生物實驗材料的改進及拓展探究

陳紅芝

（福建省三明市尤溪縣第一中學）

摘 要：高中生物實驗比較多，其中實驗材料的選擇是學生進行探究中制定計劃與實施計劃的關鍵。教師要鼓勵學生勇于改革實驗，對原有實驗進行新的探索和深化。

關鍵詞：生物實驗材料；替代物；實驗內容；拓展

生物是一門以實驗為基礎的學科，實驗教學又是提高生物教學質量的重要環節。離開了實驗進行教學就猶如紙上談兵，不但會影響學生的積極性，而且會影響教學目標的完成。許多教師反映：要完成實驗內容很難，不是因為實驗難做，而是因為實驗材料有限。要改變這種情況，必須打破傳統的按照實驗指導照方抓藥、按圖索驥的流水式操作模式，將傳統的驗證性實驗變為探究性實驗。因此，我認為實驗材料的選取要改變單一實驗材料的方法，包括以下幾種情況：（1）改變實驗材料參與實驗的狀態或性質；（2）一種實驗材料更換它種實驗材料；（3）生物材料更換為非生物材料并構成對照組；（4）用非生物材料直接模擬生命過程。如高二“滲透作用”實驗的裝置中，啟發學生進行了以下變式：①用塑料膜代替裝置中的半透膜；②將蔗糖溶液和清水的位置互換；③用等濃度的蔗糖溶液代替清水；④用不同濃度的蔗糖溶液代替單一濃度的蔗糖溶液等。因此，實驗材料的合理選擇，對做好實驗和改善實驗效果有著重要的意義。

經過多年的探究和摸索，我認為實驗材料的選取要改變單一實驗材料的方法，當我們發現書中需要的材料不能得到時，盡可能地考慮實驗材料的替代品，從而更好地保證實驗教學的順利進行。為此，就實驗材料的合理選擇，提出以下幾點建議：

一、觀察植物細胞質壁分離及復原實驗，課本上用洋蔥作實驗材料，但洋蔥材料的選取常受季節限制，致使實驗難以及時開展。經試驗比較，番茄橙紅色的果實也是很好的實驗材料。其外果皮容易撕取，表皮細胞比較大，液泡體積大且顏色呈橙紅色，尤其是番茄果皮細胞壁特別厚，用來觀察植物細胞質壁分離及復原現象明顯，實驗效果很好。此外，紫色鴨趾草也是該實驗的好材料。鴨趾草一年四季生長旺盛，庭院野外易于采集。該植物葉片表皮細胞排列整齊，細胞大，細胞內有明顯的紫色大液泡，鏡檢觀察效果良好。且兩種材料選取時都很新鮮，細胞生命活動旺盛，觀察起來效果更佳。

二、根對礦物質離子的交換吸附作用實驗，課本上是用洋蔥根尖來做實驗材料。選取材料時，洋蔥除受季節限制外，其根尖培養也很麻煩，且根尖生長速度不一，根數量少。該實驗可用綠豆芽做實驗材料，綠豆芽一年四季市場上有賣，取材方便，價格便宜，實驗效果好。這個實驗還可以采用大蒜瓣發根，其特點是生根容易、整齊、根數量多。白菜種子、蘿卜種子、菜豆種子、谷類種子等用來發根實驗效果也很好。除此之外，只要我們細心觀察和認真實驗，不難發現許多實驗材料都有替代品，當我們發現書中需要的材料不能得到時，就可以考慮實驗材料的替代品，從而保證實驗教學順利進行。

1.洋蔥表皮的替代物：朱頂紅葉子下表皮、蒜皮、蔥皮

在“臨時裝片的制作”的實驗中，如果沒有洋蔥表皮，可考慮替代材料：朱頂紅葉子下表皮容易撕裂，細胞排列和形狀都與洋蔥表皮相似，葉子容易采集，還可觀察表皮上的氣孔。蒜皮、蔥皮容易收集，絕大多數學生能自備，細胞特點與洋蔥相似，缺點是不容易撕裂。

