淺談高中生物實(shí)驗(yàn)誤區(qū)

馬玉田

在考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ臏y試中，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生出錯(cuò)的一個(gè)通病，就是容易根據(jù)平常做題的經(jīng)驗(yàn)來分析某一特殊問題。學(xué)生缺乏思維的變通性和靈活性，不能充分利用題中所給的特殊條件，尤其是不能重視文字?jǐn)⑹錾系募?xì)微差異，忽視對生命現(xiàn)象的理性分析，過早地對實(shí)驗(yàn)中觀察的現(xiàn)象下結(jié)論，造成這樣或那樣的錯(cuò)誤。

誤區(qū)一：碘遇淀粉變藍(lán)即淀粉存在

高中生物必修一教科書中第五章“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”的溫度對酶活性的探究實(shí)驗(yàn)中，教材用水浴后的試管中碘遇淀粉變藍(lán)色以檢測淀粉是否存在。但在實(shí)際的教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)向沸水浴過后的試管里，加入碘液后，實(shí)驗(yàn)組和對照組試管內(nèi)都不顯藍(lán)色，而呈半透明的膠體狀，冷卻后才變藍(lán)色。

經(jīng)查資料顯示：淀粉有直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種，天然淀粉是白色無定形的粉末，由10%～30%的直鏈淀粉和70%～90%的支鏈淀粉組成。直鏈淀粉溶于水，分子結(jié)構(gòu)呈左手螺旋狀。此螺旋有6圈36個(gè)葡萄糖殘基，每圈螺旋含有6個(gè)葡萄糖殘基。加入碘液后，碘分子嵌入螺旋中心，每圈螺旋可容納1個(gè)碘分子，共形成6個(gè)碘分子的長串碘分子。葡萄糖殘基上的羥基和碘分子形成配位健，形成了深藍(lán)色淀粉-碘絡(luò)合物。絡(luò)合物中的長串碘分子能均勻地吸收除藍(lán)色光以外的各種色光，使淀粉溶液呈現(xiàn)藍(lán)色。支鏈淀粉分子也具有螺旋結(jié)構(gòu)，其螺旋大約有25～30個(gè)葡萄糖殘基，每個(gè)支鏈的平均長度較短，分子中每段螺旋的圈數(shù)少，螺旋中的短串碘分子比直連淀粉中的長串碘分子吸收光波的波長要短，使支鏈淀粉遇碘呈現(xiàn)紫色或紫紅色。在沸水浴條件下，直鏈淀粉和支鏈淀粉分子結(jié)構(gòu)中的螺旋展開，成串的碘分子破壞，淀粉與碘分子作用的顯色現(xiàn)象消失，冷卻后淀粉分子恢復(fù)為螺旋卷曲形狀，成串的碘分子再次形成，淀粉與碘的顯色現(xiàn)象會(huì)再次出現(xiàn)。由此看來，教材上以水浴后試管中溶液有無藍(lán)色來判斷淀粉是否水解是不準(zhǔn)確的。而應(yīng)以可溶于水的直鏈淀粉為實(shí)驗(yàn)材料，以冷卻后溶液的顯色狀況為依據(jù)判斷。

誤區(qū)二：低溫或秋水仙素處理植物分生組織，染色體加倍即可觀察到

高中生物必修二教科書中第五章“染色體變異”的“低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化”實(shí)驗(yàn)中，以洋蔥、蔥或蒜為實(shí)驗(yàn)材料，對其根尖分生組織進(jìn)行低溫（4℃）或秋水仙素處理后，即可在低倍鏡下尋找到染色體形態(tài)較好的分裂相。視野中既有正常的二倍體細(xì)胞，也有染色體數(shù)目發(fā)生改變的細(xì)胞。不少本實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)者都提議，要在低溫或秋水仙素處理后再做室溫下的恢復(fù)培養(yǎng)，這些細(xì)胞在恢復(fù)室溫培養(yǎng)后能進(jìn)入新的細(xì)胞周期，視野中能看到進(jìn)行有絲分裂的多倍體細(xì)胞。

