淺析教學實驗改良對提高學生實踐能力的探索

蘇俊芳 陳秋彤 周 瑩 黃少偉 羅 惠 蘇雪芬 楊麗萍

（1.廣州中醫(yī)藥大學基礎醫(yī)學院，廣東 廣州 510006；2.華南師范大學公共管理學院，廣東 廣州 510006）

實驗教學是高校培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)造能力的最主要手段，是教學中必不可少的環(huán)節(jié)之一[1]。學生在實驗教學中發(fā)現(xiàn)和形成問題、針對問題設計實驗、在實驗過程中的操作、觀察，對實驗結果的描述、思考及對問題的探討交流等實踐活動，可以很好地培養(yǎng)學生的實驗意識、思維習慣、思維能力，有效地加強他們實驗的設計、觀察和操作能力[2]。正因為實驗教學在教學中占有如此重要的地位，實驗教學的質量更需要得到充分保障。目前實驗教學普遍存在一些問題，如教師對實驗教學不重視、隨意取消或減少實驗次數(shù)及內容、實驗教學手段一成不變、實驗教學模式太單一等情況。在諸多影響實驗教學質量的因素中，實驗手段的優(yōu)劣尤為重要。好的實驗往往更能提高學生的興趣，讓他們積極參與進去，是實驗教學成敗的關鍵[3]。因此，實驗教師要不斷總結經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)問題并及時進行改良，這樣我們的實驗教學質量才能提高[4]。作者以改良呼吸困難實驗為例進行探討。

氯氣主要是從呼吸道侵入人體并在黏膜所含的水分子里溶解，生成次氯酸和鹽酸，從而導致上呼吸道黏膜損傷：次氯酸使組織受到強烈氧化；鹽酸刺激黏膜發(fā)生炎性腫脹，使呼吸道黏膜浮腫，分泌大量黏液，造成呼吸困難。癥狀嚴重時，會因為肺水腫使循環(huán)作用困難而導致死亡。而我們呼吸困難實驗教學中往往就是用重鉻酸鉀與濃鹽酸反應生成氯氣，產生的氯氣進入小鼠呼吸道引起中毒性肺水腫。學生通過肉眼和顯微鏡下觀察肺水腫的形態(tài)變化，從而了解呼吸衰竭發(fā)病機制及肺水腫的形態(tài)學改變。該教學實驗在實驗操作、環(huán)境保護及人身健康等方面存在諸多不足，作者通過改良尾氣，使該教學實驗避免了上述不足，從而大大降低人體中毒的可能性。

1 材料與方法

1.1 實驗材料小白鼠（來源于廣州中醫(yī)藥大學實驗動物中心），K2Cr2O7、濃HCl 溶液、2%氫氧化鈉、導氣膠管、分析天平、電子秤、酒精燈、制Cl2裝置、玻璃培養(yǎng)皿、吸水紙、藥匙、稱量紙、5 mL 量筒。

1.2 實驗方法

1.2.1取小白鼠1 只，用天平稱體質量，手抓小白鼠數(shù)腹部起伏次數(shù)來計數(shù)其呼吸頻率及觀察呼吸深度。

1.2.1.1 氯氣制備稱取K2Cr2O72 g，放入試管中，加入濃HCl 溶液3～5 mL，試管微加熱，將氯氣通入事先放好小鼠的廣口瓶中，待瓶中生成一層薄薄云霧狀氣體后中止通氣?；瘜W反應方程式：14HCl+K2Cr2O7=2KCl+2Cr Cl3+7H2O+3Cl2↑。

1.2.1.2 改良氯氣制備在原來教學實驗氯氣制備的基礎上加上一個裝有2%氫氧化鈉溶液300 mL 的去蓋廣口瓶。操作方法：稱取K2Cr2O72 g，放入試管中，加入濃HCl 溶液2～3 mL，將導氣管A 的一端口完全浸入到2%氫氧化鈉溶液內，并用導氣管夾夾緊。導氣管B 一端連著裝有小鼠的廣口瓶，另一側連著試管，此時導氣管夾要完全打開，進行試管微加熱，使氯氣通入已裝有小鼠的廣口瓶中，待瓶中生成一層薄薄云霧狀氣體后中止通氣，夾緊導氣管B，開放導氣管A。

