校本課程實驗的開發(fā)與案例分析

尹永元 王大慶 鄭媛華 蔡 濤

(廣東省深圳外國語學(xué)校 518000)

本校開發(fā)的生物學(xué)校本課程實驗主要有：①紅細(xì)胞凝集實驗的創(chuàng)新改造設(shè)計；②檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)；③探究草履蟲溶酶體內(nèi)pH的實驗；④淀粉酶活性的測定；⑤葉綠體色素的提取、分離及含量的測定；⑥植物呼吸強度的測定；⑦質(zhì)壁分離法測定植物細(xì)胞液滲透壓(勢)；⑧植物多倍體誘導(dǎo)及細(xì)胞鑒定。本文將實施和學(xué)習(xí)方式及有關(guān)案例與分析總結(jié)如下。

1 校本課程的實施和學(xué)習(xí)方式

1.1 利用選修課授課 教師通過每周二、周四下午的選修課時間安排活動，在實驗室里講授實驗步驟并當(dāng)場演示實驗。學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識后，并學(xué)會各種與實驗相關(guān)儀器的操作和原理，為日后的研究性學(xué)習(xí)和探究性課題奠定基礎(chǔ)，教師在課堂和課后及時給學(xué)生相應(yīng)的評價。

1.2 學(xué)生社團(tuán)活動 充分利用社團(tuán)活動時間，在實驗室教師的指導(dǎo)下，開設(shè)各種與生物學(xué)學(xué)習(xí)相關(guān)的實驗活動，生物學(xué)社團(tuán)以“高中生物學(xué)創(chuàng)新實驗和實踐活動”教材為藍(lán)本，嘗試完成上述的課程實驗，并完成實驗報告，社團(tuán)干事統(tǒng)計出席率和實驗表現(xiàn)等相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.3 科技節(jié)活動 每年3月到5月期間為學(xué)校的科技節(jié)，在科技節(jié)期間開展與生物學(xué)相關(guān)的活動有：生物學(xué)探究實驗、梧桐山植物資源調(diào)查、生物學(xué)攝影比賽、實驗操作比賽和學(xué)生撰寫的論文評比等一系列相關(guān)的活動?；顒悠陂g，教師以校本課程為指導(dǎo)，積極參賽并評獎，讓學(xué)生體會生物學(xué)創(chuàng)新實驗的樂趣。

1.4 研究性學(xué)習(xí) 研究性學(xué)習(xí)課程是學(xué)生的必修內(nèi)容，學(xué)生往往能想到很好的探究課題，但缺乏具體的理論指導(dǎo)和實施步驟。校本教材可為學(xué)生的很多探究課題提供幫助和指導(dǎo)，可使在研究性學(xué)習(xí)過程中，同時完成校本課程的實踐，并練習(xí)撰寫論文和獲得相關(guān)的學(xué)分。

1.5 社會實踐活動 學(xué)校每年都會組織學(xué)生去市農(nóng)科中心和有關(guān)科學(xué)研究機構(gòu)去參觀學(xué)習(xí)訪問，在社會實踐和參觀的過程中，體會校本課程中相關(guān)實驗的原理和應(yīng)用，加深學(xué)生對知識的理解，并體會知識的創(chuàng)新應(yīng)用的重要性。

2 校本課程實施的案例與分析

2.1 植物細(xì)胞滲透壓的測定 關(guān)于觀察植物的質(zhì)壁分離實驗，教材實驗中只是讓學(xué)生制作洋蔥鱗片葉外表皮的臨時裝片，并觀察質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原兩個現(xiàn)象，從而證明原生質(zhì)層是半透膜。

但對于質(zhì)壁分離實驗的應(yīng)用，如驗證植物細(xì)胞的死活、測定細(xì)胞液的滲透壓等實驗則很難有任何形象的認(rèn)識。

方法步驟：①用紫色洋蔥鱗片外表皮作實驗材料。②取干燥潔凈的培養(yǎng)皿9套編號，將配好的不同濃度的蔗糖溶液按順序加入培養(yǎng)皿中使成一薄層，蓋好皿蓋備用。③用鑷子剝?nèi)∽仙笫[的外表皮用，大小以0.5cm2為宜。吸去切片表面水分，立即浸入不同濃度的蔗糖溶液中，每一濃度4～5片。④切片在蔗糖溶液中浸泡20～30min，同時記錄室溫，取出放在載玻片上，滴一滴相同濃度的蔗糖溶液，蓋上蓋玻片，在顯微鏡下觀察，確定引起50%以上發(fā)生初始質(zhì)壁分離(即原生質(zhì)剛從細(xì)胞壁的角隅分離)的濃度，每一制片觀察的細(xì)胞不應(yīng)少于100個。如果在兩個相鄰濃度的切片中，一個沒有發(fā)生質(zhì)壁分離；另一個發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞數(shù)超過50%，則這兩個濃度的平均值為其等滲濃度。檢查時可先從中間濃度開始。⑤記錄實驗所觀察的不同濃度蔗糖溶液的洋蔥表皮的質(zhì)壁分離情況，測定室溫，估算出洋蔥的等滲濃度，用下列公式計算細(xì)胞液的滲透壓(Ps)。所求得的 P 值，即為該溶液的滲透壓，用大氣壓表示，換算成Pa。P=iCRT；P-滲透壓；I-滲透系數(shù)(表示電解質(zhì)溶液的滲透壓為非電解質(zhì)溶液滲透壓的倍數(shù)。例如，蔗糖i=1,NaCl，i=1.8，KNO3，i=1.69)；C-溶液的摩爾濃度 (即所求的等滲濃度)；R-氣體常數(shù)=0.082；T-絕對溫度,即實驗時液溫+273(表1)。

