中学生物教学中观察实验的教与学

徐晓明

摘 要： 中学生物教材中的观察实验可分为验证性观察实验和探究性观察实验。实验的教法主要有：目标引导法、演示范学法、逐步推进法和探究发现法。学法主要有：取材好、试剂准、操作严、观察细、分析透、图表清、结论对。

关键词： 中学生物教学 观察实验 教法 学法

在中学生物实验教学中，观察实验占据比较重要的地位，它不仅是学生巩固所学知识，训练动手能力和培养观察能力的重要教学环节，更是拓展学生思维广度和深度、提高探究能力和科学素养的重要手段。

高中教材中比较重要的观察实验主要有以下几个：

A.验证性的观察实验

a.高倍显微镜的使用和观察叶绿体

b.观察细胞质的流动

c.观察植物的有丝分裂

d.观察根对矿质元素离子的交换吸附现象

e.观察植物细胞的质壁分离和复原

f.观察果蝇唾腺巨大染色体装片

B.探究性观察实验

a.植物向性运动的实验设计和观察

b.设计实验、观察生长素或生长素类似物对植物生长发育的影响

c.动物激素饲喂小动物实验

d.观察被子植物的花粉管

下面以这几个实验为例讨论生物观察实验的教法与学法。

一、教法

根据观察内容的不同和学生状况的差异可以采取：目标引导法演示范学法，逐步推进法和探究发现法等不同的教学方法。

1.目标引导法

每节课都有教学目标和重点，生物观察实验也一样。要将这些目标贯彻好，重点理解好，达到预期的观察效果，教师可以在学生实验前就提出明确的目的与要求。既可以以提纲的形式提出，也可以用问题的形式提出，要求学生在实验过程中注意或做到的步骤和环节，在不同环节中要达到目标或必须解决的问题，然后由学生完成实验。

这类实验一般指那些实验目标明确，实验步骤简单，观察结果明显的实验。学生完全可以根据已有知识—技能独立完成整个实验，教师则可以不必亲自参与，只起到指导、解惑的作用。

例如：在“a.在用高倍显微镜观察叶绿体”和“b.观察细胞质的流动”这两个实验中，由于学生对显微镜操作技能在初中阶段已经掌握（当然不排除个别学生需要重新培训的情况），其他的步骤均简单易做，学生完全可以自己达到教学目的，若教师直接做给学生看，则会使课堂教学索然无味，学生兴趣也会受到影响。

在这两个实验中，均有三个目标要达到：

（1）会正确操作显微镜。

（2）能尽快准确地观察到目标的形态征或动态变化。

（3）能准确对目标的物的形态特征描述或绘出图表，并得出正确结论。

这种实验教学简单地说就是“先讲后做”。

2.演示范学法

演示法是指教师先将重点步骤或难点先演示给学生看，克服学生操作过程中的不合理因素和畏难情绪的教学方法，可以与目标引导法配合使用。

范学法是指教师指导一位或一组学生先实验给全班同学看，在实验过程中强调重点和难点，利用师生互动纠正实验中出现的问题，确保其他同学在后面的实验中准确无误的教学方法。

当然，为了节约时间和保护学生的表现欲，一般采用教师或学生对重点环节演示的方法较宜。对于较难理解或难以表达的内容，也可以借助于多媒体动画或视频给学生强调重点，突破难点。

例如：在实验“观察植物细胞的有丝分裂”中，教师需要重点演示的内容是：

（1）装片制作步骤。

（2）高倍显微镜的操作方法。

需要强调的是教师不要将实验结果直接呈现给学生，否则会使学生的求知欲受挫。

这种实验教学方法可以简单总结为“先看后做”。

3.逐步推进法

教师与学生同做实验，在实验进行的不同阶段中，遇到重点、难点由教师点化或师生共同协商解决，以保证实验逐步正确完成的教学方法。教师既是实验的设计者、引导者，又是实验过程的参与者。