2.蓋玻片的替代物：透明塑料板

蓋玻片是非常容易損壞的工具，如果實驗中缺乏，可用透明塑料板剪成蓋玻片大小代替蓋玻片，這種塑料不容易損害，而且易制。

3.金魚藻的替代物：水綿

在做“光合作用放出氧氣”的實驗中需要金魚藻，但某些地方缺乏金魚藻，可以考慮水綿，容易采集，春夏季產生氧氣的速度比金魚藻快，冬季較慢。

4.小魚尾鰭的替代物：青蛙的腸系膜

在做“觀察血液流動”的實驗時，常用小魚尾鰭作為實驗材料，經實驗證明，用青蛙的腸系膜代替小魚尾鰭，實驗效果更好，能夠清楚看到紅細胞單行通過毛細血管的情況，而且保留時間比小魚尾鰭長。

長期以來，由于受應試教育的影響，傳統的教育觀念和模式嚴重束縛了學生個性及能力的發展，特別是創新能力的發展。面對新形勢，如何進行高素質的實驗教學，除了按教科書上的要求完成實驗外，我們還可以對實驗內容進行拓展，以加強對實驗的理解。這就要求教師要重視實驗課的教學，努力創造一切條件完成教材中的實驗；同時要求學生積極參與實驗的準備、實驗材料的培養等各個環節。鼓勵學生勇于改革實驗，對原有實驗進行新的探索和深化，或對原有的一些藥品進行替代。如在做細胞質壁分離和復原實驗時，啟發學生能否用其他藥品代替蔗糖溶液？用氯化鈉溶液結果會怎樣？硝酸鉀溶液呢？學生通過親自操作都取得了理想的實驗效果。

下面就以“觀察植物細胞的質壁分離和復原”實驗為例，發表自己的一點見解：

（1）實驗準備

除了按教科書上的要求準備外，每個實驗組另準備三種實驗溶液，即50%蔗糖溶液、1M KNO3溶液、1M醋酸溶液和相應的載玻片、蓋玻片。

（2）實驗過程及現象

制作洋蔥表皮臨時裝片和觀察洋蔥表皮細胞的步驟與教科書的安排相同，只是每個實驗組需要做四組臨時裝片，分別用30%的蔗糖溶液、50%的蔗糖溶液、1M KNO3溶液和1M醋酸溶液進行實驗，并用顯微鏡隨時觀察。發現前三組在2～3分鐘后部分發生質壁分離，5分鐘后質壁分離現象明顯，而第四組無質壁分離現象發生。

對前三組在觀察到明顯的質壁分離現象后，再過5分鐘觀察，發現第一、二組無變化，而第三組卻發生了自動復原的現象。

然后對前兩組裝片滴加清水，用顯微鏡觀察，發現第一組4～5分鐘后恢復原狀，而第二組無變化，不能發生復原。

（3）分析討論

根據實驗現象，讓學生分析討論產生以上現象的原因后，由教師歸納總結：①50%的蔗糖溶液能使細胞發生質壁分離，但由于濃度過高，使細胞失水過多而死亡。死亡的細胞不能發生滲透作用，當然不能復原。30%的蔗糖溶液由于濃度適中，可以發生質壁分離和復原。②1M KNO3溶液由于其濃度高于細胞液濃度，故能發生質壁分離現象，但由于KNO3溶液中的K+和NO3-可通過原生質層主動運輸進入細胞液，使細胞液濃度逐漸增高，細胞吸水，因此5分鐘后，細胞自動復原。③1M醋酸溶液為酸性溶液，破壞了原生質層的選擇透過性，使細胞死亡，所以細胞不會發生質壁分離。

綜上所述，教師在教學過程中必須改變教育模式和教學方法；要培養和保護青少年學生敢于向“權威”挑戰，敢于提出不同見解的創新意識和創新思維。當然，要全面推進素質教育，就目前中學的情況來看，還有以下問題值得注意：（1）教師的教學觀念必須改變，要樹立師生平等的觀念；每一個學生都具有創新潛能，教學的任務就是要開發學生的創新潛能，教學的重要目標是培養學生的創新思維。（2）教師的素質必須不斷提高，首先必須提高自己的專業素養，其次是提高自己的心理素養，為學生創設一個寬松、愉悅的環境，給學生探究的機會，鼓勵學生積極探究，維護學生的自尊心，同時允許學生探究失敗。（3）必須不斷完善實驗室設備，增加實驗室，增添實驗器材、試劑、材料等；改變實驗室管理方法，隨時對學生開放，盡最大可能為學生提供必要的條件。

參考文獻：

[1]鞏春華.用生物科學史實引導學生進行探究式學習的研究[D].河北師范大學，2005.

[2]高清.基于學習難度模型中的中外初中生物教科書比較研究[D].華東師范大學，2010.

編輯 郭小琴