從做實驗到設(shè)計實驗

【內(nèi)容摘要】以高中生物學(xué)必修本中的幾個實驗為基礎(chǔ)，在學(xué)生充分理解實驗原理和實驗?zāi)康牡幕A(chǔ)上，啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生有意識地“改變”實驗的選材、試劑和步驟，以培養(yǎng)和提高學(xué)生設(shè)計實驗的思維能力。

【關(guān)鍵詞】實驗 改變 設(shè)計

素質(zhì)教育要求培養(yǎng)學(xué)生能力，高考也主要以能力立意，但教學(xué)的主要內(nèi)容仍然是傳授知識，怎樣把傳授知識和提高能力聯(lián)系起來，應(yīng)該是現(xiàn)代中學(xué)教學(xué)的重要課題之一。

生物學(xué)是一門自然學(xué)科，實驗是其基礎(chǔ)及重要研究方法。因此，生物學(xué)教師應(yīng)該把實驗作為培養(yǎng)、提高學(xué)生生物學(xué)思維能力的重要途徑。在高中階段，生物學(xué)教師更應(yīng)該把學(xué)生掌握實驗基礎(chǔ)知識和實驗基本技能與高考實驗設(shè)計要求聯(lián)系起來。幾年教學(xué)實踐中，我關(guān)于實驗的一貫做法是：先讓學(xué)生掌握實驗?zāi)康摹嶒炘恚賳l(fā)、鼓勵學(xué)生盡量去“改變”實驗。這樣的做法有助于培養(yǎng)、提高學(xué)生的思維能力和實驗設(shè)計的能力，使以往學(xué)生“聽得懂、做得來、用不上”的現(xiàn)象有較明顯的好轉(zhuǎn)。

下面以高中生物學(xué)必修本中的幾個實驗為例，簡要介紹我啟發(fā)、誘導(dǎo)學(xué)生“改變”實驗的內(nèi)容。當(dāng)然，這些“改變”的前提是必須先讓學(xué)生掌握實驗原理和實驗?zāi)康摹?/p>

一、改變實驗材料

觀察植物細胞有絲分裂實驗中要用到根，教材上采用的是洋蔥的根。那么，可不可以選用小麥根、豆芽的根，甚至野生的禾本科植物的根？學(xué)生經(jīng)過查閱資料、實際操作對比之后得出的結(jié)果是：秋冬季做該實驗時，洋蔥生理功能旺盛，容易生根，僅一個洋蔥經(jīng)培養(yǎng)長出的根就可供多人實驗使用；而在春夏季節(jié)做該實驗時，洋蔥處于休眠期，長根情況較秋冬季節(jié)差很多，所以最好選用禾本科植物的根來完成實驗，如小麥（雖然其根略少一些，但萌發(fā)相對容易，可彌補數(shù)量上的不足）。

觀察植物細胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗中，要求學(xué)生選用紫色洋蔥鱗片葉外表皮作為實驗材料，其目的是便于觀察。那么基于同樣的原理，可不可以選用花瓣的表皮呢？或者將無色的表皮經(jīng)過染色，例如用活體染色劑0.1mg/ml亞甲基藍溶液進行染色后再觀察可以嗎？還有學(xué)生大膽的提出質(zhì)疑：如果將顯微鏡的亮度適當(dāng)調(diào)暗，無色表皮細胞肯定看不到質(zhì)壁分離現(xiàn)象嗎？

葉綠體中色素提取和分離實驗中，常用新鮮濃綠的菠菜葉作為實驗材料，可不可以選用其它新鮮的、濃綠的葉片作為實驗材料？有學(xué)生提出，就選材的軟硬程度而言，如單純性地為了容易研磨而選用柔軟的菠菜葉片，那么改用機器（如豆?jié){機）研磨，是不是就可選用較硬的葉片？最后幾個學(xué)生用豆?jié){機將大葉黃楊葉子磨碎做實驗（磨碎后再加丙酮），取得了很好的效果。

