蔡月玲

【摘 要】生物實驗一般分為兩類，一類是驗證性實驗，另一類是探究性實驗，驗證性實驗與探究性實驗兩者有著本質(zhì)的區(qū)別，而在生物科學(xué)的研究過程中它們之間又是密不可分的。這次我們通過“植物細(xì)胞的吸水和失水”的實驗從過去的驗證性實驗，過渡到現(xiàn)階段的探究性實驗，詳細(xì)解說兩者之間的對比聯(lián)系。

【關(guān)鍵詞】驗證性實驗；探究性實驗；植物細(xì)胞的吸水和失水

一、驗證性實驗與探究性實驗內(nèi)涵

實驗是科學(xué)探究的基礎(chǔ)，生物實驗一般可以分為兩類，一類是驗證性實驗，另一類是探究性實驗。驗證性實驗是指對研究對象有了一定了解，并形成了一定認(rèn)識或提出了某種假說，為驗證這種認(rèn)識或假說是否正確而進(jìn)行的一種實驗。驗證性實驗是為了培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作，數(shù)據(jù)處理等其他技能，學(xué)生們檢驗一個已知的結(jié)果是正確的，例如觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗，根據(jù)實驗要求所獲得的結(jié)果（是否出現(xiàn)質(zhì)壁分離和復(fù)原的現(xiàn)象）來驗證實驗原理。長期以來，在中小學(xué)實驗教學(xué)中，由于受傳統(tǒng)應(yīng)試教育思想的影響、制約，傳統(tǒng)的中小學(xué)實驗教學(xué)思想片面地把實驗教學(xué)僅僅當(dāng)作知識傳承的工具和技能訓(xùn)練的工具。

探究性實驗是對未知的結(jié)論進(jìn)行探求，課程的目的是為了能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、積極性和創(chuàng)造性，并把所學(xué)得的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識綜合地應(yīng)用于課題的立項、設(shè)計、實施、結(jié)果分析和論文撰寫。探究性實驗是通過實驗來回答一個感興趣的問題，激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)科學(xué)探究能力，例如探索蔗糖溶液質(zhì)量濃度與植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離和分離現(xiàn)象的關(guān)系，預(yù)測植物細(xì)胞細(xì)胞液的濃度等等。探究性實驗教學(xué)，是在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生參與實驗教學(xué)的過程，包括學(xué)生對所觀察到的現(xiàn)象引發(fā)興趣，產(chǎn)生疑問，提出假設(shè)，進(jìn)而設(shè)計新的實驗方案，通過對不同實驗方案所產(chǎn)生的自然現(xiàn)象的觀察、對比、分析、思考，借助對實驗數(shù)據(jù)的計算、分析，然后證實或證偽假設(shè)，得出科學(xué)結(jié)論等一系列實驗、質(zhì)疑、分析、思考的過程。

二、驗證性實驗和探究性實驗實例

在十多年前，植物細(xì)胞的吸水和失水的實驗就已經(jīng)作為學(xué)生分組進(jìn)行的驗證性實驗，并告訴了學(xué)生紫色的洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞在質(zhì)量濃度為30%的蔗糖溶液中會發(fā)生失水現(xiàn)象，液泡縮小，水分流出；在清水當(dāng)中會發(fā)生吸水現(xiàn)象，液泡變大，細(xì)胞膨脹。學(xué)生進(jìn)行實驗就是驗證這個已知結(jié)果的現(xiàn)象。

