“體驗制備細胞膜的方法”的實驗改進、教學實施及意義探討

郭思琪+郭玉華

摘 要 教材對“體驗制備細胞膜的方法”這一實驗敘述簡單，許多教師和學生閱讀完教材會有很多疑問。通過對抗凝劑、紅細胞稀釋液濃度配比以及滴加蒸餾水方法進行補充和改進，使學生體會到實驗的可操作性對實驗實施的重要性、控制好無關變量對實驗的重要性以及通過提高技術控制實驗變量才能達到更好的觀察效果。

關鍵詞 問題 制德細胞膜 實驗改進 實驗教學

中圖分類號 Q-331 文獻標志碼 B

“體驗制備細胞膜的方法”是人教版普通高中課程標準實驗教科書生物《必修1·分子與細胞》第三章第一節的實驗內容。通過學習學生既能更好地理解細胞膜是系統的邊界，又能掌握實驗材料的選擇和細胞膜制備的具體操作方法。因此，學生在這一模塊的學習中自然地體驗了系統論的研究方法，領悟了系統論的思想，為在《穩態與環境》學習系統分析的方法打下基礎。

學習本節的意義在于教師通過引導學生思考實驗操作，從而使學生體驗實驗方法對實驗結果的影響、體驗實驗原理是實驗設計的依據和思路以及體驗實驗材料的正確選擇對科學研究的重要性。新課程改革的核心理念就是要提高學生的科學素養，通過生物實驗教學來培養學生的科學素養是最直接的、最有效的途徑。但教科書對實驗部分敘述過于簡單，大多數的學生會因操作技術不熟練導致實驗失敗，這樣就不能達到學習目標。為了能夠使實驗順利地進行、更好地培養學生科學素養，對實驗進行改進就顯得尤為重要。

1 實驗存在的問題及補充、改進

在實際實驗教學中，發現教參、教材對抗凝劑的選擇、紅細胞稀釋液中血液和生理鹽水的配比以及在觀察時滴加蒸餾水方法等沒有交代或敘述過于簡單或存在一些問題。鑒于此，在教學中筆者經過不斷的研究與探索，對這些問題進行了一些必要補充和改進。

1.1 選用檸檬酸鈉做為實驗的抗凝劑

教材沒有給出使用的抗凝劑種類，常用的抗凝劑有肝素和檸檬酸鈉。肝素的抗凝效率比較高，抗凝時間比檸檬酸鈉要短，但是價格高；檸檬酸鈉比肝素抗凝效率低，但是價格便宜、抗凝時間長、容易保存。基于學校實驗室條件有限，選擇價格便宜、容易保存的檸檬酸鈉更好。

1.2 血液和生理鹽水的最合適配比濃度為：1∶20

教材中只提到了用新鮮的紅細胞稀釋液，沒有給出具體的血液與生理鹽水的比例。在實際操作中，血液和生理鹽水配比濃度如果過低，觀察到的紅細胞數量少，學生往往找不到紅細胞；配比濃度過高時則紅細胞重疊在一起影響學生觀察。通過資料查找和對幾種不同的濃度配比的嘗試，筆者發現血液和生理鹽水濃度配比為1∶20時比較適中，其紅細胞數量足夠觀察又不會產生重疊。

1.3 用合成纖維防止紅細胞流走

教材中沒有給出滴加蒸餾水的方法。大多數高中生的實驗操作經驗不足，學生在滴加蒸餾水時，很容易滴加太多蒸餾水而使細胞很快漲破或者不會使用吸水紙致使細胞全部吸走，這樣會導致實驗失敗無法看到實驗現象。因此，滴加蒸餾水時，應該使滴加一側的蓋玻片邊緣都有蒸餾水，先在蓋玻片四周放上少量的吸水差的合成纖維，再滴加蒸餾水，學生用滴管滴加蒸餾水要控制好力度，以防滴加蒸餾水過多過快，影響觀察。另一側用吸水紙緩慢的吸引，直到蒸餾水浸入整個蓋玻片。如果滴加蒸餾水或吸水紙吸引過快，合成纖維就會適當的圍堵紅細胞，紅細胞就不會因水流的流動過快或吸水紙吸引而流走，這樣顯微鏡的物鏡無論置于蓋玻片的哪個位置都能觀察到現象。

