盧琴 丁金玉

（1.龍巖市新羅區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校，福建 龍巖 364000；2.龍巖市蓮東中學(xué)，福建 龍巖 364000）

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》（下文簡稱課程標(biāo)準(zhǔn)）明確提出培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)，要求初中生物學(xué)教學(xué)應(yīng)促進(jìn)學(xué)生尊重事實(shí)證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)，基于證據(jù)和邏輯，多角度、辯證地分析問題。［1］筆者嘗試以2012 年版北京師范大學(xué)出版社《生物學(xué)·七年級上冊》“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，探討初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略，促進(jìn)學(xué)生學(xué)會“有理有據(jù)”地提出問題、分析問題與解決問題，提高科學(xué)思維能力與探究實(shí)踐能力。

一、“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計思路

初中“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容要求，以真實(shí)的、富有邏輯性的系列問題及高中相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維探究與實(shí)驗(yàn)操作，使得實(shí)驗(yàn)探究過程“問題化”，外顯學(xué)生的思維過程，及時發(fā)現(xiàn)、解決學(xué)生學(xué)習(xí)存在的問題，促進(jìn)學(xué)生嘗試設(shè)計合理的實(shí)驗(yàn)方案，習(xí)得生物學(xué)大概念“一般情況下，根毛的細(xì)胞液濃度總是大于土壤溶液濃度，根毛細(xì)胞吸收土壤里的水分。若土壤溶液濃度大于根毛的細(xì)胞液濃度時，根毛細(xì)胞就會失水”。引導(dǎo)學(xué)生在“發(fā)現(xiàn)問題—解決問題”的螺旋式上升過程中，學(xué)習(xí)科學(xué)思維方法與科學(xué)探究方法，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度及不懈探索的科學(xué)精神。

二、“探究植物細(xì)胞的失水和吸水”實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程

（一）創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生探究欲望

展示給萎蔫的植物澆水使其硬挺等日常生活中常見的生物學(xué)現(xiàn)象圖片，創(chuàng)設(shè)問題情境：植物萎蔫的原因是什么？澆水后變硬挺的直接原因是什么？此現(xiàn)象說明細(xì)胞有什么功能？激發(fā)學(xué)生的好奇心與探究欲望，設(shè)計“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”實(shí)驗(yàn)方案，開展實(shí)驗(yàn)探究。

（二）實(shí)驗(yàn)演示，引導(dǎo)學(xué)生提出問題

利用投影顯微鏡演示2019 年版人民教育出版社《生物學(xué)·必修1》（下文簡稱《高中生物學(xué)》）中有關(guān)“紫色洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原”實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生從動態(tài)角度觀察、認(rèn)識微觀的植物細(xì)胞失水與吸水現(xiàn)象，提出值得探究的問題：植物細(xì)胞吸水或失水的外界條件是什么？若教學(xué)條件有限，可以指導(dǎo)學(xué)生觀察紫色洋蔥表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)視頻或《高中生物學(xué)》中相關(guān)插圖，并形象、生動地講解相關(guān)實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，幫助初中學(xué)生了解有關(guān)“原生質(zhì)層”等高中生物學(xué)概念。

（三）知識鋪墊，引導(dǎo)學(xué)生做出假設(shè)

由于初中學(xué)生缺乏有關(guān)化學(xué)知識，無法做出“植物細(xì)胞吸水或失水與細(xì)胞內(nèi)外的濃度差有關(guān)”的假設(shè)。教師可以介紹不同濃度的食鹽溶液配置，讓學(xué)生初步了解“溶液”“濃度”及“濃度差”等化學(xué)概念。并列舉不同植物細(xì)胞液濃度，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識細(xì)胞液具有一定的濃度。創(chuàng)設(shè)問題情境：當(dāng)細(xì)胞內(nèi)外的溶液存在濃度差的時候，會發(fā)生什么現(xiàn)象？什么情況下，細(xì)胞會吸水或失水？指導(dǎo)學(xué)生觀察《高中生物學(xué)》中“水分進(jìn)出哺乳動物紅細(xì)胞”示意圖，以具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)象，促進(jìn)學(xué)生嘗試做出假設(shè)：細(xì)胞吸水或失水與細(xì)胞液濃度有關(guān)。指導(dǎo)學(xué)生再次觀看“紫色的洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原”實(shí)驗(yàn)視頻，比較分析動植物細(xì)胞吸水與失水現(xiàn)象，幫助學(xué)生基于事實(shí)和證據(jù)，做出合理假設(shè)：當(dāng)外界溶液濃度大于植物細(xì)胞液濃度時，細(xì)胞會失水；當(dāng)外界溶液濃度小于植物細(xì)胞液濃度時，細(xì)胞則吸水。

（四）啟發(fā)模仿，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案

創(chuàng)設(shè)問題情境，指導(dǎo)學(xué)生多角度思考與討論“如何判斷細(xì)胞是否吸水或失水？細(xì)胞吸水或失水后會發(fā)生怎樣的變化？”模仿“紫色的洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原”實(shí)驗(yàn)，設(shè)計合理的“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生嘗試以白蘿卜為實(shí)驗(yàn)材料，將蘿卜塊浸泡在不同濃度的溶液中，并根據(jù)蘿卜細(xì)胞吸水或失水，則蘿卜塊的質(zhì)量與體積發(fā)生變化的原理，制訂測量蘿卜塊的質(zhì)量與體積的方法，以此探究蘿卜細(xì)胞是否失水或吸水。