例如在实验“观察植物细胞质壁分离和复原”中教师可以用以下几问题逐步引导实验进程：

（1）怎样制作洋葱鳞片叶表皮的临时装片？

（2）在高倍显微镜下，你会观察到洋葱鳞片细胞什么状态？

（3）从盖玻片一侧滴入质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液，你会观察到什么现象？

（4）如何使质壁分离现象复原？

（5）这个实验说明了什么？（拓展）生活中还有哪些是细胞的质壁分离和复原现象？

（6）略（几个讨论题）。

逐步推进法要求教师在关键问题和程序上给予学生引导。实验过程由学生体验，实验结果由学生分析总结，教师不宜越俎代庖。这样才有利于调动学生主动操作和思维能力。

这种实验教学法可简单称之为“边讲边做”。

4.探究发现法

高中生物探究活动的教学不似初中探究活动教学那样繁多，也不过于程式化，但主要的几个步骤还是必不可少的。首先要发现和提出问题或提出实验目标，然后由学生自主设计和实施实验，教师在学生设计实验时可以提供实验必须的物品条件及有关的提示，利于学生在此条件和提示基础上发展思维，产生创意；最后要广泛交流形成结论。对于学生来说，探究的过程是一次全新的经历，是一次愉快体验，探究的结果的未知性和神秘感会更激发他们的创造力和求知欲。所以在设计和实验环节上，教师一定不能代替学生思考和操作，只能为学生提供参考的思路和方法。

探究性观察实验是一种尽可能发挥学生学习能动性，培养学生科学思维能力和实验能力的优质教学方式。由于不学生设计实验的思维方式不同，实验方案和结果会有很大差异，如何整合不同结果形成正确的结论，对教师和学生的素质都是一种检验。

例如在“观察被子植物的花粉管”这一探究观察实验中，教材只提出目的要求和必要的提示。在提示中具体明确了材料，试剂种类和浓度，花粉粒培养时间和温度。对于实验过程则没有规定，完全由学生设计和实验、观察，结论也由学生交流得出。教师只是实验的组织者和参与者，学生则是学习和实践和主体。这样的探究实验极大地激发了学生的学习兴趣和表现欲望，对比于那种由教师一切准备好再由学生观察的教学方法精彩生动了许多。

需要注意的是，教师应及时纠正学生设计或操作中的谬误，并参与分析学生成功与失败的原因，以期得到正确的结论。

二、学法

观察实验是培养学生设计能力、动手能力、观察能力、分析能力和创新精神的一类实验。实验的成功与否直接影响观察的结果和最终结论。因此教会学生严谨的科学实验态度和正确的学法就显得十分必要。简单地说，观察实验的学法就是先学后做再总结：

（1）在实验前充分熟悉实验内容，明确实验目标。

（2）设计或熟悉实验步骤，包括实验小组的划分和每个组员的任务，尤其要注意细节的安排和应对意外情况的预案。

（3）充分准备好实验材料，尤其关注所选用的观察材料的质量和时机。

（4）然后根据教师的不同教法进行实验，要善于寻找和鉴别最佳物象及最佳角度，同时及时记录实验数据、过程变化和最终现象，边实验边思考边改进，从而激发进一步探究的创新思维。

（5）实验结束后还要及时交流总结实验结果和实验心得。

在实验过程中要求学生做到以下几点：取材好，试剂准、操作严、观察细、图表清、分析透、结论对。

1.取材好

正确取材是实验成功的第一步。有的学生实验失败，往往是因取材不正确而引起的，因而在实验时，首先要正确取材。例如：实验c“观察植物细胞的有丝分裂”中，准确切取洋葱根尖生长点部位，是实验成功的前提。一些学生制成的装片中往往看不到或看到很少的分裂细胞，这是因为切取部位不正确导致的，即没有选准根尖的生长点部位。正确的取材应该是上午10时至下午2时当洋葱根尖细胞有丝分裂的活跃期时，剪取洋葱根尖的2～3mm长度，即可很明显观察到各个时期的有丝分裂现象。实验e“观察植物细胞的质壁分离和复原”中，取材部位应该是在新鲜的洋葱鳞片叶外表皮的紫色较深处。而在内表皮或紫色很浅的部位取材，往往观察不到或仅有很少紫色液泡。实验d“观察根对矿质元素离子的交换吸附现象”中，剪取的是有活性的根，如果是死根、烂根，则观察不到预期的结果。

2.试剂准

药品与试剂的量、浓度、纯度等都是影响实验正确结果的重要因素，要逐一检查，不能忽视。

（1）剂量适中：有些实验对药品与试剂的量有一定的要求，如实验c“动物激素饲喂小动物实验”中向培养蝌蚪的2000mL水中每天加入5mg甲状腺激素的剂量要适中。甲状腺激素剂量过多反而使蝌蚪的新陈代谢过速，蝌蚪因营养消耗太快影响发育，导致瘦弱或死亡，达不到预期的观察效果。甲状腺激素浓度过低则观察时间延长，效果不显著。又如许多观察实验在将观察物制成临时装片时需要染色，在载玻片上滴加蒸馏水只需要一小滴，过多则乱流，材料染色也需要2～3次方可清楚，染色过多过少都会观察不清。

