淺談高中生物基本實驗改進方法

康日凌

摘要：生物學(xué)實驗是中學(xué)生物教學(xué)的重要組成部分。隨著教材的改進，實驗占的比例越來越重，然而，地處山區(qū)的學(xué)校受很多外界因素的限制。本文從有關(guān)實驗中的材料選取與處理、裝置與用具、方法步驟等方面的改進和實驗中的拓展作一小結(jié)介紹，使山區(qū)學(xué)生受益。

關(guān)鍵詞：高中；生物實驗；實驗改進

中圖分類號：G632.41 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）51-0262-02

2007年我省實施新課程標(biāo)準(zhǔn)以來，使高中生物教材中的實驗數(shù)量大為增加，實驗教學(xué)已經(jīng)成為生物學(xué)科教學(xué)內(nèi)容的一個重要組成部分。因此，確保每一個生物實驗在教學(xué)中都能夠成功開展，對于提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果具有重要的意義。但對于我們這樣的山區(qū)中學(xué)要開設(shè)新課程中的所有實驗，非常困難。作為山區(qū)高中的生物教師，我們不能坐等實驗條件的改善，不能坐等實驗室配備的完備，而應(yīng)該充分發(fā)揮主人翁精神，積極創(chuàng)造條件，結(jié)合校情改進實驗，盡最大努力盡可能多地開設(shè)實驗。經(jīng)過摸索，筆者試著對必修1中的幾個實驗作了如下分析、改進和拓展。

一、對《還原糖的檢測和觀察》實驗進行分析

1.從實驗材料角度進行改進。還原糖的實驗材料一般選擇含糖量高、顏色較淺的生物組織，如蘋果和梨。一般不宜用甘蔗和紅薯，因為甘蔗含蔗糖較多、紅薯含淀粉較多，蔗糖和淀粉都是非還原糖。馬鈴薯不含還原糖不能用。本檢測過程中，觀察的主要是顏色變化，因而生物組織中可溶性還原糖的含量、生物組織中有無色素是影響實驗結(jié)果及觀察的關(guān)鍵性因素。可溶性還原糖含量越高、顏色越淺，與斐林試劑發(fā)生反應(yīng)時顏色越明顯。如果生物組織顏色較深，則對還原糖與斐林試劑的顏色反應(yīng)起遮蔽作用。實驗中蘋果組織液必須新制，否則因蘋果多酚氧化酶的作用，使其組織液很快呈褐色，影響后面實驗顏色的觀察，尤其是根據(jù)實驗正常進度，本實驗一般在高一的第一個學(xué)期進行，正值氣溫較高的初秋，這種氧化酶作用速度更快，班級較多的學(xué)校，會帶來重復(fù)多次制備的麻煩。經(jīng)實驗，一般梨和白蘿卜組織液實驗效果較好，一是原液無色，二是放置時間較長而不變色。

2.從實驗方法與實驗過程角度進行改進。①做還原性糖的鑒定實驗時，教材中要求斐林試劑的使用必須是將甲液和乙液先混合均勻后使用，不得分別加入生物組織樣液進行檢測，因此實驗室準(zhǔn)備過程中，也是將甲液和乙液分開裝，待學(xué)生自己操作，將兩者混合。但經(jīng)過實驗證明：斐林試劑甲液0.1 g/mL NaOH溶液2 mL和乙液0.05 g/mL CuSO4溶液4滴，無論是先混合馬上使用還是兩液依次加入試管后使用都有同樣效果，且甲、乙兩液不宜混合時間過長，對乙液滴數(shù)要求也不是很嚴(yán)格。②教材中要求水浴加熱，將試管放入盛有50～65℃溫水的大燒杯中加熱約2min。多次實驗證明，沸水浴的效果比溫水要更好，能在更短的時間內(nèi)看到非常明顯的現(xiàn)象。因此可以把大燒杯放在酒精燈上加熱，保持較高的水溫，但是要提醒學(xué)生注意安全，避免燙傷。也不可直接將試管放在酒精燈上加熱，否則反應(yīng)速率過快，磚紅色很快出現(xiàn)，又迅速變黑，難以仔細(xì)觀察，且容易使試管爆裂，造成意外。③可以用本尼迪特（Benedict）試劑代替斐林試劑，本尼迪特試劑也稱班氏試劑，是一種淺藍(lán)色化學(xué)試劑。本尼迪特試劑是斐林溶液的改良試劑，它與醛或醛（酮）糖反應(yīng)也生成Cu2O磚紅色沉淀。它是由硫酸銅、檸檬酸鈉和無水碳酸鈉配置成的藍(lán)色溶液，可以存放備用，避免斐林試劑必須現(xiàn)配現(xiàn)用的缺點。④實驗材料如選的是蘋果或梨，教材要求是勻漿，條件不夠的實驗室如果沒有榨汁機，只能為學(xué)生準(zhǔn)備整個的蘋果或梨，那么為了方便學(xué)生操作，可在實驗桌上準(zhǔn)備一個研缽，刀片，先把蘋果或梨切成小塊放入研缽，然后慢慢研磨，同樣可以得到勻漿。

