高中生物教學中學生實驗能力的培養

崔艷玲

生物學是一門實驗性科學。對高中學生來說,生物實驗教學主要包括常見的儀器、器具、藥品的使用能力,還有對實驗程序的理解能力,對實驗結果的分析能力,對實驗中出現的異常情況的處理能力等。

一、讓學生明確儀器的原理和藥品的特性

“知其然,應該知其所以然”。對儀器的原理、藥品的特性不了解,使用起來就會帶有盲目性,就不可能形成使用能力。例如,學生對低倍鏡和高倍鏡的選擇上,經常不能根據觀察對象的特點和觀察目的進行合理的選擇來使用,學生常常由于好奇心的驅使和對低倍鏡、高倍鏡特點的無知,總是一上來就用高倍鏡,認為高倍鏡總比低倍鏡觀察清楚。這種盲目性,是由于學生不了解顯微鏡的基本原理,不了解高倍鏡放大倍數大,分辨率高,但所看到的實際面積小,即視野小。而且倍數越高,看到材料的厚度就越薄,高倍鏡適宜觀察局部和細節。低倍鏡所看到的面積大,適宜觀察材料的整體結構,以及尋找觀察目標。只要學生了解了這些基本原理,才能正確選用低、高倍鏡。由低倍鏡換高倍鏡時,如果圖像不太清晰,只需調節細準焦螺旋,就可以看清圖象了。至此學生只有了解了上述的基本原理和操作方法,才能正確使用高倍鏡。在明確學生實驗中藥品的使用能力方面:例如,在觀察植物細胞的有絲分裂實驗中,應讓學生了解龍膽紫或洋紅是與染色體結合的堿性染料,堿性染料是指有色離子是陽離子的染料,而不是染液的DH呈堿性。這樣就引出了一個問題,醋酸起什么作用?應讓學生了解2%醋酸是染料的溶劑,在染色時增加了細胞的通透性,而不引起細胞膨脹,利于染液的離子進入細胞而使細胞核內的染色體著色。在觀察根對礦質元素離子的交換吸附現象時,要讓學生了解自來水中有許多陽離子,可以將已交換吸附在根細胞表面的亞甲基藍陽離子交換下來,使藍色的根變淺,而影響實驗效果,從而使學生明確為什么用蒸餾水沖洗根上的浮色,并且知道整個過程中所用的蒸餾水不能被污染。

二、培養學生善于分析實驗程序

一個較為復雜的實驗過程是設計人員長期辛勤勞動的結晶,它往往是經過幾十次甚至上百次的反復摸索。所以,學生實驗中,不能單純地用實驗指導進行”按方抓藥”出現結果就行了。而要指導學生去分析實驗中每一步驟的作用,每一個處理意義以及各步驟之間的聯系,從中學習解決問題、研究事物的方法。例如,在葉綠體中色素的提取和分離實驗中,制備濾紙條時,應讓學生了解將濾紙剪成長10厘米是因為胡蘿卜素在紙條上擴散的距離約為9厘米左右:寬1厘米是利于劃出齊而均勻的濾液細線,去兩角為了使層析液在紙條上擴散速度均衡,后兩者都是為了擴散出四條平行的色帶。在距去兩角的一端1厘米處用鉛筆畫一橫線,目的是為劃濾液細線提供參照線并且防止層析時在盛有3毫升層析液的燒杯(100毫升)中,濾液細線被層析液沒及。劃濾細線時還應讓學生知道干燥后重復劃2—3次,是為了增加色素的分子數,以便在紙條上走出四條明顯的色素帶來。如果在不干燥的情況下連續劃線,色素會隨濾液中的液體(如丙酮)在紙條上的擴散而擴散,劃出的濾液細線較寬,其結果是相鄰的兩條色帶會發生部分重疊。因此,在實驗中,應根據學生程度和涉及原理的難易不同,由教師講清或提出問題讓學生思考,使學生既知道實驗應怎么做,也知道為什么這樣做。

三、培養學生善于分析實驗現象

在實驗中,經常存在著對實驗最后結果的記錄,而輕視對實驗過程中間出現某些現象的記錄,重視結果而不重視分析結果,重視對成功實驗的肯定,而不重視對實驗中的失敗查找原因等現象。這不利于學生實驗能力的提高。例如,在觀察植物有絲分裂的實驗中,在顯微鏡的某個視野中,要讓學生了解為什么看到的細胞多數為間期的細胞。在質壁分離和復原的實驗中要讓學生了解液泡的體積大小、顏色變化如何。在葉綠體中色素提取和分離實驗中四種色素彼此分離的原理是什么,這一原理單靠高中教科書中的知識還不夠,應讓學生了解濾紙是一種吸附劑,層析液是一種展開劑,四種色素的化學結構和性質不同,它們在濾紙上吸附能力不同,在層析液中(展開劑)溶解度不同,因此,四種色素隨著層析液在濾紙條上的擴散速度就不同,胡蘿卜素溶解度大而吸附力小,擴散速度快,葉綠素b溶解度小而吸附力大,擴散速度則慢。

在實驗中,因某種原因,個別學生的實驗結果不明顯或失敗,老師應指導學生查找原因。如葉綠體中色素提取和分離的實驗結果四條色素帶部分或全部不明顯,老師可提示:(1)是否丙酮用量過多,濾液太稀;(2)是否用的新鮮葉,是否用的全部是幼嫩的葉;(3)劃濾液細線時是否重復的次數少了一些;(4)層析時濾紙條上的濾液細線是否被層析液沒及過。在質壁分離和復原的實驗中,有的學生很快就觀察到質壁分離和復原現象。但有的學生雖然在步驟方法上都按要求進行了,但沒有發現質壁分離現象,教師應啟發學生尋找原因:取下的表皮是否是死亡的角質層細胞?是否由于未用蔗糖溶液浸泡材料?是否蔗糖溶液被原清水稀釋而造成濃度不夠?是否視野太亮,反差度小而未能看清?還有的學生雖然質壁分離了卻不能復原,教師也詢問一下,是否蔗糖溶液濃度自行加高了?是否質壁分離時間太久而造成細胞死亡?■