2 實驗的教學實踐探討

2.1 用問題串的形式幫助學生體驗實驗方法對實驗結果的影響

教材中實驗部分一開始以問題串的形式展開：“怎樣才能獲得細胞膜？用針扎破，讓細胞內的物質流出來？用鑷子把細胞膜剝下來？”學生從書本或已有的知識儲備中尋求答案，通過構建這樣“層遞式”的問題串，引起探究欲望，激發對實驗操作的興趣，明白選擇適當的實驗方法對實驗結果的影響是至關重要的。

2.2 用追問的形式引領學生體驗實驗原理是實驗設計的依據和思路

教師在提問上述問題的基礎上追問：“用什么方法能夠使紅細胞膜自己破裂？”學生通過書本和已有的知識儲備，嘗試得出：“紅細胞在清水中可能會吸水漲破，從而得到細胞膜。”教師繼續追問：“這種方法可行嗎？”并展示光鏡下正常形態的紅細胞、紅細胞清水中的形態變化圖。學生觀察思考后，得出實驗原理：在清水中，紅細胞吸水漲破。最后教師引導學生根據實驗原理設計、操作實驗。教師通過追問，引導學生通過書本和已有的知識儲備嘗試得出實驗結論，并以此設計實驗，使學生體驗實驗原理是實驗設計的依據和思路。

2.3 用對比和分析的形式，引導學生體驗實驗材料的正確選擇對科學研究的重要性

在實驗操作中，教師首先指導學生制作臨時裝片和用正確的方法使用顯微鏡。學生用顯微鏡觀察到哺乳動物成熟的紅細胞正常形態呈雙凹圓盤形，在載玻片一側滴加清水，另一側用吸水紙緩慢吸引，邊加水邊觀察，與正常形態的紅細胞比較，形態明顯發生改變。學生可以直觀地感受到細胞膜的存在。最后，教師指導學生用顯微鏡觀察其他細胞，引導學生思考選取紅細胞作為實驗材料的原因。通過比較和分析不同細胞的結構特點得出結論，使學生體會到了實驗材料的正確選擇對科學研究的重要性。

3 實驗改進的意義

（1） 通過比較不同抗凝劑的優缺點，最后選擇價格便宜、抗凝時間長、容易保存的檸檬酸鈉，使學生體會實驗的可操作性對實驗實施的重要性。

（2） 通過對稀釋液不同濃度配比的嘗試，最后找到血液和生理鹽水濃度配比為1∶20時，實驗觀察效果最好，使學生體會到控制好無關變量對實驗的重要性，同時培養學生科學嚴謹的態度。

（3） 滴加蒸餾水時，教師指導學生先在蓋玻片四周放上少量的吸水差的合成纖維，再滴加蒸餾水，用滴管滴加蒸餾水要控制好力度，以防滴加蒸餾水過多過快，影響觀察，使學生體會到通過提高技術控制實驗變量，從而達到更好的觀察效果。

綜上所述，通過對“體驗制備細胞膜的方法”實驗改進，使學生體會實驗的可操作性對實驗實施的重要性、控制好無關變量對實驗的重要性以及通過提高技術控制實驗變量才能達到更好的觀察效果。提高生物科學素養能夠更好地理解理論與實際的關系，而生物學是研究各種生命現象和生命活動規律的科學，需要通過實驗手段，來使肉眼看不到的直接或間接地呈現從而得出科學的結論，因此，進一步提高技術手段是觀察微觀世界的保障。

參考文獻：

[1] 孟慶華.“體驗制備細胞膜的方法”的實驗改進[J].新課程學習：上旬，2003，（10）：13.

[2] 錢衛芳.體驗制備細胞膜的方法[J].實驗教學與儀器，2011，28（5）：39-139.

[3] 郭玉華，趙巖艷，房殿武.高中生物學課堂教學中“問題串”的設置[J].生物學通報，2013，48（7）：29-31.

[4] 孫國華.在實證與建模過程中探究細胞邊界問題[J].教育科學論壇，2013，（2）：35-39.