談高中生物學實驗教學中學生容易產生的幾個認識誤區

何小彪

(甘肅省岷縣第一中學 748400)

實驗既是高中生物學教學的基礎，也是高中生物學教學的重要內容，更是培養學生學好生物學的有效手段。在學生科學素養的培養方面，實驗具有獨特的地位和全方位的功能。然而，高中生物學實驗知識的準確性、規范性往往容易被學生甚至部分教師忽視。因此，有必要對實驗所涉及的每一個知識點、每一個細節進行認真分析總結。筆者就教學中發現的幾個誤區總結如下。

1 誤認為檢測蛋白質的試劑是雙縮脲

“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”的實驗中蛋白質的檢測試劑為雙縮脲試劑，教學中發現很多學生對雙縮脲、雙縮脲試劑、雙縮脲反應和雙縮脲法不能正確區分。

分析：雙縮脲(NH2—CO—NH—CO—NH2)是兩個分子脲(即尿素)經180℃左右加熱，放出一個分子氨(NH3)后得到的產物。

雙縮脲試劑包括A液和B液，A液是質量分數為0.1 g/mL的氫氧化鈉溶液；B液是質量分數為0.01 g/mL的硫酸銅溶液。雙縮脲反應是指在堿性溶液(NaOH提供)中，雙縮脲與銅離子(CuSO4提供)作用形成紫色絡合物(圖1)的反應。因蛋白質分子中含有很多與雙縮脲結構相似的肽鍵(—CO—NH—)，所以蛋白質都能與雙縮脲試劑發生雙縮脲反應，可以用雙縮脲試劑鑒定蛋白質的存在。此方法稱為雙縮脲法。

圖1 雙縮脲反應過程

結論：檢測蛋白質的試劑是雙縮脲試劑而非雙縮脲。

教學建議：在本實驗教學中應教會學生正確區分雙縮脲、雙縮脲試劑、雙縮脲反應和雙縮脲法。知識擴展：具有兩個或兩個以上肽鍵的化合物皆可與雙縮脲試劑產生紫色反應，如多肽、蛋白質、雙縮脲等，而像氨基酸、二肽、尿素等則不能與雙縮脲試劑反應。

2 誤認為DNA只在細胞核內分布，RNA只在細胞質中分布

“觀察DNA和RNA在細胞中的分布”實驗結果顯示：細胞核呈現綠色，細胞質呈現紅色。所以有些學生會誤認為DNA只在細胞核內分布、RNA只在細胞質中分布。

分析：本實驗常用材料為人的口腔上皮細胞，其DNA分布場所為細胞核和細胞質中的線粒體，RNA分布場所為細胞核、線粒體、核糖體、細胞質基質。實驗所用染色劑為甲基綠、吡羅紅混合染色劑，這兩種染色劑對DNA和RNA的親和力不同，甲基綠可使DNA呈現綠色；吡羅紅可使RNA呈現紅色。由于在人的口腔上皮細胞中DNA主要分布在細胞核內，RNA主要分布在細胞質中，所以經過混合染色劑的處理就會將細胞核染成綠色，細胞質染成紅色。

結論：真核細胞的DNA主要分布在細胞核內，線粒體、葉綠體內也有少量的DNA；RNA在細胞核、線粒體、葉綠體、核糖體、細胞質基質中均有分布，但主要分布在細胞質中。

教學建議：在本實驗教學中，給學生分析真核細胞中DNA和RNA分布的場所及其不同的功能。知識擴展：真核細胞的DNA主要分布于細胞核中，但細胞質中線粒體與葉綠體內也有少量分布；RNA主要分布于細胞質中，但大部分RNA是在細胞核中合成后被運往細胞質的。

3 誤認為顯微鏡下觀察到細胞質環流的方向與實際方向相反

“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體”實驗最后在顯微鏡下往往觀察到黑藻細胞質的環流方向為逆時針。普通光學顯微鏡的成像原理是：標本經物鏡和目鏡二次放大后，形成放大顛倒的虛像。所以有些學生會誤認為黑藻細胞質的環流方向也是顛倒的，即為順時針方向。

