生物實(shí)驗(yàn)材料的改進(jìn)及拓展探究

陳紅芝

（福建省三明市尤溪縣第一中學(xué)）

摘 要：高中生物實(shí)驗(yàn)比較多，其中實(shí)驗(yàn)材料的選擇是學(xué)生進(jìn)行探究中制定計(jì)劃與實(shí)施計(jì)劃的關(guān)鍵。教師要鼓勵(lì)學(xué)生勇于改革實(shí)驗(yàn)，對(duì)原有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行新的探索和深化。

關(guān)鍵詞：生物實(shí)驗(yàn)材料；替代物；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；拓展

生物是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)又是提高生物教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。離開了實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)就猶如紙上談兵，不但會(huì)影響學(xué)生的積極性，而且會(huì)影響教學(xué)目標(biāo)的完成。許多教師反映：要完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容很難，不是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)難做，而是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)材料有限。要改變這種情況，必須打破傳統(tǒng)的按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)照方抓藥、按圖索驥的流水式操作模式，將傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)變?yōu)樘骄啃詫?shí)驗(yàn)。因此，我認(rèn)為實(shí)驗(yàn)材料的選取要改變單一實(shí)驗(yàn)材料的方法，包括以下幾種情況：（1）改變實(shí)驗(yàn)材料參與實(shí)驗(yàn)的狀態(tài)或性質(zhì)；（2）一種實(shí)驗(yàn)材料更換它種實(shí)驗(yàn)材料；（3）生物材料更換為非生物材料并構(gòu)成對(duì)照組；（4）用非生物材料直接模擬生命過程。如高二“滲透作用”實(shí)驗(yàn)的裝置中，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行了以下變式：①用塑料膜代替裝置中的半透膜；②將蔗糖溶液和清水的位置互換；③用等濃度的蔗糖溶液代替清水；④用不同濃度的蔗糖溶液代替單一濃度的蔗糖溶液等。因此，實(shí)驗(yàn)材料的合理選擇，對(duì)做好實(shí)驗(yàn)和改善實(shí)驗(yàn)效果有著重要的意義。

經(jīng)過多年的探究和摸索，我認(rèn)為實(shí)驗(yàn)材料的選取要改變單一實(shí)驗(yàn)材料的方法，當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)書中需要的材料不能得到時(shí)，盡可能地考慮實(shí)驗(yàn)材料的替代品，從而更好地保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行。為此，就實(shí)驗(yàn)材料的合理選擇，提出以下幾點(diǎn)建議：

一、觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離及復(fù)原實(shí)驗(yàn)，課本上用洋蔥作實(shí)驗(yàn)材料，但洋蔥材料的選取常受季節(jié)限制，致使實(shí)驗(yàn)難以及時(shí)開展。經(jīng)試驗(yàn)比較，番茄橙紅色的果實(shí)也是很好的實(shí)驗(yàn)材料。其外果皮容易撕取，表皮細(xì)胞比較大，液泡體積大且顏色呈橙紅色，尤其是番茄果皮細(xì)胞壁特別厚，用來觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象明顯，實(shí)驗(yàn)效果很好。此外，紫色鴨趾草也是該實(shí)驗(yàn)的好材料。鴨趾草一年四季生長(zhǎng)旺盛，庭院野外易于采集。該植物葉片表皮細(xì)胞排列整齊，細(xì)胞大，細(xì)胞內(nèi)有明顯的紫色大液泡，鏡檢觀察效果良好。且兩種材料選取時(shí)都很新鮮，細(xì)胞生命活動(dòng)旺盛，觀察起來效果更佳。

二、根對(duì)礦物質(zhì)離子的交換吸附作用實(shí)驗(yàn)，課本上是用洋蔥根尖來做實(shí)驗(yàn)材料。選取材料時(shí)，洋蔥除受季節(jié)限制外，其根尖培養(yǎng)也很麻煩，且根尖生長(zhǎng)速度不一，根數(shù)量少。該實(shí)驗(yàn)可用綠豆芽做實(shí)驗(yàn)材料，綠豆芽一年四季市場(chǎng)上有賣，取材方便，價(jià)格便宜，實(shí)驗(yàn)效果好。這個(gè)實(shí)驗(yàn)還可以采用大蒜瓣發(fā)根，其特點(diǎn)是生根容易、整齊、根數(shù)量多。白菜種子、蘿卜種子、菜豆種子、谷類種子等用來發(fā)根實(shí)驗(yàn)效果也很好。除此之外，只要我們細(xì)心觀察和認(rèn)真實(shí)驗(yàn)，不難發(fā)現(xiàn)許多實(shí)驗(yàn)材料都有替代品，當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)書中需要的材料不能得到時(shí)，就可以考慮實(shí)驗(yàn)材料的替代品，從而保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利進(jìn)行。

1.洋蔥表皮的替代物：朱頂紅葉子下表皮、蒜皮、蔥皮

在“臨時(shí)裝片的制作”的實(shí)驗(yàn)中，如果沒有洋蔥表皮，可考慮替代材料：朱頂紅葉子下表皮容易撕裂，細(xì)胞排列和形狀都與洋蔥表皮相似，葉子容易采集，還可觀察表皮上的氣孔。蒜皮、蔥皮容易收集，絕大多數(shù)學(xué)生能自備，細(xì)胞特點(diǎn)與洋蔥相似，缺點(diǎn)是不容易撕裂。

2.蓋玻片的替代物：透明塑料板

蓋玻片是非常容易損壞的工具，如果實(shí)驗(yàn)中缺乏，可用透明塑料板剪成蓋玻片大小代替蓋玻片，這種塑料不容易損害，而且易制。

3.金魚藻的替代物：水綿

在做“光合作用放出氧氣”的實(shí)驗(yàn)中需要金魚藻，但某些地方缺乏金魚藻，可以考慮水綿，容易采集，春夏季產(chǎn)生氧氣的速度比金魚藻快，冬季較慢。

