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高中生物实验研究性学习
生物学是一门实验性学科。研究性学习是学生在教师指导下，从自然、社会和生活中选择和确定专题进行研究，并在研究过程中主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动。在这种学习方式下，教师不再作为知识的权威，将预先组织好的知识体系传授给学生，而是充当指导者、合作者和助手的角色，与学生共同经历知识探究的过程。学生不再作为知识的接收者，被动学习，而是能与教师一样通过各种途径获取信息，带着自己的兴趣、需要与客观世界对话，从而使学习与研究统一。在高中生物实验教学中，我进行了有关的实践与研究，设计了一些研究性实验。设计原则是以学生为主体，让学生在遵循基本的实验操作步骤的基础上，在理解实验原理的前提下，进行研究性学习，以寻求最佳的实验方法,培养学生设计生物实验的能力。一、从实验原理中设计研究性实验一般步骤是：教师利用实验原理提出问题→学生设计实验→验证实验→得出结论.以“观察植物细胞的质壁分离与复原”实验为例，本实验的原理是：一个活的成熟的植物细胞，放在一定浓度的溶液中，就可构成一个渗透系统，从而可以发生渗透作用。渗透系统建立的条件为：需要半透膜，且半透膜两侧具有浓度差。学生通过实验可得出结论：当外界溶液的浓度大于细胞液的浓度时,植物细胞就渗透失水,表现出质壁分离；当外界溶液的浓度小于细胞液的浓度时,植物细胞就渗透吸水,表现出质壁分离复原。通过对实验原理的分析，我从渗透系统建立的条件上思考，创设了一些研究性学习的情景。（1）比较不同的外界溶液：要求学生利用此实验原理，对①和②两种不同浓度的溶液(30％的蔗糖和蒸馏水)进行比较。此题目作为本实验的研究性课题在实验课上布置，要求学生在完成大纲规定的实验基础上进行研究，自行设计相关的实验方法、步骤，并得出结论。通过对学生实验情况统计表明:近90％的学生完成了此实验研究，正确率在70％左右。从学生使用的方法来看，主要是将两种溶液各制一张临时装片，比较细胞的质壁分离的程度；甚至有位学生当得知是蔗糖溶液和蒸馏水后，他把每种溶液都尝一下，通过比较甜度来验证实验的结果。（2）粗测植物细胞细胞液浓度：要求学生利用此实验原理,粗测某植物细胞的细胞液浓度。这一实验情景作为问题提出后，学生设计的方法是利用已知浓度的外界溶液，通过观察植物细胞的质壁分离的程度来粗测细胞液的浓度。在具体设计过程中，学生提出配制一系列一定浓度梯度的蔗糖溶液，观察细胞质壁分离的情况，然后取中值的方法逐步测定细胞液浓度。实验中实验步骤需要多次重复,84%以上的同学能坚持完成,近60%的同学测定的细胞液浓度比较准确,课堂小结时我请学生分析自己实验成功与失败的原因，总结经验教训.通过这些带有研究性质的学习过程，加深了学生对此实验原理的理解。二、从实验材料中设计研究性实验一般步骤是:教师对实验材料的选择提出问题→学生观察、比较、分析实验材料→学生设计实验→验证实验→得出结论。以“生物组织中可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定”实验为例，在鉴定还原性糖实验中材料要求选择含糖量高,颜色为白色或近于白色的植物组织。我以白色的梨汁和红色的番茄汁为例让同学们进行观察、比较，同学们大都能发现红色的番茄汁中砖红色沉淀现象很不明显,而白色的梨汁中砖红色沉淀很醒目。通过此实验同学们认识到在做有颜色变化的实验时,应注意实验材料颜色的对比度。相近的实验材料最好不要选择。对于那些实验材料的选择不能避免有相近颜色时,可在适当的时候去掉原有颜色,再进行颜色鉴定。例如:德国科学家萨克斯证明绿色叶片光合作用中产生淀粉实验.在用碘蒸气处理叶片前,用酒精对叶片进行脱色处理,去掉原有的绿色.目的是显示出蓝色.通过对实验材料的研究,同学们认识到科学实验中选择合适的实验材料是十分重要的。三、从实验步骤中设计研究性实验一般步骤是：教师对实验步骤提出问题→学生设计实验→分析结果→得出结论.以“叶绿体中色素的提取和分离”实验为例，本实验的步骤是：称取新鲜的绿色菠菜叶5g，剪碎放入研钵，放入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入5ml丙酮，迅速、充分的研磨成匀浆并过滤，得叶绿体色素提取液。用毛细吸管吸取少量滤液，在干燥的滤纸条上划一条直的细线，待滤液干后，再画二三次，然后放入层析液中进行观察。在教学过程中，我要求学生设想:①如果不用新鲜的绿色菠菜叶,而用老的黄色菠菜叶,实验结果会如何?②用蒸馏水代替丙酮,行吗?通过认真比较和分析,大部分同学都会得出:①不能用老的黄色菠菜叶,因为本实验是叶绿体中色素的提取和分离,而叶绿体中色素主要是表现为绿色的叶绿素,老的黄色菠菜叶中含量较少,影响实验结果。②叶绿体中色素是有机物,可溶于有机物,一般不溶无机物。通过对上述问题的研究性学习,学生基本掌握了这个实验.四、从实验现象中设计研究性实验一般步骤是：教师对实验现象提出问题→学生设想解决问题的方法→学生设计实验