二、改變試劑

觀察植物細胞有絲分裂實驗中，用10%鹽酸解離洋蔥根尖約10分鐘，可不可以改用15%的鹽酸、同時適當(dāng)縮短解離時間，能達到相同的解離效果嗎？能不能選用10%的硫酸代替鹽酸（不能，使用硫酸會變色不易觀察）？用0.01g/ml龍膽紫作染色劑，可不可以使用其它染色劑（堿性染色劑都是可行的，如醋酸洋紅）？如染色太深，能不能改用0.005g/ml的龍膽紫染液？

觀察植物細胞質(zhì)壁分離與復(fù)原的實驗中，用30%蔗糖溶液使植物細胞質(zhì)壁分離，可不可以選用50%蔗糖溶液（能質(zhì)壁分離，但易導(dǎo)致細胞死亡）？可不可以選用5%的蔗糖溶液（低于細胞液濃度，不發(fā)生質(zhì)壁分離）？能不能選用30%的尿素或KNO3 溶液（質(zhì)壁分離后會自動復(fù)原）代替蔗糖溶液？

葉綠體中色素的提取和分離實驗中，能用其它有機溶劑（如酒精）代替丙酮嗎（能）？能用四氯化碳代替層析液嗎（能）？

三、改變實驗步驟

這種改變在學(xué)生理解了實驗原理和實驗?zāi)康暮笞兊幂^為容易，也是學(xué)生實驗中改變最多的地方。

觀察植物細胞有絲分裂實驗時，能否把洋蔥根尖縱剖開（能，更容易解離和染色，更易壓片）？能否在載玻片上染色（能）？能不能先染色再漂洗（不能）？能改變解離和染色的時間嗎？觀察時能先高倍鏡再低倍鏡嗎（不能）？

觀察植物細胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗時，可不可以先撕下一大塊表皮，再切下其較薄的地方做實驗（更好）？實驗中只在低倍鏡下能看到質(zhì)壁分離及復(fù)原嗎（能）？可不可以直接把表皮放在清水或蔗糖溶液中（能，注意不能使表皮重疊）？質(zhì)壁分離時間過久，會發(fā)生什么樣的現(xiàn)象（不能復(fù)原）？

在葉綠體中色素的提取和分離實驗中，只有少部分同學(xué)嚴(yán)格按照教材做，實驗室中操作方法五花八門：有磨碎葉片后再加丙酮的；有不過濾而直接用研磨液的（用毛細管吸上層液體）；有不稱量葉片重量、多多益善的；甚至有用折疊的濾紙條直接刮取去掉表皮葉片的汁液的……劃濾液細線時，有用載玻片比著用小楷毛筆劃的；有用棉線浸上濾液彈線的；有用折疊濾紙蘸取載玻片上推成薄層的濾液的；還有用畫濾液點代替濾液線的（層析后為一些中間高的弧形色素帶）；甚至有用圓形濾紙，中間為一濾液點，粘上一小條濾紙，引流層析液來層析色素的（色素帶為同心圓環(huán)）……

經(jīng)過啟發(fā)和引導(dǎo)，學(xué)生對實驗的“改變”興趣日益濃厚。盡管在“改變”過程中也可能會出現(xiàn)一些小小的錯誤，或者說在中學(xué)階段還鮮有學(xué)生能對實驗的原理、實驗?zāi)康募右愿淖儯豢煞裾J的是學(xué)生設(shè)計實驗的思維能力也在逐漸形成和提高。作為教師，如能再多變教材實驗為學(xué)生設(shè)計實驗，多變驗證性實驗為探究性實驗，將實驗室的門大打開，或者在實驗室做實驗的同時輔之以自然界的野外實驗，再適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合講解實驗設(shè)計理論（如設(shè)置對照等有關(guān)原理），相信我們的學(xué)生在實驗考試中取得好成績是完全可能的。

（作者單位：四川省成都市第十一中學(xué)）