分析：細胞質環流是細胞質流動的一種形式，指在液泡發達的植物(如黑藻、輪藻、伊樂藻、麗藻等)細胞中, 細胞質成薄層沿著細胞膜以一定的速度和方向循環流動的現象。在環流過程中，具有單個大液泡的細胞其細胞質常常圍繞著液泡朝一個方向進行循環流動。雖然標本在顯微鏡下呈現的是顛倒了180度且放大的虛像，但是當視野再旋轉180度后就會發現：葉綠體的位置變了，但細胞質環流的方向卻未發生任何變化。

結論：顯微鏡下觀察到細胞質環流的方向與實際方向相同。

教學建議：在本實驗進行前先給學生復習顯微鏡成像原理，讓學生正確區分顯微鏡的成像與標本實際情況的區別。知識擴展：在顯微鏡視野下看到的是標本放大的虛像，且上下顛倒，左右相反。若將視野中觀察到的黑藻細胞顛倒180度就可以還原黑藻細胞中葉綠體實際的位置和細胞質環流的實際方向。

4 誤認為發生質壁分離的細胞其細胞壁和原生質層之間是空氣、水或細胞液

“植物細胞的吸水和失水”探究實驗中發生質壁分離的細胞在顯微鏡下觀察到細胞壁和原生質層之間是無色透明的。所以有些學生會誤認為發生了質壁分離的細胞其細胞壁和原生質層之間是空氣、水或細胞液。

分析：在植物細胞結構中，由細胞膜、細胞質和液泡膜組成的原生質層是半透性的，而細胞壁是全透性的。發生了質壁分離的細胞，外界溶液(常用的是蔗糖溶液)中的溶質和溶劑都可以透過細胞壁進入細胞壁與原生質層之間的間隙，細胞液中的水分子也會透過原生質層出來進入細胞壁與原生質層之間的間隙。

結論：發生了質壁分離的細胞其細胞壁和原生質層之間是外界溶液。

教學建議：在本實驗教學中給學生分析細胞不同結構的滲透性特點，使學生嚴格區分半透性和全透性的不同。知識擴展：發生質壁分離后細胞壁和原生質層之間是實驗所用的溶液和細胞內滲透出的水，所以此處的溶液濃度要比實驗所用溶液濃度略低。

5 誤認為抑制紡錘體形成就會導致著絲點不分裂

“低溫誘導植物染色體數目的變化”實驗是用低溫處理植物根尖分生組織，使分生組織細胞中紡錘體的形成受到抑制，以致細胞不能繼續分裂，達到染色體數目加倍的目的。有些學生會誤認為在該過程中抑制了紡錘體形成而使著絲點不發生分裂。

分析：低溫抑制紡錘體形成的原因和秋水仙素的作用原理基本相似，都是破壞了紡錘絲的形成(紡錘絲實質為微管蛋白)，而著絲點的分開則是來自細胞質內的Ca2+的信號作用，而不是紡錘體牽引的結果。

結論：低溫抑制紡錘體形成不會影響著絲點的分裂。

教學建議：在本實驗教學中給學生分析低溫抑制紡錘體形成的原理，著絲點分裂的原理。知識擴展：低溫會抑制紡錘體的形成，而導致染色體不能被拉向兩級。但是低溫不會影響著絲點的分裂，所以不影響姐妹染色單體的分離和細胞內染色體數目的加倍。

重視與加強實驗教學，使學生的動手實踐能力和創新思維能力不斷提高，是高中生物學教學必須關注的問題。因此，生物學教師在實驗教學中，不但要對實驗的教學模式、教學方法進行大膽的嘗試，更要注意對生物學實驗的每一個知識點、每一個細節進行認真分析總結，使高中生物學實驗教學更加準確化、規范化。