二、對《植物細(xì)胞的吸水和失水》實驗進行分析

1.對實驗?zāi)康牟幻鞔_，相關(guān)的概念不理解，實驗原理不清楚：①半透膜：是指某些物質(zhì)可以透過，而另一些物質(zhì)不能透過的多孔性薄膜（如動物的膀胱膜、腸衣等）。能否通過半透膜往往取決于分子的大小。在此實驗中，學(xué)生不知道為何要選擇蔗糖溶液。②滲透作用：是指水分子（或其他溶劑分子）透過半透膜，從低濃度溶液向高濃度溶液的擴散。滲透作用必須具備的兩個條件：一是半透膜，二是膜兩側(cè)具有濃度差。如果學(xué)生不清楚細(xì)胞液濃度和外界溶液濃度的大小，便不清楚水分子的擴散方向。③原生質(zhì)層：是指細(xì)胞膜，液泡膜和這兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)。由于膜具有選擇透過性，所以原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，并且原生質(zhì)層兩側(cè)的溶液通常具有濃度差，因此，當(dāng)成熟的植物細(xì)胞與外界溶液接觸時，細(xì)胞液就會通過原生質(zhì)層和外界溶液發(fā)生滲透作用。

2.學(xué)生對顯微鏡的使用不當(dāng)：雖然我們是省一級達標(biāo)中學(xué)，但是我們的學(xué)生在初中學(xué)習(xí)過程中基本沒用使用過顯微鏡或者僅用過1～2次，對顯微鏡感覺非常陌生，出現(xiàn)下列問題：①對顯微鏡的名稱不熟悉：物鏡和目鏡分不清楚，鏡臂稱為“把手”，細(xì)（粗）準(zhǔn)焦螺旋稱為“螺絲”，等等。有學(xué)生會把目鏡強裝到轉(zhuǎn)換器處，特別是在調(diào)焦過程中，隨意使用粗準(zhǔn)焦螺旋和細(xì)準(zhǔn)焦螺旋，故總是找不到細(xì)胞。②顯微鏡的方向錯誤，將載物臺對著人，鏡臂在人的對面，使視野漆黑，觀察也不方便。③裝片豎著放，沒有用壓片夾壓住。在觀察過程中，身體稍碰到顯微鏡便使裝片移動了，正觀察中的物象消失。④誤將氣泡當(dāng)細(xì)胞。對細(xì)胞結(jié)構(gòu)認(rèn)識不夠。⑤未對好光就開始觀察，反光鏡用了平面鏡或未向光，未轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器，物鏡未對準(zhǔn)通光孔，視野一片黑暗。