（2）浓度准确：实验中，规定的浓度，都是人们经过多次试验后，认为最适合的。实验员在实验前配制药品与试剂时，浓度要配准，否则将会影响学生实验。如实验e“观察植物细胞的质壁分离和复原”中蔗糖溶液浓度较高时（高于30%），会使细胞因发生强烈质壁分离而失水过多，细胞死亡，不能复原。蔗糖溶液浓度低于0.3g/mL时，实验结果不明显或实验时间延长。培养植物花粉粒所需要的蔗糖溶液的质量浓度范围在0.05～0.45g/mL之间，过高会使花粉粒细胞脱水死亡，过低则花粉管萌发较慢。对芽来说生长素的最适浓度是10■mol/L左右，这个浓度用在根上则会抑制根的生长（根的生长素最适浓度为10■mol/L左右），用在茎上则作用不明显。

（3）纯度讲究：有的实验如实验d.“观察根对矿质元素离子的交换吸附现象”对试剂的纯度有较高的要求，如果所用蒸馏水中混入杂质阳离子，或用自来水代替，则漂洗时，不仅洗去了浮在根细胞表面的亚甲基蓝阳离子，而且也会把吸附在根细胞表面的亚甲基蓝阳离子交换下来；在对比实验中，含杂质阳离子的蒸馏水也会变蓝。

3.操作严

步骤及操作是否正确是影响实验结果的主要因素，要注意以下三种情况。

（1）操作步骤全：实验步骤不能少，如实验c“观察植物细胞的有丝分裂”中，根尖用15%盐酸解离后，若不经漂洗直接染色，则染色效果极差，因为根尖上附着的盐酸将和碱性染料起中和反应，从而影响着色；制片时，用镊子尖把根尖弄碎，这一步也易漏掉。用显微镜观察时更要注意显微镜的操作步骤：取镜、安装、对光、调焦、观察，一步都不能乱，尤其是调焦时镜筒要先下后上、螺旋要先粗后细，否则不易找到物象。

（2）操作方法对：在具体操作某个步骤时，如果没有按规定的操作方法做，则肯定会影响实验结果。如临时装片制作时，有的学生将盖玻片放在水滴上后没有用镊子轻压，这样制成的装片中，气泡较多，严重影响观察。实验e“观察植物细胞的质壁分离和复原”中，应用镊子撕取洋葱表皮，而不少学生是用刀片削或挖，以致取出的表皮较厚，这样在显微镜下也就看不到单层细胞。

在使用显微镜时，就要特别强调其使用方法和操作要领，如对光程序、高倍镜观察程序等。如顺时针调节粗准焦螺旋时，使镜筒缓慢向下，这时头应向左侧偏下，眼光与装片在同一水平面上，眼要特别注意物镜下降的位置，当物镜靠近装片时停止。这时用左眼从目镜观察，同时右眼要睁开，用右手逆时针方向转动粗准焦螺旋，使镜筒慢慢上升，直到对准焦点，看清物像为止。再转动细准焦螺旋，来回调节，使看到的物像更清晰。千万不能违反操作规程，例如常有学生在用高倍镜观察时，把盖玻片压碎了，弄脏了镜头，就是由于这些学生在下降镜筒时，眼睛看的是目镜而不是物镜，这样，镜筒下降到什么位置就不知道了。

（3）操作态度好：学生在实验时态度一定要严肃、认真、仔细。许多生物实验对时间、次数、温度、湿度都有严格要求，如洋葱根尖在质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精溶液的混合液中解离，需要室温下3～5min（用较浓的盐酸和95%的酒精混合液浸泡根尖可以缩短解离时间）；花粉粒培养的条件为20OC左右1～2h。操作不严格，如解离、染色时间不够，漂洗的时间或次数不足。制作洋葱表皮临时装片时，未将清水滴中卷起的表皮平展开来；做质壁分离复原实验时，滴入清水的次数少，都会对实验结果有一定的影响。

4.观察细

在观察时，必须对观察者预先提出一定的目的或任务，拟订计划，按计划仔细地观察，提出问题，寻求某种答案，这样才能保证注意力集中在所要观察的事物中。遵循先整体观察后局部观察的原则。需用显微镜的实验，显微镜的操作要按一定的程序进行，当对焦正确后，观察时要在粗准焦螺旋找到物象后用细准焦螺旋调到最清晰的位置，移动玻片寻找最佳目标和位置，双眼均应睁开，边观察边记录或画图、制表。观察得要仔细、全面。注意分辨是要观察的物象，是玻璃、水痕，还是杂物灰尘。

