìn)。

1 案例1：探究氣孔的功能

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

若將保衛(wèi)細(xì)胞浸潤在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，保衛(wèi)細(xì)胞會因滲透作用失水，氣孔關(guān)閉;將保衛(wèi)細(xì)胞浸潤在清水中，保衛(wèi)細(xì)胞會因滲透作用吸水，氣孔開放。

1.2 材料用具

蠶豆葉，清水，0.3 g/mL的蔗糖溶液，刀片，鑷子，滴管，載玻片，蓋玻片，吸水紙，培養(yǎng)皿，顯微鏡，手機(jī)。

1.3 方法步驟

（1） 制作蠶豆葉下表皮的臨時(shí)裝片。

在載玻片中央滴1～2滴清水。取蠶豆葉片，從背面向內(nèi)折疊，在折疊處輕輕撕拉，折斷處有無色的表皮（下表皮）。用鑷子夾取一小塊表皮，置于載玻片中央的液滴中展平，蓋上蓋玻片，制成臨時(shí)裝片。

（2） 觀察氣孔。

取鏡、對光后，將制好的臨時(shí)裝片置于低倍鏡下觀察。

先用低倍物鏡觀察，再用高倍物鏡觀察，可觀察到蠶豆葉的表皮細(xì)胞、保衛(wèi)細(xì)胞以及氣孔，如圖1所示。

從蓋玻片一側(cè)滴入質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液，在蓋玻片的另一側(cè)用吸水紙吸引，重復(fù)幾次后，觀察氣孔的變化，如圖2所示。

觀察到氣孔關(guān)閉后，從蓋玻片一側(cè)滴入清水，在蓋玻片的另一側(cè)用吸水紙吸引，重復(fù)幾次后，觀察氣孔的變化，如圖3所示。

1.4 實(shí)驗(yàn)評價(jià)

通過查閱資料，明確氣孔的開放、關(guān)閉與保衛(wèi)細(xì)胞吸水、失水之間的關(guān)系。教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)教材實(shí)驗(yàn)“觀察洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原”，探究保衛(wèi)細(xì)胞吸水、失水的條件以及實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)。4～5月正是蠶豆生長旺盛的日子。教師帶領(lǐng)學(xué)生去大田中采集相同部位長勢相似的蠶豆葉片，培訓(xùn)學(xué)生制作裝片及使用光學(xué)顯微鏡。用手機(jī)對光學(xué)顯微鏡視野中觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行拍攝記錄也是需要重點(diǎn)培訓(xùn)的內(nèi)容。

完成實(shí)驗(yàn)后，教師要求學(xué)生根據(jù)自己所做的實(shí)驗(yàn)提出合適的問題。如“光學(xué)顯微鏡下蠶豆表皮細(xì)胞與保衛(wèi)細(xì)胞的顏色有何區(qū)別？兩者在結(jié)構(gòu)上又有什么不同？”“要使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確，應(yīng)該怎么操作？”“請?jiān)O(shè)計(jì)一張表格，用于記錄你的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。”“如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究影響氣孔開閉的因素，如光照、溶質(zhì)等？”

整個(gè)實(shí)驗(yàn)在教師引導(dǎo)下，由學(xué)生自主完成，讓學(xué)生得到成功的體驗(yàn)。設(shè)計(jì)問題環(huán)節(jié)，緊扣高考實(shí)驗(yàn)題考查要求，有利于消除學(xué)生對實(shí)驗(yàn)題的恐懼感，提高答題效果。

2 案例2：探究花瓣表皮細(xì)胞細(xì)胞液濃度范圍

4～5月，校園里的茶花、杜鵑花開得異常鮮艷，面對美麗的鮮花，花季少男少女總是充滿了喜愛。在學(xué)生完成教材實(shí)驗(yàn)“觀察洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原”的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生以花瓣為實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)探究。

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

配制一系列濃度梯度的KNO3溶液。將花瓣表皮細(xì)胞置于不同濃度的KNO3溶液中，相同時(shí)間后，觀察是否出現(xiàn)質(zhì)壁分離。若在某一濃度（C1）的KNO3溶液中，花瓣表皮細(xì)胞出現(xiàn)質(zhì)壁分離，而低于該濃度一個(gè)梯度（C2）的溶液中未發(fā)生質(zhì)壁分離，則可認(rèn)為花瓣表皮細(xì)胞液濃度（C）介于這兩種濃度之間，即C=（C1+C2）/2。

2.2 材料用具

茶花，杜鵑花，KNO3粉末，清水，刀片，鑷子，滴管，載玻片，蓋玻片，吸水紙，培養(yǎng)皿，顯微鏡。

2.3 方法步驟

（1） 配制KNO3溶液。

配制一系列濃度梯度的KNO3溶液（0.02 g/mL，0.03 g/mL，0.04 g/mL，0.05 g/mL，0.06 g/mL）。

（2） 制作裝片。

在載玻片中央滴1～2滴不同濃度的KNO3溶液。取茶花、杜鵑花的花瓣，由背面向內(nèi)折疊，在折疊處輕輕撕拉，折斷處有紅色、粉紅的花瓣表皮細(xì)胞。用鑷子夾取一小塊表皮，置于載玻片中央的液滴中展平，蓋上蓋玻片，制成臨時(shí)裝片。

