“體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法”的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)、教學(xué)實(shí)施及意義探討

郭思琪+郭玉華

摘 要 教材對(duì)“體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法”這一實(shí)驗(yàn)敘述簡(jiǎn)單，許多教師和學(xué)生閱讀完教材會(huì)有很多疑問。通過對(duì)抗凝劑、紅細(xì)胞稀釋液濃度配比以及滴加蒸餾水方法進(jìn)行補(bǔ)充和改進(jìn)，使學(xué)生體會(huì)到實(shí)驗(yàn)的可操作性對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)施的重要性、控制好無關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)的重要性以及通過提高技術(shù)控制實(shí)驗(yàn)變量才能達(dá)到更好的觀察效果。

關(guān)鍵詞 問題 制德細(xì)胞膜 實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào) Q-331 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

“體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法”是人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書生物《必修1·分子與細(xì)胞》第三章第一節(jié)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。通過學(xué)習(xí)學(xué)生既能更好地理解細(xì)胞膜是系統(tǒng)的邊界，又能掌握實(shí)驗(yàn)材料的選擇和細(xì)胞膜制備的具體操作方法。因此，學(xué)生在這一模塊的學(xué)習(xí)中自然地體驗(yàn)了系統(tǒng)論的研究方法，領(lǐng)悟了系統(tǒng)論的思想，為在《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》學(xué)習(xí)系統(tǒng)分析的方法打下基礎(chǔ)。

學(xué)習(xí)本節(jié)的意義在于教師通過引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)操作，從而使學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響、體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)和思路以及體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)材料的正確選擇對(duì)科學(xué)研究的重要性。新課程改革的核心理念就是要提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，通過生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是最直接的、最有效的途徑。但教科書對(duì)實(shí)驗(yàn)部分?jǐn)⑹鲞^于簡(jiǎn)單，大多數(shù)的學(xué)生會(huì)因操作技術(shù)不熟練導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，這樣就不能達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)。為了能夠使實(shí)驗(yàn)順利地進(jìn)行、更好地培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)就顯得尤為重要。

1 實(shí)驗(yàn)存在的問題及補(bǔ)充、改進(jìn)

在實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)教參、教材對(duì)抗凝劑的選擇、紅細(xì)胞稀釋液中血液和生理鹽水的配比以及在觀察時(shí)滴加蒸餾水方法等沒有交代或敘述過于簡(jiǎn)單或存在一些問題。鑒于此，在教學(xué)中筆者經(jīng)過不斷的研究與探索，對(duì)這些問題進(jìn)行了一些必要補(bǔ)充和改進(jìn)。

1.1 選用檸檬酸鈉做為實(shí)驗(yàn)的抗凝劑

教材沒有給出使用的抗凝劑種類，常用的抗凝劑有肝素和檸檬酸鈉。肝素的抗凝效率比較高，抗凝時(shí)間比檸檬酸鈉要短，但是價(jià)格高；檸檬酸鈉比肝素抗凝效率低，但是價(jià)格便宜、抗凝時(shí)間長(zhǎng)、容易保存?；趯W(xué)校實(shí)驗(yàn)室條件有限，選擇價(jià)格便宜、容易保存的檸檬酸鈉更好。

1.2 血液和生理鹽水的最合適配比濃度為：1∶20

教材中只提到了用新鮮的紅細(xì)胞稀釋液，沒有給出具體的血液與生理鹽水的比例。在實(shí)際操作中，血液和生理鹽水配比濃度如果過低，觀察到的紅細(xì)胞數(shù)量少，學(xué)生往往找不到紅細(xì)胞；配比濃度過高時(shí)則紅細(xì)胞重疊在一起影響學(xué)生觀察。通過資料查找和對(duì)幾種不同的濃度配比的嘗試，筆者發(fā)現(xiàn)血液和生理鹽水濃度配比為1∶20時(shí)比較適中，其紅細(xì)胞數(shù)量足夠觀察又不會(huì)產(chǎn)生重疊。

1.3 用合成纖維防止紅細(xì)胞流走

教材中沒有給出滴加蒸餾水的方法。大多數(shù)高中生的實(shí)驗(yàn)操作經(jīng)驗(yàn)不足，學(xué)生在滴加蒸餾水時(shí)，很容易滴加太多蒸餾水而使細(xì)胞很快漲破或者不會(huì)使用吸水紙致使細(xì)胞全部吸走，這樣會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗無法看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。因此，滴加蒸餾水時(shí)，應(yīng)該使滴加一側(cè)的蓋玻片邊緣都有蒸餾水，先在蓋玻片四周放上少量的吸水差的合成纖維，再滴加蒸餾水，學(xué)生用滴管滴加蒸餾水要控制好力度，以防滴加蒸餾水過多過快，影響觀察。另一側(cè)用吸水紙緩慢的吸引，直到蒸餾水浸入整個(gè)蓋玻片。如果滴加蒸餾水或吸水紙吸引過快，合成纖維就會(huì)適當(dāng)?shù)膰录t細(xì)胞，紅細(xì)胞就不會(huì)因水流的流動(dòng)過快或吸水紙吸引而流走，這樣顯微鏡的物鏡無論置于蓋玻片的哪個(gè)位置都能觀察到現(xiàn)象。