新課程下，本實驗變?yōu)槲粗Y(jié)論的探究實驗，實驗?zāi)繕?biāo)定為：1.進(jìn)行植物細(xì)胞失水和吸水的探究，觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原。2.說明植物細(xì)胞失水和吸水的條件。并且驗證“原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜”這一假設(shè)。給予了實驗原理：1.當(dāng)細(xì)胞液的濃度小于外界溶液的濃度時，細(xì)胞液中的水分就透過原生質(zhì)層進(jìn)入外界溶液中，使細(xì)胞壁和原生質(zhì)層都出現(xiàn)一定程度的收縮。由于原生質(zhì)層比細(xì)胞壁的伸縮性大，當(dāng)細(xì)胞不斷失水時，原生質(zhì)層就會與細(xì)胞壁逐漸分離開來，也就是逐漸發(fā)生了質(zhì)壁分離。2.當(dāng)細(xì)胞液的濃度大于外界溶液的濃度時，外界溶液中的水分就透過原生質(zhì)層進(jìn)入細(xì)胞液中，整個原生質(zhì)層就會慢慢地恢復(fù)成原來的狀態(tài)，使植物細(xì)胞逐漸發(fā)生質(zhì)壁分離的復(fù)原。學(xué)生通過實驗原理和實驗?zāi)繕?biāo)，作出假設(shè)，細(xì)胞在什么情況下吸水？什么情況下失水？這與外界溶液濃度有什么關(guān)系？然后根據(jù)作出的假設(shè)制定計劃，而這個推測需要通過實驗來檢驗。列出具體實驗所需的材料器具：1.材料紫色的洋蔥鱗片葉；2.用具刀片，尖頭鑷子，滴管，載玻片，蓋玻片，顯微鏡，吸水紙；3.試劑質(zhì)量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液，清水。以及方法步驟：（1）制作洋蔥鱗片葉外表皮的臨時裝片——用滴管在載玻片中央滴一滴清水。用鑷子撕取一小塊顏色較深的洋蔥鱗片葉外表皮，將這塊表皮放在載玻片中央的清水滴中展平。用鑷子夾起蓋玻片，將蓋玻片的一邊先接觸載玻片上的水滴，然后輕輕地蓋在水滴上。（2）觀察洋蔥表皮細(xì)胞——將低倍鏡對準(zhǔn)通光孔，調(diào)節(jié)反光鏡和光圈，獲得明亮的視野。把做好的裝片放在載物臺上觀察，直至獲得清晰的影像。（3）觀察質(zhì)壁分離——取下臨時裝片，水平地放在桌上。用滴管從蓋玻片的一側(cè)滴入蔗糖溶液，在另一側(cè)用吸水紙吸引。重復(fù)上述操作，使洋蔥鱗片葉表皮浸潤在蔗糖溶液中。用低倍鏡觀察蔗糖溶液中細(xì)胞的變化。（4）觀察質(zhì)壁分離的復(fù)原——取下臨時裝片，水平地放在桌上。從蓋玻片的一側(cè)滴入1～2滴清水，在另一側(cè)用吸水紙吸引，以吸去蔗糖溶液。這樣重復(fù)幾次，蓋玻片下的洋蔥表皮又浸潤在清水中。仍用低倍鏡觀察，看洋蔥表皮細(xì)胞又發(fā)生了什么變化。學(xué)生通過計劃的實施，將觀察到的結(jié)果記錄下來，并通過分析實驗與自己的預(yù)期是否吻合，是否支持所做的假設(shè)，并作出解釋，最后得出結(jié)論。并且可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究。

通過洋蔥外表皮細(xì)胞吸水和失水實驗的原理，可以進(jìn)一步深化探究洋蔥表皮細(xì)胞的細(xì)胞液的濃度范圍，將已給濃度的蔗糖溶液（30%的蔗糖溶液）做稀釋處理，成一組濃度梯度的溶液，對不同濃度的蔗糖溶液進(jìn)行質(zhì)壁分離實驗，并且設(shè)置一個不加蔗糖液的空白對照（用清水浸泡洋蔥外表皮，沒有發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象），通過對不同濃度的蔗糖溶液進(jìn)行實驗，找出中間點，看洋蔥外表皮細(xì)胞介乎分離和不分離之間的最小范圍，就是洋蔥表皮細(xì)胞的細(xì)胞液的濃度范圍。

三、驗證性實驗與探究性實驗聯(lián)系

驗證性實驗與探究性實驗兩者有著本質(zhì)的區(qū)別，而在生物科學(xué)的研究過程中它們之間又是密不可分的。探究性實驗的結(jié)論并不是都是已知的，有些假設(shè)本身不是結(jié)論，只是一種預(yù)測。在探索研究對象的過程中，對未知的實驗?zāi)繕?biāo)必然提出假設(shè)或猜想，必然要通過驗證性實驗證明假設(shè)是否正確，才能得出結(jié)論。探索性實驗是帶有嘗試性，但仍然有一定目標(biāo)和方向，只是沒有驗證性實驗?zāi)敲淳唧w。

總之，生物學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，它需要我們每一位生物教師充分利用實驗的教育功能，引導(dǎo)學(xué)生積極主動地參與實踐活動，學(xué)會觀察與實驗，進(jìn)而學(xué)會學(xué)習(xí)，真正成為學(xué)習(xí)的主體，從而提高學(xué)生的和能力，達(dá)到生物學(xué)實驗教學(xué)的教育目標(biāo)。

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