淺談高中生物基本實驗改進方法

康日凌

摘要：生物學實驗是中學生物教學的重要組成部分。隨著教材的改進，實驗占的比例越來越重，然而，地處山區(qū)的學校受很多外界因素的限制。本文從有關實驗中的材料選取與處理、裝置與用具、方法步驟等方面的改進和實驗中的拓展作一小結(jié)介紹，使山區(qū)學生受益。

關鍵詞：高中；生物實驗；實驗改進

中圖分類號：G632.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）51-0262-02

2007年我省實施新課程標準以來，使高中生物教材中的實驗數(shù)量大為增加，實驗教學已經(jīng)成為生物學科教學內(nèi)容的一個重要組成部分。因此，確保每一個生物實驗在教學中都能夠成功開展，對于提高教學質(zhì)量和教學效果具有重要的意義。但對于我們這樣的山區(qū)中學要開設新課程中的所有實驗，非常困難。作為山區(qū)高中的生物教師，我們不能坐等實驗條件的改善，不能坐等實驗室配備的完備，而應該充分發(fā)揮主人翁精神，積極創(chuàng)造條件，結(jié)合校情改進實驗，盡最大努力盡可能多地開設實驗。經(jīng)過摸索，筆者試著對必修1中的幾個實驗作了如下分析、改進和拓展。

一、對《還原糖的檢測和觀察》實驗進行分析

1.從實驗材料角度進行改進。還原糖的實驗材料一般選擇含糖量高、顏色較淺的生物組織，如蘋果和梨。一般不宜用甘蔗和紅薯，因為甘蔗含蔗糖較多、紅薯含淀粉較多，蔗糖和淀粉都是非還原糖。馬鈴薯不含還原糖不能用。本檢測過程中，觀察的主要是顏色變化，因而生物組織中可溶性還原糖的含量、生物組織中有無色素是影響實驗結(jié)果及觀察的關鍵性因素。可溶性還原糖含量越高、顏色越淺，與斐林試劑發(fā)生反應時顏色越明顯。如果生物組織顏色較深，則對還原糖與斐林試劑的顏色反應起遮蔽作用。實驗中蘋果組織液必須新制，否則因蘋果多酚氧化酶的作用，使其組織液很快呈褐色，影響后面實驗顏色的觀察，尤其是根據(jù)實驗正常進度，本實驗一般在高一的第一個學期進行，正值氣溫較高的初秋，這種氧化酶作用速度更快，班級較多的學校，會帶來重復多次制備的麻煩。經(jīng)實驗，一般梨和白蘿卜組織液實驗效果較好，一是原液無色，二是放置時間較長而不變色。

2.從實驗方法與實驗過程角度進行改進。①做還原性糖的鑒定實驗時，教材中要求斐林試劑的使用必須是將甲液和乙液先混合均勻后使用，不得分別加入生物組織樣液進行檢測，因此實驗室準備過程中，也是將甲液和乙液分開裝，待學生自己操作，將兩者混合。但經(jīng)過實驗證明：斐林試劑甲液0.1 g/mL NaOH溶液2 mL和乙液0.05 g/mL CuSO4溶液4滴，無論是先混合馬上使用還是兩液依次加入試管后使用都有同樣效果，且甲、乙兩液不宜混合時間過長，對乙液滴數(shù)要求也不是很嚴格。②教材中要求水浴加熱，將試管放入盛有50～65℃溫水的大燒杯中加熱約2min。多次實驗證明，沸水浴的效果比溫水要更好，能在更短的時間內(nèi)看到非常明顯的現(xiàn)象。因此可以把大燒杯放在酒精燈上加熱，保持較高的水溫，但是要提醒學生注意安全，避免燙傷。也不可直接將試管放在酒精燈上加熱，否則反應速率過快，磚紅色很快出現(xiàn)，又迅速變黑，難以仔細觀察，且容易使試管爆裂，造成意外。③可以用本尼迪特（Benedict）試劑代替斐林試劑，本尼迪特試劑也稱班氏試劑，是一種淺藍色化學試劑。本尼迪特試劑是斐林溶液的改良試劑，它與醛或醛（酮）糖反應也生成Cu2O磚紅色沉淀。它是由硫酸銅、檸檬酸鈉和無水碳酸鈉配置成的藍色溶液，可以存放備用，避免斐林試劑必須現(xiàn)配現(xiàn)用的缺點。④實驗材料如選的是蘋果或梨，教材要求是勻漿，條件不夠的實驗室如果沒有榨汁機，只能為學生準備整個的蘋果或梨，那么為了方便學生操作，可在實驗桌上準備一個研缽，刀片，先把蘋果或梨切成小塊放入研缽，然后慢慢研磨，同樣可以得到勻漿。

二、對《植物細胞的吸水和失水》實驗進行分析

1.對實驗目的不明確，相關的概念不理解，實驗原理不清楚：①半透膜：是指某些物質(zhì)可以透過，而另一些物質(zhì)不能透過的多孔性薄膜（如動物的膀胱膜、腸衣等）。能否通過半透膜往往取決于分子的大小。在此實驗中，學生不知道為何要選擇蔗糖溶液。②滲透作用：是指水分子（或其他溶劑分子）透過半透膜，從低濃度溶液向高濃度溶液的擴散。滲透作用必須具備的兩個條件：一是半透膜，二是膜兩側(cè)具有濃度差。如果學生不清楚細胞液濃度和外界溶液濃度的大小，便不清楚水分子的擴散方向。③原生質(zhì)層：是指細胞膜，液泡膜和這兩層膜之間的細胞質(zhì)。由于膜具有選擇透過性，所以原生質(zhì)層相當于一層半透膜，并且原生質(zhì)層兩側(cè)的溶液通常具有濃度差，因此，當成熟的植物細胞與外界溶液接觸時，細胞液就會通過原生質(zhì)層和外界溶液發(fā)生滲透作用。

