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1、探究性教学案例“植物细胞吸水与失水”一节的探究性教学汤可亲 乐清白象中学美国学者施瓦布指出探究学习是指“儿童通过自主地参与获得知识的过程，掌握研究自然所必需的探究能力；同时，形成认识自然的基础科学概念；进而培养探索未知世界的积极态度。”1 当前，在提倡创新精神和实践能力的培养为重点的素质教育中，由于探究性学习能改变过去学生单纯地接受教师灌输知识的单一学习方式，强调学生对知识的主动探求，而受到教育界的广泛关注。探究性教学是按照科学探究的一般规律，创设学生“有所发现”的教学情境，引导学生通过搜集资料、设计并操作实验、调查和观察等活动进行研究，从而得出结论。它的主要目的是使学生在整个教学中成为知识的
2、探究者、发现者，而不仅仅是知识的接受者，从而达到培养学生创新意识、创新能力的目的。在“植物细胞吸水与失水的探究”一节教学中，教师可通过引导学生发现问题、作出假设、设计实验、分析实验现象和得出结论的思路进行探究性教学。 1 教学设计 教学内容教学活动设计教学目的课前准备要求学生做一道凉拌黄瓜小菜创设问题情境新课导入要求学生说明凉拌黄瓜在食用前与食用后的变化情况培养学生发现问题的能力提出问题做出假设引导学生分析导致凉拌黄瓜在食用前、后发生变化的原因培养学生分析问题的能力分析实验原理根据上述现象，分析出实验原理培养学生分析问题的能力操作实验证明假设要求学生根据实验原理，操作完成实验培养学生的操作能力
3、和创新意识观察现象得出结论学生根据实验现象，分析讨论实验结果，得出结论培养学生的观察能力和分析能力解决实际问题引导学生分析无土栽培的原理和解决一些生活中的实际问题培养学生的分析问题能力和应用知识能力2 教学过程 2.1 利用家庭小实验，引发学生的探究兴趣 课前要求学生做一道凉拌黄瓜小菜，并观察食用前和食用后有什么变化?(学生做这道小菜既容易完成，又能得到家人夸奖，能够很好地激发学习兴趣。用它设计问题情境，容易提高学生探究知识的热情。) 2.2 根据现象，提出问题，作出假设，分析实验原理 课上教师要求学生说出自己做的凉拌黄瓜在食用前和食用后的变化。学生说法不一，但中心都是食用前没汤，吃到最后有汤
4、了，且最后的黄瓜不很脆了。教师接着问学生：“盘中的汤从哪来的？吃到最后黄瓜为什么不脆了？”学生众说纷纭，如有的学生说是因为放了蒜，使黄瓜渗出水来；也有人认为是由于用刀切、拍黄瓜造成的；但多数学生认为是由于放了盐、醋等使黄瓜失水造成的。当学生说完自己的观点后，教师接着引导；“大家说了这么多原因，都正确吗？这需要用实验来证明。由于时间和条件等原因，我们在这里只通过实验法来证明盐水、醋等高浓度溶液使植物细胞失水假设是否正确，而大家提出的其它原因，则希望大家利用实验法在课余时间进行证明。”接着教师引导学生分析出实验原理，再要求学生根据实验原理，以实验组为单位，利用教师提供的萝卜、浓盐水、清水、小烧杯、
5、试管和镊子等材料进行实验操作。 2.3 根据实验原理，设计实验操作 学生根据实验原理设计的实验操作多种多样，多数实验组将萝卜切成小块，分别放入装有清水和浓盐水的小烧杯中，少数实验组将萝卜切成细长条，分别放人装有等量的清水和浓盐水的试管中；还有个别实验组将1根长方体萝卜块用试管作“打孔器”钻出两个圆柱形萝卜块，分别放入盛有等量的清水和浓盐水的试管中(此种方法为学生创新的，既可观察到溶液量的变化，又可测量萝卜条体积的变化)等。 2.4 观察实验，得出结论 学生设计并操作完自己的实验后，教师引导学生根据实验原理、结合自己的实验操作作出预期，分析可能导致误差的原因(学生根据自己的实验分析出导致误差的原
6、因多种多样，如实验的前后顺序不同，导致实验操作不能同时进行而造成误差，实验材料的表面积大小、体积等不同造成误差；整个实验的重复次数；是否有对照等，培养了学生的科研意识)。然后组织学生观察自己的实验，并在实验组内进行讨论、分析，得出结论，总结实验设计思想。最后以实验组为单位进行实验结果汇报，每组派代表到前面讲解自己的实验设计和结果分析，同组的其他人给予补充，全班学生提出质疑，教师做优点评说，对实验设计正确的、有创新的给予表扬，并引导学生帮助实验设计错误的实验组进行分析，找出导致错误的原因和思维上的偏差，以加强学生对实验原理的理解，从而总结出植物细胞吸水、失水的原理。 课堂实录第一组实验设计方案：
