例談高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)

何小彪

摘 要 結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，以人教版高中生物教材為例，對(duì)教材中的系列實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)。通過系統(tǒng)的改進(jìn)，使生物實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯、材料更節(jié)約、過程更安全、設(shè)計(jì)更綠色。

關(guān)鍵詞 高中生物 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

由于不同的省、市和地區(qū)由于所處的地理環(huán)境、實(shí)驗(yàn)室條件等因素的差異，對(duì)高中生物實(shí)驗(yàn)的開發(fā)不盡相同。普通高中的生物教師在積極組織學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，還應(yīng)該努力地對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，以增加自己學(xué)校生物實(shí)驗(yàn)課的開展率。筆者在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，通過多次的嘗試與總結(jié)，遵循使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯化、材料節(jié)約化、過程安全化和設(shè)計(jì)綠色化的思路，對(duì)高中生物部分實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)。

1 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯化

在高中生物教材中，有很多實(shí)驗(yàn)都是要通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否明顯關(guān)系到實(shí)驗(yàn)結(jié)論的準(zhǔn)確性甚至正確性。所以實(shí)驗(yàn)改進(jìn)時(shí)，應(yīng)該盡量讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象變得更明顯。筆者從以下方面進(jìn)行了嘗試。

1.1 增添對(duì)比材料

例如“用高倍顯微鏡觀察葉綠體”實(shí)驗(yàn)，經(jīng)常選用菠菜葉或黑藻葉作為實(shí)驗(yàn)材料，通過對(duì)多種材料試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)水綿的葉綠體呈螺旋帶狀且體積較大。在本實(shí)驗(yàn)中如果增添水綿作對(duì)比，會(huì)使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯。此外，通過對(duì)不同材料葉綠體的對(duì)比觀察，還會(huì)使學(xué)生們更意識(shí)到葉綠體的形狀不僅僅是橢球形或球形，從而拓展了他們的知識(shí)面。

1.2 替換實(shí)驗(yàn)藥品

例如“綠葉中色素的提取”實(shí)驗(yàn)，在研磨綠葉碎片時(shí)要加入CaCO3保護(hù)色素。由于CaCO3難溶于水，在色素提取液中就會(huì)有CaCO3白色粉末存在，影響實(shí)驗(yàn)效果。而Na2CO3同樣具有保護(hù)葉綠素的作用，且易溶于水，如果用少許Na2CO3替換CaCO3，會(huì)使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯。Na2CO3在生活中也容易尋獲（如堿面）。

1.3 增添實(shí)驗(yàn)藥品

例如“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)，經(jīng)常用二苯胺試劑在沸水浴條件下觀察是否會(huì)變藍(lán)來鑒定DNA的存在。通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，在二苯胺試劑使用前滴加幾滴乙醛可以提高反應(yīng)的靈敏度，會(huì)使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯。改進(jìn)后的試劑配制：體積分?jǐn)?shù)為0.2%的乙醛溶液和二苯胺試劑按照體積比1∶100進(jìn)行混合。通過對(duì)試劑的改進(jìn)，可以提升學(xué)生配制溶液的能力，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)操作能力的提高。

2 實(shí)驗(yàn)材料節(jié)約化

在倡導(dǎo)素質(zhì)教育的新課標(biāo)背景下，教師更應(yīng)該在日常教學(xué)中給學(xué)生滲透節(jié)約的理念。在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以改進(jìn)教材實(shí)驗(yàn)，努力使實(shí)驗(yàn)材料更節(jié)儉、實(shí)驗(yàn)器材更簡化、實(shí)驗(yàn)藥品更廉價(jià)。

2.1 材料方面

例如“觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂”實(shí)驗(yàn)，經(jīng)常選用洋蔥作為實(shí)驗(yàn)材料，通過對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)大蒜的尋獲更不容易受季節(jié)影響。大蒜比洋蔥更容易生根，而且生根量比洋蔥多，本實(shí)驗(yàn)如果選用大蒜為材料既能夠節(jié)省開支又方便實(shí)驗(yàn)的開展。

2.2 器材方面

例如“綠葉中色素的分離”實(shí)驗(yàn)，教材中介紹用毛細(xì)吸管畫濾液細(xì)線，筆者發(fā)現(xiàn)：學(xué)生在畫線時(shí)毛細(xì)吸管容易弄破，損耗嚴(yán)重；破損的毛細(xì)吸管容易劃破濾紙，甚至劃傷手。通過對(duì)毛細(xì)吸管、牙簽、載玻片、蓋玻片和小楷毛筆等畫線工具進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)用小楷毛筆效果好、損耗小，可重復(fù)使用，解決了毛細(xì)吸管浪費(fèi)嚴(yán)重的問題。同時(shí)改用小楷毛筆之后不會(huì)產(chǎn)生玻璃碎片，教師就不用擔(dān)心學(xué)生手被劃傷。

2.3 藥品方面

例如“影響酶活性的條件”實(shí)驗(yàn)，經(jīng)常用α-淀粉酶和可溶性淀粉溶液來探究溫度對(duì)酶活性的影響。但是α-淀粉酶成本高，甚至很多縣級(jí)高中也不容易買到。通過對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)改用唾液淀粉酶來做實(shí)驗(yàn)，也會(huì)得到同樣的效果。這樣改進(jìn)之后，藥品的成本幾乎為零，為學(xué)校節(jié)省了資金，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的節(jié)儉意識(shí)。另外，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生可以用自己的唾液淀粉酶作為實(shí)驗(yàn)藥品，大大激發(fā)了學(xué)生的興趣。