2 實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐探討

2.1 用問題串的形式幫助學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

教材中實(shí)驗(yàn)部分一開始以問題串的形式展開：“怎樣才能獲得細(xì)胞膜？用針扎破，讓細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)流出來？用鑷子把細(xì)胞膜剝下來？”學(xué)生從書本或已有的知識(shí)儲(chǔ)備中尋求答案，通過構(gòu)建這樣“層遞式”的問題串，引起探究欲望，激發(fā)對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的興趣，明白選擇適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響是至關(guān)重要的。

2.2 用追問的形式引領(lǐng)學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)和思路

教師在提問上述問題的基礎(chǔ)上追問：“用什么方法能夠使紅細(xì)胞膜自己破裂？”學(xué)生通過書本和已有的知識(shí)儲(chǔ)備，嘗試得出：“紅細(xì)胞在清水中可能會(huì)吸水漲破，從而得到細(xì)胞膜。”教師繼續(xù)追問：“這種方法可行嗎？”并展示光鏡下正常形態(tài)的紅細(xì)胞、紅細(xì)胞清水中的形態(tài)變化圖。學(xué)生觀察思考后，得出實(shí)驗(yàn)原理：在清水中，紅細(xì)胞吸水漲破。最后教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)、操作實(shí)驗(yàn)。教師通過追問，引導(dǎo)學(xué)生通過書本和已有的知識(shí)儲(chǔ)備嘗試得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并以此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)和思路。

2.3 用對(duì)比和分析的形式，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)材料的正確選擇對(duì)科學(xué)研究的重要性

在實(shí)驗(yàn)操作中，教師首先指導(dǎo)學(xué)生制作臨時(shí)裝片和用正確的方法使用顯微鏡。學(xué)生用顯微鏡觀察到哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞正常形態(tài)呈雙凹圓盤形，在載玻片一側(cè)滴加清水，另一側(cè)用吸水紙緩慢吸引，邊加水邊觀察，與正常形態(tài)的紅細(xì)胞比較，形態(tài)明顯發(fā)生改變。學(xué)生可以直觀地感受到細(xì)胞膜的存在。最后，教師指導(dǎo)學(xué)生用顯微鏡觀察其他細(xì)胞，引導(dǎo)學(xué)生思考選取紅細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)材料的原因。通過比較和分析不同細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)得出結(jié)論，使學(xué)生體會(huì)到了實(shí)驗(yàn)材料的正確選擇對(duì)科學(xué)研究的重要性。

3 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的意義

（1） 通過比較不同抗凝劑的優(yōu)缺點(diǎn)，最后選擇價(jià)格便宜、抗凝時(shí)間長(zhǎng)、容易保存的檸檬酸鈉，使學(xué)生體會(huì)實(shí)驗(yàn)的可操作性對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)施的重要性。

（2） 通過對(duì)稀釋液不同濃度配比的嘗試，最后找到血液和生理鹽水濃度配比為1∶20時(shí)，實(shí)驗(yàn)觀察效果最好，使學(xué)生體會(huì)到控制好無關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)的重要性，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。

（3） 滴加蒸餾水時(shí)，教師指導(dǎo)學(xué)生先在蓋玻片四周放上少量的吸水差的合成纖維，再滴加蒸餾水，用滴管滴加蒸餾水要控制好力度，以防滴加蒸餾水過多過快，影響觀察，使學(xué)生體會(huì)到通過提高技術(shù)控制實(shí)驗(yàn)變量，從而達(dá)到更好的觀察效果。

綜上所述，通過對(duì)“體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，使學(xué)生體會(huì)實(shí)驗(yàn)的可操作性對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)施的重要性、控制好無關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)的重要性以及通過提高技術(shù)控制實(shí)驗(yàn)變量才能達(dá)到更好的觀察效果。提高生物科學(xué)素養(yǎng)能夠更好地理解理論與實(shí)際的關(guān)系，而生物學(xué)是研究各種生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，需要通過實(shí)驗(yàn)手段，來使肉眼看不到的直接或間接地呈現(xiàn)從而得出科學(xué)的結(jié)論，因此，進(jìn)一步提高技術(shù)手段是觀察微觀世界的保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孟慶華.“體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法”的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)[J].新課程學(xué)習(xí)：上旬，2003，（10）：13.

[2] 錢衛(wèi)芳.體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2011，28（5）：39-139.

[3] 郭玉華，趙巖艷，房殿武.高中生物學(xué)課堂教學(xué)中“問題串”的設(shè)置[J].生物學(xué)通報(bào)，2013，48（7）：29-31.

[4] 孫國(guó)華.在實(shí)證與建模過程中探究細(xì)胞邊界問題[J].教育科學(xué)論壇，2013，（2）：35-39.