然后快速把死亡小鼠倒出廣口瓶，蓋回該瓶活塞，然后把兩邊導氣管夾完全打開，把試管內產生的氯氣完全通過2 條導氣管進入到裝有2%氫氧化鈉溶液的廣口瓶內，充分化學反應，最終產生次氯酸鈉溶液。所有實驗廢液回收到密封的收納瓶內，有待單位部門回收。

氯氣制法原理：14HCl+K2Cr2O7=2KCl+2Cr Cl3+7H2O+3Cl2↑。尾氣處理原理：Cl2+2Na OH=Na Cl+Na Cl O+H2O。實驗裝置見圖1。

圖1 呼吸困難實驗改良裝置

1.2.2 觀察動物一般表現(xiàn)及呼吸變化實驗中的小白鼠由原來的呼吸順暢、性格溫順變得煩躁亂竄、呼吸頻繁、急速喘息等癥狀，甚至馬上窒息死亡。

1.2.3 取出全肺動物死亡后立即解剖，切開胸腔觀察肺組織變化，然后用線結扎氣管下端（防止水分流出），在結扎的上端剪斷氣管取出全肺，清除肺周圍的其他組織。

1.2.4 計算肺系數(shù)將肺放置于玻璃培養(yǎng)皿內，用紙吸去其外表水分，稱取肺的重量，計算肺系數(shù)（肺重占體質量的百分比）：肺重/ 體質量×100%，全班做一個正常動物的肺系數(shù)作為對照。

1.2.5 觀察肺部泡沫液體除去結扎氣管的線，戴上手套用食指和拇指輕輕壓迫肺臟觀察是否有泡沫液體流出。

1.2.6 觀察肺水腫的形態(tài)肉眼和顯微鏡下觀察氯氣中毒引起肺水腫的形態(tài)。

2 實驗結果

肉眼觀察肺表面蒼白，含水量增多，切面有大量液體滲出。顯微鏡下形態(tài)改變：部分支氣管黏膜上皮變性，壞死，管壁周圍組織中見明顯炎性滲出。大量蛋白質性液體、纖維素、炎細胞滲出及紅細胞的漏出使支氣管、血管周圍腔隙和葉間隔增寬，肺泡間隔增厚，部分肺泡腔內亦見滲出物，診斷為：急性肺水腫。肺水腫形態(tài)改變見圖2、圖3。

圖2 肺水腫形態(tài)改變（×100）

圖3 肺水腫形態(tài)改變（×400）

對實驗裝置改良后，實驗環(huán)境大大改善，學生更愿意參與到實驗中，對實驗結果的觀察也不再草草了事.目前已經(jīng)應用到實驗教學中，受到了任課老師及學生的好評。

3 討論

作者對該實驗氯氣制作操作方法進行了尾氣氯氣的改良。改良后大大改善了空氣環(huán)境，減少人體吸入有害的氯氣，使得中毒的可能性大大地降低。利用尾氣氯氣的處理，使氯氣與氫氧化鈉反應產生的次氯酸鈉溶液，可以用作漂白劑、氧化劑及水凈化劑，具有漂白、殺菌、消毒的作用。另外，該實驗過程以下細節(jié)值得注意：濃HCl 溶液為腐蝕性液體，量筒量取時要小心操作，避免灑落或遺漏，傷及皮膚。氯氣制備時，應先將K2Cr2O7加入試管中，再加入濃HCl 溶液。氫氧化鈉屬強堿，易傷害到皮膚，因此氫氧化鈉溶液的濃度選用也很講究，經(jīng)過作者反復的摸索，濃度為2%的氫氧化鈉溶液比較理想，不會損傷到皮膚。

對學生實踐能力的培養(yǎng)是大學素質教育的重要組成部分，可以有效地檢驗他們是否能全面掌握所學理論知識[5]。在教學實踐中我們應該不斷總結經(jīng)驗、積極地改良和創(chuàng)新、增加學生對實驗的積極性，才能達到提高實驗教學質量的目地[6]。因此，對于實驗手段的探索和改良是值得實驗教師及技術員不斷探究的課題。