淺談小實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)思想和統(tǒng)籌方法的應(yīng)用
——一次生物實(shí)驗(yàn)失敗后的思考

◆陸師禹

(江蘇省泰州中學(xué))

在生物創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)校本課程上，老師安排DNA的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)。全班學(xué)生分為三大組，分別從雞血、花椰菜和香蕉中提取DNA并進(jìn)行鑒定。每組分成若干小組，由同學(xué)兩兩搭配，共同完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程為制備生物血細(xì)胞液——DNA的粗提取——DNA的鑒定。

該中學(xué)生所在組領(lǐng)到的任務(wù)是從雞血中提取DNA，實(shí)驗(yàn)用品包括雞血、檸檬酸鈉溶液、蒸餾水、2mol/L的NaCl溶液、預(yù)冷的95%的酒精、二苯胺試劑、玻璃棒、紗布、燒杯、試管、漏斗和酒精燈。搭檔因特殊情況被其他老師叫走，只能獨(dú)自一人完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。在熟悉了實(shí)驗(yàn)方法和步驟后，大家開始動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)。出于好奇和增加一次性成功率的心理，先觀摩了其他小組的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

一切準(zhǔn)備妥當(dāng)后，按照實(shí)驗(yàn)步驟開始操作。制備雞血細(xì)胞液——DNA的粗提取(破碎細(xì)胞——提取核物質(zhì)——溶解細(xì)胞核內(nèi)的DNA——析出含DNA的黏稠物——濾取含DNA的黏稠物——將DNA的黏稠物再溶解——過(guò)濾含DNA的NaCl溶液——……)前幾步都很順利。下一步“提取含雜質(zhì)較少的DNA”需要酒精，酒精在哪里？原來(lái)其他組都已經(jīng)做過(guò)了這個(gè)環(huán)節(jié)，并且將酒精用光了。同學(xué)們已經(jīng)進(jìn)入最后一道程序“DNA的鑒定”，有的組正在“沸水浴”加熱，有的組燒杯里已經(jīng)漸漸冷卻呈現(xiàn)出藍(lán)色，預(yù)示著實(shí)驗(yàn)成功。

該學(xué)生據(jù)此情況反思，一次實(shí)驗(yàn)其實(shí)就是一個(gè)系統(tǒng)工程，具備最優(yōu)性、關(guān)聯(lián)性和綜合性。如果在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段能通盤考慮，綜合分析了解各環(huán)節(jié)要素之間的相互關(guān)系，根據(jù)自身情況梳理排查出最佳方案，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中做到統(tǒng)籌安排，遇到困難時(shí)能冷靜對(duì)待，積極協(xié)調(diào)處理，也許結(jié)果會(huì)大不相同。

一、對(duì)實(shí)驗(yàn)要素的把握可以更精準(zhǔn)一些

“從雞血中粗提取DNA并加以鑒定”這個(gè)實(shí)驗(yàn)，相對(duì)高中階段做過(guò)的其他生物小實(shí)驗(yàn)而言，系統(tǒng)性更強(qiáng)，涉及要素更多，步驟也更為復(fù)雜。實(shí)驗(yàn)用品就有12個(gè)，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中這些用品缺一不可，都是實(shí)驗(yàn)成功的必要條件。而該生所在組在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)必要素材的清點(diǎn)顯得馬虎，沒(méi)有意識(shí)到實(shí)驗(yàn)用酒精已經(jīng)沒(méi)有了，如果實(shí)驗(yàn)過(guò)程中多關(guān)注一下酒精動(dòng)向，也就不至于落入無(wú)米做飯的窘境。

二、對(duì)自身劣勢(shì)的認(rèn)識(shí)可以更充分一些

該學(xué)生在搭檔被其他老師叫走，只能獨(dú)自一人完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)時(shí)，已經(jīng)察覺(jué)到這是一個(gè)不利條件，但鑒于以往實(shí)驗(yàn)的優(yōu)秀表現(xiàn)，還是對(duì)自己充滿信心。兩個(gè)人做實(shí)驗(yàn)畢竟可先進(jìn)行科學(xué)分工，然后根據(jù)任務(wù)不同各有側(cè)重點(diǎn)地準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，在需要同步進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，可以分工合作、相互配合，從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果的最優(yōu)化。

三、對(duì)操作程序的安排可以更合理一些

按照老師發(fā)的實(shí)驗(yàn)教程，實(shí)驗(yàn)的操作步驟見下。

制備雞血細(xì)胞液——DNA的粗提取——破碎細(xì)胞——提取核物質(zhì)——溶解細(xì)胞核內(nèi)的DNA——析出含DNA的粘稠物——濾取含DNA的粘稠物——將DNA的粘稠物再溶解——過(guò)濾含DNA的NaCl溶液——提取含雜質(zhì)較少的DNA——DNA鑒定。

我的實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程見下

觀摩其他組實(shí)驗(yàn)——制備雞血細(xì)胞液——DNA的粗提取——破碎細(xì)胞——提取核物質(zhì)——溶解細(xì)胞核內(nèi)的DNA——析出含DNA的粘稠物——濾取含DNA的粘稠物——將DNA的粘稠物再溶解——過(guò)濾含DNA的NaCl溶液——發(fā)呆。

比較兩組就會(huì)發(fā)現(xiàn)，操作中的“觀摩”環(huán)節(jié)對(duì)實(shí)驗(yàn)作用不大，浪費(fèi)了本已很緊張的時(shí)間，是最后兩個(gè)步驟未能完成的直接原因；“發(fā)呆”環(huán)節(jié)跟實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)，顯得多余。為優(yōu)化操作程序，此兩個(gè)環(huán)節(jié)可以去掉。

四、對(duì)不良結(jié)果的處理可以更積極一些

由于缺少酒精這個(gè)必要條件，實(shí)驗(yàn)過(guò)程難以為繼，該生“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)基本宣告失敗，面對(duì)不良結(jié)果，極為消極被動(dòng)。從整體全局范疇考慮，實(shí)驗(yàn)雖然還差最后兩步才能順利完成，但前面的主體實(shí)驗(yàn)已進(jìn)行得差不多，也已經(jīng)基本提煉出DNA粗樣，雖然純度不高，但仍可試著進(jìn)行最后一步“DNA的鑒定”實(shí)驗(yàn)。如果該生實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)藍(lán)色，則證明有雜質(zhì)的DNA也可達(dá)到實(shí)驗(yàn)效果；如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)顏色變化，則證明該實(shí)驗(yàn)對(duì)DNA的純度要求比較高。無(wú)論哪種結(jié)果，都可以為按正常操作程序完成的實(shí)驗(yàn)提供結(jié)果比對(duì)，證實(shí)“提取含雜質(zhì)較少的DNA”這個(gè)環(huán)節(jié)的必要性和重要性，這樣即使該生實(shí)驗(yàn)不完美，也會(huì)成為一次有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)。

五、結(jié)語(yǔ)

每個(gè)需要由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合成具有特定功能的有機(jī)整體，都是一個(gè)系統(tǒng)，在系統(tǒng)中，整體性地通盤考慮和統(tǒng)籌安排操作程序顯得尤為重要，哪怕一次小小的生物實(shí)驗(yàn)，如果有系統(tǒng)思想和統(tǒng)籌方法的應(yīng)用指導(dǎo)，也會(huì)實(shí)現(xiàn)效果的最優(yōu)化。