2.學生對顯微鏡的使用不當：雖然我們是省一級達標中學，但是我們的學生在初中學習過程中基本沒用使用過顯微鏡或者僅用過1～2次，對顯微鏡感覺非常陌生，出現(xiàn)下列問題：①對顯微鏡的名稱不熟悉：物鏡和目鏡分不清楚，鏡臂稱為“把手”，細（粗）準焦螺旋稱為“螺絲”，等等。有學生會把目鏡強裝到轉(zhuǎn)換器處，特別是在調(diào)焦過程中，隨意使用粗準焦螺旋和細準焦螺旋，故總是找不到細胞。②顯微鏡的方向錯誤，將載物臺對著人，鏡臂在人的對面，使視野漆黑，觀察也不方便。③裝片豎著放，沒有用壓片夾壓住。在觀察過程中，身體稍碰到顯微鏡便使裝片移動了，正觀察中的物象消失。④誤將氣泡當細胞。對細胞結(jié)構認識不夠。⑤未對好光就開始觀察，反光鏡用了平面鏡或未向光，未轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器，物鏡未對準通光孔，視野一片黑暗。

3.對實驗取材不當進行的改進。實驗材料用的是洋蔥，正確的取材方法是先用刀片在洋蔥表皮上劃一個小口，然后用鑷子輕輕地撕取一小塊洋蔥表皮，但很多學生撕取的表皮不夠薄，有的材料帶有果肉，因此看到的細胞層層疊疊，根本分不清細胞結(jié)構。還有學生圖方便，隨手撕取一塊洋蔥內(nèi)表皮，因為內(nèi)表皮相對來說比較容易撕取，但是內(nèi)表皮一般是透明的。剛開始在低倍顯微鏡下能看到排列緊密的細胞，但是當在蓋玻片一側(cè)滴加蔗糖溶液后，就是看不到現(xiàn)象，即使再重復滴加幾次，仍然看不到現(xiàn)象。因此，為了讓紫色洋蔥內(nèi)層鱗片的紫色加深，可在實驗前3～4天將洋蔥上部至近根處用用小刀十字形切開，直接擺放或置于溫暖陽光下，每天灑些水，實驗時可得大量紫鱗片。

甚至有學生取到的洋蔥表皮不是新鮮的，已經(jīng)死亡的細胞，在顯微鏡下也根本看不到實驗現(xiàn)象。有的同學明明取的是紫色洋蔥表皮，可在顯微鏡下看到的仍然是透明一片，看不到紫色大液泡，可能的原因是學生取材時撕取的表皮太薄，使液泡結(jié)構破壞，細胞液流出來了，因此看不到紫色液泡了。用易于采集到的且培養(yǎng)方便的水綿用于做“細胞質(zhì)壁分離與復原”實驗可解決此類問題。

4.對實驗試劑使用不當進行的改進。能使細胞發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象的試劑不僅只蔗糖溶液才可以，只要對細胞沒有毒害作用均可。常用的試劑是0.3g/ml的蔗糖溶液，因用0.3g/ml的蔗糖溶液做分離試劑時，細胞發(fā)生質(zhì)壁分離和復原的速度比較緩慢，便于觀察變化過程。復原時需用清水使其復原。但如使用適當濃度的乙醇、乙二醇、甘油溶液、硝酸鉀溶液也可以觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象，但這些物質(zhì)可以通過原生質(zhì)層進入細胞，導致細胞液濃度變大，細胞又通過滲透作用吸水，從而會自動復原。對于山區(qū)學生實驗操作并不是那么熟悉的情況下，是可取的。因為試劑的濃度影響細胞質(zhì)壁分離的速度，試劑濃度越高，發(fā)生質(zhì)壁分離的速度越快，但試劑濃度過高，細胞容易發(fā)生過度失水而死亡，無法復原。試劑濃度過低，導致質(zhì)壁分離過慢，濃度低至和細胞液濃度相當，則根本不發(fā)生質(zhì)壁分離，影響實驗現(xiàn)象的觀察。另外在引流時，一次性滴入的試劑不能過多，否則會污染鏡頭。

5.對實驗出現(xiàn)的現(xiàn)象作解答。在實驗過程中，學生的熱情很高，也有自己的想法和見解。有學生提出，她看到的細胞都是透明的，可不可以對細胞進行染色。如果細胞是透明的，有兩方面的原因：一是取的材料顏色太淺，沒有紫色大液泡，二是取的材料太薄，液泡已被破壞。如果是原因二，那么染色也達不到效果。而此實驗我們主要是看液泡的變化，那么染色劑要求只對液泡進行染色，細胞核與細胞質(zhì)完全不著色，而且要用活性染色劑，在技術上和染色劑的要求上都很高。相關資料記錄，中性紅是一種弱堿性染料，可以對液泡進行染色。但是我們在此實驗過程中不使用，否則增加了實驗的復雜性和難度。

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