3.對實驗取材不當(dāng)進行的改進。實驗材料用的是洋蔥，正確的取材方法是先用刀片在洋蔥表皮上劃一個小口，然后用鑷子輕輕地撕取一小塊洋蔥表皮，但很多學(xué)生撕取的表皮不夠薄，有的材料帶有果肉，因此看到的細(xì)胞層層疊疊，根本分不清細(xì)胞結(jié)構(gòu)。還有學(xué)生圖方便，隨手撕取一塊洋蔥內(nèi)表皮，因為內(nèi)表皮相對來說比較容易撕取，但是內(nèi)表皮一般是透明的。剛開始在低倍顯微鏡下能看到排列緊密的細(xì)胞，但是當(dāng)在蓋玻片一側(cè)滴加蔗糖溶液后，就是看不到現(xiàn)象，即使再重復(fù)滴加幾次，仍然看不到現(xiàn)象。因此，為了讓紫色洋蔥內(nèi)層鱗片的紫色加深，可在實驗前3～4天將洋蔥上部至近根處用用小刀十字形切開，直接擺放或置于溫暖陽光下，每天灑些水，實驗時可得大量紫鱗片。

甚至有學(xué)生取到的洋蔥表皮不是新鮮的，已經(jīng)死亡的細(xì)胞，在顯微鏡下也根本看不到實驗現(xiàn)象。有的同學(xué)明明取的是紫色洋蔥表皮，可在顯微鏡下看到的仍然是透明一片，看不到紫色大液泡，可能的原因是學(xué)生取材時撕取的表皮太薄，使液泡結(jié)構(gòu)破壞，細(xì)胞液流出來了，因此看不到紫色液泡了。用易于采集到的且培養(yǎng)方便的水綿用于做“細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原”實驗可解決此類問題。

4.對實驗試劑使用不當(dāng)進行的改進。能使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象的試劑不僅只蔗糖溶液才可以，只要對細(xì)胞沒有毒害作用均可。常用的試劑是0.3g/ml的蔗糖溶液，因用0.3g/ml的蔗糖溶液做分離試劑時，細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原的速度比較緩慢，便于觀察變化過程。復(fù)原時需用清水使其復(fù)原。但如使用適當(dāng)濃度的乙醇、乙二醇、甘油溶液、硝酸鉀溶液也可以觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象，但這些物質(zhì)可以通過原生質(zhì)層進入細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)胞液濃度變大，細(xì)胞又通過滲透作用吸水，從而會自動復(fù)原。對于山區(qū)學(xué)生實驗操作并不是那么熟悉的情況下，是可取的。因為試劑的濃度影響細(xì)胞質(zhì)壁分離的速度，試劑濃度越高，發(fā)生質(zhì)壁分離的速度越快，但試劑濃度過高，細(xì)胞容易發(fā)生過度失水而死亡，無法復(fù)原。試劑濃度過低，導(dǎo)致質(zhì)壁分離過慢，濃度低至和細(xì)胞液濃度相當(dāng)，則根本不發(fā)生質(zhì)壁分離，影響實驗現(xiàn)象的觀察。另外在引流時，一次性滴入的試劑不能過多，否則會污染鏡頭。

5.對實驗出現(xiàn)的現(xiàn)象作解答。在實驗過程中，學(xué)生的熱情很高，也有自己的想法和見解。有學(xué)生提出，她看到的細(xì)胞都是透明的，可不可以對細(xì)胞進行染色。如果細(xì)胞是透明的，有兩方面的原因：一是取的材料顏色太淺，沒有紫色大液泡，二是取的材料太薄，液泡已被破壞。如果是原因二，那么染色也達不到效果。而此實驗我們主要是看液泡的變化，那么染色劑要求只對液泡進行染色，細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)完全不著色，而且要用活性染色劑，在技術(shù)上和染色劑的要求上都很高。相關(guān)資料記錄，中性紅是一種弱堿性染料，可以對液泡進行染色。但是我們在此實驗過程中不使用，否則增加了實驗的復(fù)雜性和難度。

參考文獻：

[1]普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)[S].2006.

[2]張?zhí)珮s.高中生物學(xué)新教材實驗改進與創(chuàng)新[J].生物學(xué)通報，2004，（1）.

[3]何瑞芳.高中生物學(xué)實驗的幾則改進[J].生物學(xué)教學(xué)，2008，（6）.

[4]王國順.高中生物學(xué)課本實驗的拓展[J].生物學(xué)教學(xué)，2008，（5）.