張興蓮、潘寧的研究結(jié)果表明，低溫或秋水仙素對大蒜根尖多倍體細(xì)胞的形成具有明顯的時(shí)間效應(yīng)，短時(shí)的低溫處理觀察不到多倍體細(xì)胞。薛璽、徐香玲等以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%的秋水仙素處理洋蔥根尖72h，沒有觀察到染色體加倍的細(xì)胞，但卻出現(xiàn)了3.83%的染色體異?；虍惓７至训募?xì)胞；當(dāng)以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的秋水仙素處理洋蔥根尖24h，多倍體細(xì)胞僅有3.59%，而染色體異?；虍惓７至训募?xì)胞高達(dá)25.23%。按照教材描述的實(shí)驗(yàn)要求與步驟，分別對洋蔥、蔥、蒜的根尖低溫（4℃）處理36h，也發(fā)現(xiàn)了大量的染色體異?；虍惓７至训募?xì)胞，卻沒有觀察到多倍體細(xì)胞。由此看來，在低溫或秋水仙素處理下，出現(xiàn)染色體異?；虍惓７至训募?xì)胞較常見，而出現(xiàn)多倍體細(xì)胞較稀少。教材試圖通過低溫（4℃）處理36h來觀察多倍體細(xì)胞，或室溫恢復(fù)培養(yǎng)后觀察多倍體細(xì)胞的有絲分裂都是一個(gè)極低概率的事件。教材以一個(gè)極低概率的事件作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)的觀察指標(biāo)是不合適的，教師應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生觀察比較低溫或秋水仙素處理后染色體的形態(tài)或分布與進(jìn)行正常有絲分裂的細(xì)胞的區(qū)別，讓學(xué)生直觀感知紡錘體破壞后所帶來的染色體數(shù)目或形態(tài)的變化。教材描述的僅是獲得多倍體細(xì)胞的一個(gè)實(shí)驗(yàn)思路、一種低概率的可能途徑。教師要從實(shí)際入手，引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行理性的分析，從而對低溫或秋水仙素誘導(dǎo)染色體數(shù)目變化的作用機(jī)制形成更加全面的認(rèn)識。

誤區(qū)三：橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下顯灰綠色即有無氧呼吸

人教版生物教材必修一中“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”是很重要的課堂實(shí)驗(yàn)。酵母菌在有氧條件下呼吸作用產(chǎn)生H2O和CO2，無氧條件下呼吸作用產(chǎn)生酒精和CO2。教材通過鑒定有無酒精的產(chǎn)生來確定細(xì)胞是有氧呼吸還是無氧呼吸，橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下與酒精發(fā)生反應(yīng)變成灰綠色。但在實(shí)際的教學(xué)中，有學(xué)生按照教材預(yù)設(shè)的實(shí)驗(yàn)步驟對呼吸作用的產(chǎn)物進(jìn)行檢測時(shí)，有的小組發(fā)現(xiàn)有氧組的產(chǎn)物也會(huì)使橙色的重鉻酸鉀變成灰綠色，于是在得出結(jié)論時(shí)質(zhì)疑聲不斷。教師應(yīng)先引導(dǎo)學(xué)生分析：（1）酵母菌培養(yǎng)時(shí)間過短，無法完全消耗掉培養(yǎng)液中的還原性的葡萄糖，即使采用準(zhǔn)確無誤的檢測流程，同樣會(huì)出現(xiàn)有氧條件下變?yōu)榛揖G色的現(xiàn)象。（2）有氧條件下培養(yǎng)的酵母菌，在代謝中會(huì)產(chǎn)生除酒精以外的多種還原性中間產(chǎn)物。其反應(yīng)流程是：葡萄糖先變成磷酸酯，后分解為2分子的丙糖磷酸，再生成2個(gè)ATP和2分子丙酮酸，以產(chǎn)生水和二氧化碳。有些中間產(chǎn)物同樣會(huì)使酸性重鉻酸鉀溶液變?yōu)榛揖G色。（3）若借助酵母菌清水活化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，雖然可以避免葡萄糖對檢測結(jié)果的干擾，但此培養(yǎng)液無法做到氧氣的充足供應(yīng)，不能保證每個(gè)酵母菌都進(jìn)行有氧呼吸，也會(huì)出現(xiàn)有氧無氧條件下變?yōu)榛揖G色的現(xiàn)象。為了答疑解惑，教師可進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生探究，可分別向盛有葡萄糖、丙酮酸、酒精溶液的3支試管中分別滴加0.1g重鉻酸鉀（體積分?jǐn)?shù)為95%～97%濃硫酸酸化）溶液0.5mL，輕輕震蕩，觀察3支試管中溶液顏色的變化，結(jié)果3支試管中均出現(xiàn)了灰綠色。由此得出結(jié)論，有氧組中未完全消耗的葡萄糖及發(fā)酵產(chǎn)生的中間產(chǎn)物都能將重鉻酸鉀還原，使溶液變?yōu)榛揖G色。由此看來，一定要讓酵母菌充分消耗掉培養(yǎng)液中的葡萄糖再檢驗(yàn)產(chǎn)物，或?qū)Πl(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行蒸餾，對蒸汽蒸餾獲取的產(chǎn)物再進(jìn)行檢驗(yàn)，這樣就會(huì)出現(xiàn)橙色的酸化的重鉻酸鉀溶液在有氧條件下不變色，無氧條件下變成灰綠色的探究結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

1.張興蓮，潘寧.“低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目變化”的實(shí)驗(yàn)探究[J].中學(xué)生物教學(xué)，2011（7）：45-46.

2.薛璽，徐香玲，李集臨.秋水仙素對植物細(xì)胞核異常分裂的影響[J].哈爾濱師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，1988，4（2）：87-97.

（作者單位：江蘇省儀征市第二中學(xué)）