3 實(shí)驗(yàn)過程安全化

教師不但要組織學(xué)生做好一個(gè)個(gè)的實(shí)驗(yàn)，更要在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和開展過程中給學(xué)生做好安全防范教育。高中生物實(shí)驗(yàn)室中常見的安全問題有割傷、燙傷和中毒。

3.1 防割傷

例如“檢測(cè)生物組織中的脂肪”實(shí)驗(yàn)，一般要用雙面刀片切割花生子葉，因?yàn)殡p面刀片兩面都有刀刃，且非常鋒利，所以學(xué)生在開展本實(shí)驗(yàn)時(shí)就容易割傷手。通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)開始前讓每個(gè)學(xué)生準(zhǔn)備一支寫完的中性筆芯，剪下約3 cm的一段，將其縱向劃開，然后讓學(xué)生把它套在雙面刀片的其中一側(cè)。這樣，在做切片時(shí)就可以避免割傷手指。運(yùn)用寫完的中性筆芯改進(jìn)實(shí)驗(yàn)還實(shí)現(xiàn)了廢物再利用，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的綠色化。

3.2 防燙傷

例如“檢測(cè)生物組織中的還原糖”實(shí)驗(yàn)，要用酒精燈給大燒杯加熱以便給試管提供水浴環(huán)境。因?yàn)榫凭珶舻幕鹧骖伾幻黠@，三腳架經(jīng)酒精燈加熱后會(huì)變得很燙，所以學(xué)生在做本實(shí)驗(yàn)時(shí)容易被酒精燈火焰和三腳架燙傷。建議將加熱裝置統(tǒng)一改成電飯煲，一個(gè)容下60支試管的電飯煲可以滿足全班學(xué)生實(shí)驗(yàn)的要求。這種改進(jìn)大大降低了酒精燈的使用，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)材料。

3.3 防中毒

例如“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)，提取時(shí)經(jīng)常用到丙酮，分離時(shí)用由20份石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成的層析液。因以上幾種有機(jī)溶劑都有毒，所以可以在試劑方面進(jìn)行改進(jìn)：提取色素時(shí)用無水乙醇來代替丙酮，分離色素時(shí)用93號(hào)汽油來代替層析液。對(duì)普通高級(jí)中學(xué)來說，這兩種試劑更容易尋獲。

4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)綠色化

有些生物實(shí)驗(yàn)在開展過程中會(huì)產(chǎn)生廢液。目前，仍有不少學(xué)校在實(shí)驗(yàn)完成后將廢液直接倒入下水道，造成嚴(yán)重的污染。如果用綠色環(huán)保的思路對(duì)這些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，可以幫助學(xué)生形成人與自然和諧相處、共同發(fā)展的理念，培養(yǎng)學(xué)生防治污染、保護(hù)環(huán)境的責(zé)任感。

4.1 合理替代藥品，阻止污染產(chǎn)生

例如“細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系”實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中要用到NaOH。NaOH是強(qiáng)堿，具有腐蝕作用，所以本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢液會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。通過對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用紅墨水代替NaOH實(shí)驗(yàn)效果良好，能有效阻止污染產(chǎn)生。

4.2 廢液正確處理，防止污染擴(kuò)散

例如“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”實(shí)驗(yàn)，要用酸性重鉻酸鉀溶液檢測(cè)酒精的產(chǎn)生，重鉻酸鉀溶液中的鉻元素為正六價(jià)，毒性較強(qiáng)，是公認(rèn)的致癌物。如果將廢液直接倒入下水道會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，所以應(yīng)該對(duì)廢液進(jìn)行嚴(yán)格處理。在中學(xué)實(shí)驗(yàn)室建議用“還原沉淀法”對(duì)酸性重鉻酸鉀溶液進(jìn)行處理，使六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻，三價(jià)鉻毒性較弱，是一種人和動(dòng)物必需的微量元素。具體操作為：向酸性廢液中加入還原劑（如FeSO4、Na2SO3或Fe等），可以將Cr6+還原成Cr3+，再加入氫氧化鈉或石灰水，使其在堿性條件下生成氫氧化鉻沉淀，從而去除鉻離子。這種處理辦法還能中和廢液中的酸，也是防止酸污染的一條途徑。

4.3 適當(dāng)輔助教學(xué)，盡量避免污染

例如“電泳”實(shí)驗(yàn)，經(jīng)常要用到SDS（十二烷基硫酸鈉）和聚丙烯酰胺等，其中SDS和聚丙烯酰胺的單體丙烯酰胺都屬于急性毒性物質(zhì)。對(duì)于高中生而言，這類實(shí)驗(yàn)最好改用多媒體來輔助教學(xué)，如將實(shí)驗(yàn)的具體操作過程做成交互式課件，由教師來模擬操作以達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。這種輔助的辦法還可以解決許多普通高中沒有硬件條件完成這類實(shí)驗(yàn)的困難。

總之，新課標(biāo)高中生物實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)材料和藥品的選擇、實(shí)驗(yàn)開展時(shí)方法和程序的設(shè)計(jì)都可以進(jìn)行改進(jìn)。通過廣大教師對(duì)生物實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，相信高中生物實(shí)驗(yàn)會(huì)變得更明顯、更節(jié)約、更安全、更綠色。