表1 測定洋蔥表皮細(xì)胞滲透壓記錄表

質(zhì)壁分離法測定植物細(xì)胞液滲透壓這一實驗,不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計能力和動手操作能力，也可以培養(yǎng)學(xué)生運用知識和實驗解決實際問題的能力。而且實驗所需要的試劑及儀器都容易獲得，操作也十分簡易。

2.2 植物呼吸強度的測定 生物的絕大多數(shù)生命活動都需要消耗能量，這些能量來自于生物體內(nèi)糖類、脂類和蛋白質(zhì)等有機物的氧化分解。高中生物學(xué)教材只是對酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸的產(chǎn)物進(jìn)行了定性分析，而不能定量地理解和掌握細(xì)胞呼吸強度的量的變化。

方法步驟：①取500 mL廣口瓶一個，加一個帶孔橡皮塞，孔徑大約1cm，供滴定用，平時用一個小玻棒塞緊。瓶塞下面掛一個鐵絲小籃，用來裝植物材料。整個裝置稱“廣口瓶呼吸作用強度測定裝置”。②稱取發(fā)芽的綠豆種子5～10 g，裝于小籃子內(nèi)，將小籃子掛在橡皮塞下方的鉤上，同時加Ba(OH)2溶液20mL于廣口瓶內(nèi)，立即塞緊瓶塞。每10 min輕輕地?fù)u晃廣口瓶，破壞溶液表面的BaCO3薄膜，以利于CO2的吸收，反應(yīng)0.5 h(搖晃3次)。③另取廣口瓶一個，以沸水煮死的種子(至少煮10 min)為材料，作為對照。④反應(yīng)時間到后，小心打開瓶塞，迅速取出小籃子，加入1～2滴酚酞指示劑，立即重新塞緊瓶塞，然后拔出小玻璃塞，把滴定管插入小孔中，用1/22 mol/L的草酸滴定，直到紅色剛剛消失為止。記錄滴定堿液所消耗的草酸溶液的體積。⑤計算呼吸強度(每克組織每小時放出的CO2質(zhì)量)。(V0―V1)×草酸濃度(mol/L)×CO2的摩爾質(zhì)量；呼吸強度=植物組織重(g)×?xí)r間(h)。其中V0為煮后的種子滴定時所用的草酸溶液的體積，V1為發(fā)芽種子滴定所用的草酸溶液的體積(表2)。

表2 呼吸強度測定情況記錄表

通過本實驗學(xué)習(xí)用滴定的方法精確地測量呼吸強度，并且設(shè)置了對照試驗，對學(xué)生理解實驗設(shè)計和實驗對比有很好的教育意義，使學(xué)生實驗技能的掌握也可以起到良好的鍛煉作用。對學(xué)生探究大豆、玉米等植物種子的發(fā)芽，不同階段呼吸強度等探究性實驗有一個很好的理論支持。

2.3 植物多倍體誘導(dǎo)及細(xì)胞鑒定 自然界中，多倍體植物的產(chǎn)生多是適應(yīng)惡劣的外界環(huán)境條件的結(jié)果。人工誘導(dǎo)多倍體的方法有物理方面的溫度劇變、射線處理以及化學(xué)方面的各種植物堿、麻醉劑、植物生長激素等等。其中較常用且有效的一種方法即是利用秋水仙素進(jìn)行誘導(dǎo)。秋水仙素的作用是抑制紡錘絲的形成，使細(xì)胞有絲分裂中期紡錘絲斷裂或紡錘體形成受到抑制，有絲分裂后期染色體無法移向兩極，結(jié)果使細(xì)胞中染色體加倍。秋水仙素誘導(dǎo)得到的材料可以通過直接檢查根尖細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目判斷出是否形成多倍體。

方法步驟：①培養(yǎng)根尖：將大蒜瓣放在盛有清水的培養(yǎng)皿中，讓根部接觸水，在25℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，待根尖長到0.5～1cm時備用；②多倍體誘導(dǎo)：將水換成0.15%的秋水仙素溶液，在25℃恒溫培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng)24h左右，至根尖呈鼓槌狀；③固定：誘導(dǎo)24h后，將根尖上殘留的秋水仙素洗凈，將根尖切下，于卡諾氏固定液中常溫固定24h；④保存：將卡諾氏固定液倒出，清水洗兩遍，將根尖上乙酸洗凈，轉(zhuǎn)存入75%的醫(yī)用酒精，4℃保存；⑤解離：固定后的材料用清水洗滌后，用1 mol/L HCl在60℃水浴中恒溫處理5～10 min，然后水洗3次；⑥染色：切取根尖分生組織區(qū)，用改良的苯酚品紅染色15 min；⑦壓片：將染色后的材料蓋上再蓋玻片，在蓋玻片上再蓋上兩層吸水紙，用雙面刀片，插到蓋玻片與載片之間的一角，用左手食指壓緊蓋玻片，防止滑動，用右手持解剖針，用針柄輕輕敲蓋玻片，使材料均勻地分散開，然后將刀片輕輕撤出，再用針柄重敲蓋玻片，使細(xì)胞分散壓平；⑧鏡檢：鏡檢時先用低倍鏡進(jìn)行觀察，找到好的視野后再轉(zhuǎn)用高倍鏡進(jìn)行觀察。

教材實驗中，通過低溫誘導(dǎo)大蒜或者洋蔥多倍體的形成，但是低溫誘導(dǎo)多倍體的效果不是很明顯，學(xué)生很難觀察到多倍體的分裂相，而秋水仙素誘導(dǎo)效果極其明顯，新發(fā)出來的根尖膨大呈鼓槌狀，說明染色體已經(jīng)加倍，取這樣的實驗材料制片觀察，加倍效果十分明顯。