（五）實(shí)驗(yàn)操作，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論

指導(dǎo)學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。橫切新鮮的白蘿卜形成三個厚度均為0.5 厘米的蘿卜圈，應(yīng)用糕點(diǎn)壓花模具制成A、B、C 三個形狀一樣的蘿卜塊，并稱重與記錄。分別將A、C 蘿卜塊浸泡在清水和20%的食鹽溶液中，B 蘿卜塊則不進(jìn)行處理。15 分鐘后，取A、B、C三個蘿卜塊進(jìn)行稱重、記錄三者浸泡前后的質(zhì)量變化。同時，將A、B、C 三個蘿卜塊放回原蘿卜圈的挖空處，觀察、比較、記錄浸泡前后的體積變化。指導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出“植物細(xì)胞吸水或失水與細(xì)胞內(nèi)外溶液的濃度差有關(guān)。當(dāng)外界溶液濃度大于植物細(xì)胞液濃度時，細(xì)胞失水；當(dāng)外界溶液濃度小于植物細(xì)胞液濃度時，細(xì)胞吸水”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，為學(xué)習(xí)根毛吸水原理奠定基礎(chǔ)。

（六）遷移應(yīng)用實(shí)驗(yàn)結(jié)論，解釋實(shí)際問題

指導(dǎo)學(xué)生遷移應(yīng)用實(shí)驗(yàn)結(jié)論，嘗試解釋為何植物萎蔫后澆水可恢復(fù)挺拔、鹽腌黃瓜或西紅柿出水等常見的生物學(xué)現(xiàn)象，［2］思考與討論：若根毛細(xì)胞從土壤溶液中吸收水分，則細(xì)胞液與土壤溶液的濃度差應(yīng)是怎樣的？反之，又將如何？促進(jìn)學(xué)生深入探究學(xué)習(xí)，建立、理解根毛細(xì)胞與其吸收功能相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)特征，樹立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。

三、“探究植物細(xì)胞的失水和吸水”實(shí)驗(yàn)教學(xué)反思

（一）重視培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)

“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”實(shí)驗(yàn)教學(xué)遵循“核心素養(yǎng)為宗旨”“教學(xué)過程重實(shí)踐”等課程基本理念，充分利用高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，創(chuàng)設(shè)聯(lián)系生活實(shí)際的問題情境，激發(fā)學(xué)生的好奇心、探究與質(zhì)疑欲望，引導(dǎo)學(xué)生思考、討論、設(shè)計、觀察、記錄與分析，以豐富、生動、具體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與數(shù)據(jù)，為學(xué)生學(xué)習(xí)抽象、微觀的生物學(xué)概念提供感性認(rèn)識，搭建理解與應(yīng)用生物學(xué)概念、原理的“腳手架”。并通過遷移運(yùn)用實(shí)驗(yàn)結(jié)論，促進(jìn)學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)的知識解釋生活中相關(guān)的生物學(xué)現(xiàn)象與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題，構(gòu)建結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。［1］同時，學(xué)習(xí)科學(xué)思維方法與科學(xué)探究方法，增強(qiáng)團(tuán)隊合作意識，發(fā)展科學(xué)思維素養(yǎng)。

（二）重視培養(yǎng)學(xué)生探究實(shí)踐能力

“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”實(shí)驗(yàn)教學(xué)嘗試改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，以富有邏輯性的系列問題，引導(dǎo)學(xué)生思考與討論，鼓勵學(xué)生小組合作制訂實(shí)驗(yàn)方案，合理選擇實(shí)驗(yàn)材料、測量方法等，使得實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、實(shí)驗(yàn)方法簡便。并合理應(yīng)用高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，幫助學(xué)生理解細(xì)胞的吸水與失水原理?；诒咎骄繉?shí)驗(yàn)結(jié)論，指導(dǎo)學(xué)生參考相關(guān)高中生物學(xué)知識，進(jìn)行“探究白蘿卜細(xì)胞液濃度”拓展實(shí)驗(yàn)，嘗試應(yīng)用對照實(shí)驗(yàn)設(shè)計方法，解決“細(xì)胞在什么情況下，既不吸水也不失水”問題。還可以指導(dǎo)開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，探究解決“外界溶液的濃度若不斷地提升，會出現(xiàn)什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象”“細(xì)胞吸水或失水的程度有極限嗎”“細(xì)胞吸水或失水速率與哪些環(huán)境條件有關(guān)”“還有哪些測量細(xì)胞體積變化的方法”等問題，提高學(xué)生探究實(shí)踐能力。

初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要載體。應(yīng)圍繞課程目標(biāo)與要求設(shè)計與實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，充分利用高中生物學(xué)有關(guān)探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生提出問題，做出假設(shè)，設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，觀察、操作、記錄、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并遷移應(yīng)用實(shí)驗(yàn)結(jié)論解決實(shí)際問題，促進(jìn)學(xué)生通過探究實(shí)驗(yàn)，習(xí)得生物學(xué)知識，形成生命觀念，提高科學(xué)探究能力，發(fā)展科學(xué)思維素養(yǎng)。