7、将萝卜切成小块，分别放入装有等量清水和30%NaCl溶液的小试管中。观察液面变化。预期装有清水的试管中液面会下降，装有30%NaCl溶液的试管中液面会上升。实验结果：没有看到明显的液面变化学生质疑：没有在试管上做任何标记，怎么知道试管中液面的变化？教师点评：该实验简单易行，也与生活中的一些现象类似，但作为一个科学实验，对实验结果的观察似乎太过简单，缺乏严格的对照或定量的测量。实验结果的可信性让人怀疑。第二组实验设计方案：将萝卜切成小块，分别放入装有清水和30%NaCl溶液的小试管中，然后立刻划上一细线，标示出液面高度。观察液面变化。预期装有清水的试管中液面会下降，装有30%NaCl溶液的试管中
8、液面会上升。实验结果：15分钟后，两个试管中的液面变化均不明显。无法确定溶液体积的变化。教师提问：还有没有其他组的实验设计方案与第二组相似，观察到了什么结果？学生回答（第三组代表）：我们组的实验与第二组一致，也同样看不到明显的溶液体积的变化。教师提问：那为什么会这样了？大家能不能相互讨论一下，找一找原因？学生回答：实验时间太短，只有15分钟，难以观察出来。教师点评：可能是其中的一个原因。但我们想想平时做凉拌黄瓜等食品时，也只有十几分钟甚至五六分钟时间，但盘中就出现了很多的水分。那么，还有没有其它原因？提示学生“再看一看凉拌黄瓜，黄瓜本身有什么变化？盘中的水分又有何变化？”学生回答：30%NaC
9、l溶液中的萝卜可能失水，但体积会变小；而30%NaCl溶液中的水增加，溶液体积增大，两者相互抵消，故看不出明显的液面变化。教师点评：分析得非常好。那么有那一组同学的实验能证明这一点了？学生发言（第四组）：切出一块长方体的萝卜，高约1厘米；然后用小试管当作“打孔器”，钻出两块圆柱形的萝卜块，两萝卜块体积会相等。两个小试管分别加入等量的清水和30%NaCl溶液，并用记号笔做好标记；然后将两个萝卜块分别放进小试管中。15分钟后，用镊子取出萝卜块，再放回原长方体萝卜块的“圆柱形空洞”中，发现放入清水中的萝卜块无法放回，说明其体积变大了；同时检查放有清水的小试管，发现液面下降了许多。另一个放入30%Na
10、Cl溶液的萝卜块则正好相反，体积变小，而试管中的液面上升了许多。教师点评：第四组的实验设计比较科学，严谨，也成功地实现了预期的实验目标。他们实验成功的关键是通过巧妙的设置，成功地实现了待检测目标（萝卜块体积，溶液体积）实验前后的对照，从而为我们通过前后的比较，得出正确的结论提供了确实可靠的依据。实验结论：处于低浓度外界溶液中处于高浓度外界溶液中植物细胞细胞失水，体积变小植物细胞细胞吸水，体积变大2.5 解决实际问题，培养学生解决问题的能力 利用无土栽培番茄的装置进行演示，让学生分析植物根细胞液浓度与培养液浓度的关系后，引导学生根据植物细胞吸、失水的原理，分析根是如何吸水的。然后再组织学生分析“
11、在刚刚萎蔫的蔬菜上撒点清水，蔬菜就变得新鲜了”和“给花一次施肥过多，会导致花死亡”的原因，以增强学生对知识的理解，培养学生的思维能力。课后，要求学生在复习“观察萝卜失水、吸水”实验的基础上，设计利用显微镜从微观上“观察单个植物细胞吸、失水状态”的实验(即细胞的质壁分离实验)。内容包括：提出的问题、作出的假设、实验设计和预期等，以强化学生的科学思维方式，培养学生的创造意识。 3 教后小结凉拌黄瓜食用前食用后现象问题原因提出假设设计实验，并动手操作分析实验现象得出结论实验原理实验步骤预期结果误差分析本节课教学过程是教师引导学生利用已有的知识探究植物细胞吸水、失水的探究过程，即发现问题，作出假设，设计并完成实验，对实验结果进行分析从而得出结论。这样既激发了学生的学习兴趣，培养了学生的设计、操作实验和对实验结果进行分析等能力，又训练了学生的科学思维方法，提高了学生认识问题和解决问题的能力。4 板书4