4.小魚尾鰭的替代物：青蛙的腸系膜

在做“觀察血液流動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，常用小魚尾鰭作為實(shí)驗(yàn)材料，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，用青蛙的腸系膜代替小魚尾鰭，實(shí)驗(yàn)效果更好，能夠清楚看到紅細(xì)胞單行通過毛細(xì)血管的情況，而且保留時(shí)間比小魚尾鰭長(zhǎng)。

長(zhǎng)期以來，由于受應(yīng)試教育的影響，傳統(tǒng)的教育觀念和模式嚴(yán)重束縛了學(xué)生個(gè)性及能力的發(fā)展，特別是創(chuàng)新能力的發(fā)展。面對(duì)新形勢(shì)，如何進(jìn)行高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，除了按教科書上的要求完成實(shí)驗(yàn)外，我們還可以對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行拓展，以加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解。這就要求教師要重視實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)，努力創(chuàng)造一切條件完成教材中的實(shí)驗(yàn)；同時(shí)要求學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)材料的培養(yǎng)等各個(gè)環(huán)節(jié)。鼓勵(lì)學(xué)生勇于改革實(shí)驗(yàn)，對(duì)原有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行新的探索和深化，或?qū)υ械囊恍┧幤愤M(jìn)行替代。如在做細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)時(shí)，啟發(fā)學(xué)生能否用其他藥品代替蔗糖溶液？用氯化鈉溶液結(jié)果會(huì)怎樣？硝酸鉀溶液呢？學(xué)生通過親自操作都取得了理想的實(shí)驗(yàn)效果。

下面就以“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”實(shí)驗(yàn)為例，發(fā)表自己的一點(diǎn)見解：

（1）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

除了按教科書上的要求準(zhǔn)備外，每個(gè)實(shí)驗(yàn)組另準(zhǔn)備三種實(shí)驗(yàn)溶液，即50%蔗糖溶液、1M KNO3溶液、1M醋酸溶液和相應(yīng)的載玻片、蓋玻片。

（2）實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象

制作洋蔥表皮臨時(shí)裝片和觀察洋蔥表皮細(xì)胞的步驟與教科書的安排相同，只是每個(gè)實(shí)驗(yàn)組需要做四組臨時(shí)裝片，分別用30%的蔗糖溶液、50%的蔗糖溶液、1M KNO3溶液和1M醋酸溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并用顯微鏡隨時(shí)觀察。發(fā)現(xiàn)前三組在2～3分鐘后部分發(fā)生質(zhì)壁分離，5分鐘后質(zhì)壁分離現(xiàn)象明顯，而第四組無質(zhì)壁分離現(xiàn)象發(fā)生。

對(duì)前三組在觀察到明顯的質(zhì)壁分離現(xiàn)象后，再過5分鐘觀察，發(fā)現(xiàn)第一、二組無變化，而第三組卻發(fā)生了自動(dòng)復(fù)原的現(xiàn)象。

然后對(duì)前兩組裝片滴加清水，用顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)第一組4～5分鐘后恢復(fù)原狀，而第二組無變化，不能發(fā)生復(fù)原。

（3）分析討論

根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，讓學(xué)生分析討論產(chǎn)生以上現(xiàn)象的原因后，由教師歸納總結(jié)：①50%的蔗糖溶液能使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，但由于濃度過高，使細(xì)胞失水過多而死亡。死亡的細(xì)胞不能發(fā)生滲透作用，當(dāng)然不能復(fù)原。30%的蔗糖溶液由于濃度適中，可以發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原。②1M KNO3溶液由于其濃度高于細(xì)胞液濃度，故能發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，但由于KNO3溶液中的K+和NO3-可通過原生質(zhì)層主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞液，使細(xì)胞液濃度逐漸增高，細(xì)胞吸水，因此5分鐘后，細(xì)胞自動(dòng)復(fù)原。③1M醋酸溶液為酸性溶液，破壞了原生質(zhì)層的選擇透過性，使細(xì)胞死亡，所以細(xì)胞不會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離。

綜上所述，教師在教學(xué)過程中必須改變教育模式和教學(xué)方法；要培養(yǎng)和保護(hù)青少年學(xué)生敢于向“權(quán)威”挑戰(zhàn)，敢于提出不同見解的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維。當(dāng)然，要全面推進(jìn)素質(zhì)教育，就目前中學(xué)的情況來看，還有以下問題值得注意：（1）教師的教學(xué)觀念必須改變，要樹立師生平等的觀念；每一個(gè)學(xué)生都具有創(chuàng)新潛能，教學(xué)的任務(wù)就是要開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能，教學(xué)的重要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。（2）教師的素質(zhì)必須不斷提高，首先必須提高自己的專業(yè)素養(yǎng)，其次是提高自己的心理素養(yǎng)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)寬松、愉悅的環(huán)境，給學(xué)生探究的機(jī)會(huì)，鼓勵(lì)學(xué)生積極探究，維護(hù)學(xué)生的自尊心，同時(shí)允許學(xué)生探究失敗。（3）必須不斷完善實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，增加實(shí)驗(yàn)室，增添實(shí)驗(yàn)器材、試劑、材料等；改變實(shí)驗(yàn)室管理方法，隨時(shí)對(duì)學(xué)生開放，盡最大可能為學(xué)生提供必要的條件。

參考文獻(xiàn)：

[1]鞏春華.用生物科學(xué)史實(shí)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)的研究[D].河北師范大學(xué)，2005.

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編輯 郭小琴