（3） 光學(xué)顯微鏡的使用。

取鏡、對光后，將制好的臨時(shí)裝片置于低倍鏡下觀察是否發(fā)生質(zhì)壁分離。

2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的記錄與分析

（1） 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表（表1）。

（2） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：觀察在0.03 g/mL的KNO3溶液中的茶花花瓣表皮細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)有質(zhì)壁分離現(xiàn)象;在0.02 g/mL KNO3溶液中的細(xì)胞未觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象。在0.04 g/mL的KNO3溶液中的杜鵑花花瓣表皮細(xì)胞發(fā)現(xiàn)有質(zhì)壁分離現(xiàn)象;在0.03 g/mL的KNO3溶液中的細(xì)胞未觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象。

（3） 實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

根據(jù)公式C=（C1+C2）/2，茶花花瓣表皮細(xì)胞液濃度與0.025 g/mL的KNO3溶液濃度相當(dāng);杜鵑花花瓣表皮細(xì)胞細(xì)胞液濃度與0.035 g/mL的KNO3溶液濃度相當(dāng)。

（4） 實(shí)驗(yàn)反思。

預(yù)實(shí)驗(yàn)中，在0.1 g/mL的KNO3溶液中的茶花、杜鵑花花瓣表皮細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離后，未觀察到不能自動復(fù)原，5min后加清水，也不能復(fù)原，且細(xì)胞中紅色褪去。

在0.05 g/mL的KNO3溶液中的細(xì)胞觀察到已發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，且一段時(shí)間后未觀察到質(zhì)壁分離自動復(fù)原現(xiàn)象，從而確定KNO3溶液的濃度梯度。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程均未觀察到質(zhì)壁分離自動復(fù)原現(xiàn)象，這與理論不符。學(xué)生討論后得出原因可能是用于處理的KNO3溶液的量不夠，來年茶花、杜鵑花開放時(shí)，教師可引導(dǎo)學(xué)生重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（如將花瓣表皮細(xì)胞置于含有濃度能引起其質(zhì)壁分離的KNO3溶液的培養(yǎng)皿中）進(jìn)行探究。

公式C=（C1+C2）/2所得的細(xì)胞液濃度是一個(gè)粗略值，教材中用初始質(zhì)壁分離來界定植物細(xì)胞細(xì)胞液濃度。

“初始質(zhì)壁分離”是指細(xì)胞的角隅處，開始出現(xiàn)質(zhì)膜及其以內(nèi)部分離開細(xì)胞壁的狀態(tài)，能引起約50%的細(xì)胞發(fā)生初始質(zhì)壁分離的外界溶液濃度就是細(xì)胞液的濃度。對于現(xiàn)階段的高中學(xué)生來說，這一界定方法有兩個(gè)難點(diǎn)：① “初始質(zhì)壁分離”的判斷;② 細(xì)胞數(shù)目的準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)。教師可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)的探究，主要是讓學(xué)生體會實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作的復(fù)雜性（包括預(yù)實(shí)驗(yàn)）、感受實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程的邏輯嚴(yán)密性，通過預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)結(jié)論的分析等培養(yǎng)邏輯思維能力與表達(dá)能力，最重要的是要增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的成功感，讓學(xué)生樂于進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)探究。基于以上考慮，筆者選擇公式C=（C1+C2）/2來估測花瓣表皮細(xì)胞的細(xì)胞液濃度。

高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)遵循對照原則，自變量、因變量的確定，以及無關(guān)變量的排除是實(shí)驗(yàn)題的?？純?nèi)容。本自主實(shí)驗(yàn)中，可引導(dǎo)學(xué)生思考：花瓣表皮細(xì)胞經(jīng)各濃度KNO3溶液處理的時(shí)間如何設(shè)置相同？要得出科學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，需要進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)。如何體現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性？若需要測定比較準(zhǔn)確的茶花、杜鵑花的花瓣表皮細(xì)胞細(xì)胞液濃度，可怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？教師按照“最近發(fā)展區(qū)”理論設(shè)計(jì)呈“階梯式”的問題，促進(jìn)、、引導(dǎo)學(xué)生思考解決問題，促進(jìn)學(xué)生自主提出問題。

2014年啟動的以浙江、上海為試點(diǎn)的新高考方案下的整個(gè)高中教學(xué)將沒有文理科之分，實(shí)行統(tǒng)一高考與高中學(xué)考，必考與選考相結(jié)合。高校對學(xué)生進(jìn)行選擇，學(xué)生對考試科目自主選擇。生物學(xué)最大的特色是以生命現(xiàn)象及其活動規(guī)律為研究對象，最基本的研究方法是觀察與實(shí)驗(yàn)。通過引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)的探究來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣從而提高生物學(xué)學(xué)習(xí)成績應(yīng)該是有效的。