有时会因为显微镜的操作，镜头污染等问题，而影响观察，看不到已经出现的现象或结果。有的学生不按程序操作，结果既耽误了时间又观察不到相应的结果，而且易损坏显微镜。此外，目镜或物镜头被严重污染、焦距没有调好、放大倍数不够、视野较暗、标本不在通光孔的中心位置等诸多因素，都会直接影响观察。

5.图表清

观察实验的对象往往是一个或一组有特定形态结构的物体或者是实验对象的某种变化过程，需要用图形或表格的形式如实记录下来，以便于分析理解。在这一点上必须强调“实事求是”这一要求。仔细认真地描绘自己实验得到的观察物的形态特征或客观如实地统计自己测量的数据、记录发展状况。不可闭门造车或依赖别人。

绘制图形应该清楚、规则，例如：细胞质用点的疏密、粗细；细胞壁与细胞膜、核膜的区别；染色体的变化情况都应形象逼真。表格的设计是否合理也对实验结果的分析有直接影响。

6.分析透

实验完成后对实验结果的分析是提高学生能力的重要环节，可以请一些实验认真、观察细致、操作熟练、清楚实验步骤和实验目的、正确掌握了实验技能、并实验成功的同学谈谈收获、体会。也可由教师或者同学给予肯定评价和鼓励。对实验现象明显，效果好的装片，让全班学生对比看，对实验效果差的学生，不急于指出毛病出在哪，而帮助他们分析没能达到预期效果的各种可能情况，通过学生交流、分析可能是哪一步骤出现错误，自己找出失败的原因，从而提高学生分析问题的能力，同时培养学生严谨的学习态度。

例实验c“观察植物细胞的有丝分裂”中，在显微镜视野里，几乎看不到分裂相细胞，原因可能是：①从取材角度看，可能是没有取准生长点部位导致的；②从步骤及操作角度看，可能是解离时间短或是制片过程压片太轻导致标本太厚，看不到单层细胞；在实验中细胞有时会出现颜色过浅，可能是漂洗和染色时间短所致。③从显微镜使用角度看，可能是没有移动寻找或调焦不准，也有光线过强过暗的原因。实验e“观察植物细胞的质壁分离和复原”中，质壁分离后进行复原时发现复原效果较差，其原因可能是：①蔗糖溶液在配制时，浓度过大，质壁分离强烈，细胞失水过多而死亡；②质壁分离时间长了，未及时复原，细胞死亡；③滴入清水次数少或只滴入一次。

通过交流、分析及时总结经验、教训，使学生在今后的实验中都能认真对待每一个步骤，主动提出问题，如某一步骤为什么要这样操作，如不这样会怎样，对实验的某一部进行改进，提高了学生实验的兴趣，也培养了学生解决实验问题的能力，使学生获得了成功的喜悦。

7.结论对

观察实验的结论往往是对所学知识的巩固和延伸，因此实验结果正确能够加深对知识的理解。但实验结果若与课本知识相左，就要客观分析。要么是实验过程中的错误操作导致的错误结论，要么是另有洞天，科学史上通过观察，大胆质疑，产生新思想、新发现的事例也屡见不鲜。只要学生操作正确、观察仔细、分析到位，就要鼓励他们敢于提出自己的新想法、新见解，这样才能形成探究问题的能力，才更具研究生物学的潜力。

总之，生物学是一门实验性学科。学生的学习从感性认识开始，以感知为基础，而观察是一种有目的、有计划的感知活动。生物学科的直观性很强。教师除了提供挂图、模型、标本、实物、录像等丰富的感性材料外，观察实验是必不可少的直观手段，同时应指导学生多接触动植物和大自然，留心生活中的生物学知识。学生在观察实验教学中应着重培养以下几种能力：观察能力、实验操作能力、思维能力，以及生物学的初步研究能力等。观察能力是人们认识事物、增长才干的最基本途径，也是产生探究能动性的基础。学生对实验过程中出现的现象进行仔细观察、记录，而后经过一定的比较、分析、归纳等思维过程，得出某个结论。因此，实验操作能力、思维能力是以观察能力为前提的。同时，就生物学科而言，实验操作能力也是诸多能力中最基本的。通过一定量的观察实验的学习，让学生初步学会或学会一定的实验操作技能，为今后的进一步提高打下基础。上述几种能力，相对而言，观察能力、实验操作能力等是初级的、较低层次的能力要求；而研究能力则属于较高层次的能力要求，它必须建立在观察能力、实验操作能力、思维能力等的基础上。因此，只有具备了一定水平的观察能力、实验操作能力和思维能力，才能从事有关生物学研究工作。

参考文献：

[1]中国学习联盟.http：//www.study888.com/.

[2]《中学生物教学》.高等教育出版社.

[3]高长梅主编.《活动教学操作全书》.物资出版，1999.