例析“顯微鏡操作”的命題特點及對策

上海

顯微鏡是生命科學研究中的基礎實驗儀器，是學生認識生物微觀世界的必備工具，其操作的考查也常出現在各類考試中。考查的內容包括操作步驟、成像特點、細胞測量等。在《普通高中生物學課程標準（2017 年版2020 年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）中，要求學生能“使用光學顯微鏡觀察各種細胞”。因此如何在低倍鏡及高倍鏡下觀察到清晰的物像，是學生應該掌握的一項基本實驗技能。在教學過程中，有時教師為了追求所謂的“效率”而忽視了生物學基本實驗的開展，一味地讓學生背誦實驗操作、默寫實驗現象，這背離了學科的教學本質。如果考題中規中矩，學生只需鸚鵡學舌般依此作答；但如果考查的是實驗中的異常情況或細節，學生勢必會因為平時缺乏實踐而對此類題目束手無策。因此筆者以光學顯微鏡下各類真實圖像為載體，歸納高中階段顯微鏡實驗操作的命題特點，設計原創題目，以期為顯微鏡實驗教學的更好開展提供借鑒。

1.注重方法，考查操作步驟

顯微鏡的發明將生命科學引入了細胞水平，人們可以借助顯微鏡觀察到自然界中微米級別的物體，這是生物學科中最為基礎的操作技能，學生要能熟練掌握載玻片的放置、低倍鏡下物像的初步觀察、高倍鏡的流暢轉換及相關結構的測量等操作。圍繞這些方面的考查歷來是各類試題中的熱點。

【例題1】（2019 年，上海嘉定區二模，第15 題）在“觀察蠶豆葉下表皮”實驗中，低倍鏡視野下觀測到保衛細胞位于視野右下角，欲在高倍鏡視野下進一步清晰觀察該細胞，下列操作過程中錯誤的是 （ ）

A.移動載玻片 B.換為低倍鏡

C.換為高倍鏡 D.調節細調節器

【答案】B

【分析】若要在顯微鏡下觀察到清晰的物像，需遵循先低倍鏡后高倍鏡的操作步驟，不能省略或跳躍，否則將觀測不到物像。按照表分析例題1 應選擇B。

表 顯微鏡的基本操作步驟

續表

【原創題1】在“觀察蠶豆葉下表皮”實驗中，某同學在低倍鏡下清晰地觀察到了氣孔，調至高倍鏡后，卻沒有看到這個結構，不可能的原因是 （ ）

A.未調節光亮度 B.未移動載玻片

C.未調節細調節器 D.未轉動轉換器

【答案】D

【分析】題目考查的是如何正確地從低倍鏡轉換為高倍鏡，首先需要將要觀察的對象移至視野正中央，轉動轉換器調至高倍鏡下，視野變暗，需調節光圈和聚光器增大亮度，再微微調整細調節器，直至物像清晰。

【原創題2】在“觀察蠶豆葉下表皮”實驗中，若要將低倍鏡下的視野甲換至高倍鏡下的視野乙（如圖1），需要經歷哪些步驟 （ ）

圖1

①轉動目鏡 ②調暗視野 ③轉動粗調節器

④轉動物鏡至高倍鏡 ⑤調亮視野 ⑥向左下移動玻片 ⑦轉動轉換器至高倍鏡 ⑧轉動細調節器

⑨向右上移動玻片

A.①⑤⑦③ B.⑥⑤⑦⑧

C.⑨⑦⑤⑧ D.⑨①④⑤⑧

【答案】C

【分析】此題是低倍鏡轉換為高倍鏡實際操作中的具體應用。分析甲中箭頭所指的氣孔結構位于視野的右上方，需先將載玻片向右上方移動，然后按照表1 中的操作要點和順序逐一完成即可觀察到圖像乙。

2.關注知識，考查成像特點

許多實驗現象的觀察需要借助于顯微鏡從細胞水平進行辨認，這類圖像表面上是考查顯微鏡下的物像特征，實質是相關知識的識記應用。如：植物根尖分生區細胞的不同分裂時期、成熟植物細胞的質壁分離及其復原、果蠅唾液腺細胞巨大染色體的觀察等等。

【例題2】（2019 年，上海寶山區一模，第18 題）如圖2 是洋蔥根尖分生區細胞有絲分裂的光學顯微鏡照片，該細胞剛完成 （ ）

圖2

A.細胞核分離 B.染色單體分離

C.DNA 雙鏈解開 D.同源染色體分離

【答案】B

【例題3】（2019 年，上海青浦區二模，第3 題）在紫色洋蔥鱗葉外表皮細胞的失水和吸水實驗中，顯微鏡下可依次觀察到如圖3 所示甲、乙、丙三種細胞狀態。下列敘述正確的是 （ ）

圖3

A.由甲到乙需將低倍鏡轉換到高倍鏡

B.甲、乙、丙不能在同一個細胞內依次發生

C.與甲相比，乙液泡內溶液濃度較低

D.由乙到丙的過程中需滴加清水引流

【答案】D

【例題4】（2017 年，上海虹口區一模，第6 題）顫藻和水綿都是綠色絲狀水生生物，將它們放在同一塊載玻片上染色后用光學顯微鏡的高倍鏡觀察，確認絲狀物是水綿的依據是 （ ）

A.葉綠體 B.線粒體

C.高爾基體 D.核糖體

【答案】A

【分析】這類題目表面上是考查顯微鏡的成像特點，但實驗的細節、注意事項、實驗現象等方面，該題都有所涉及，其實質考查的是與實驗相關的知識點。要求學生平時在進行實驗操作時，能夠將現象與概念相結合，做出正確的判斷。

【原創題3】圖4 表示大蒜根尖分生區正在進行有絲分裂的細胞，該細胞所處的時期是 （ ）

圖4

A.前期 B.中期

C.后期 D.以上皆有可能

【答案】D

【原創題4】圖5 是水綿細胞在光學顯微鏡下經碘液染色后的狀態，以下說法正確的是 （ ）

圖5

A.顫藻中不存在箭頭所指的顆粒物質

B.顫藻細胞放大到圖5 中水綿細胞大小時，放大倍數相同

C.圖5 中螺旋帶狀的結構是水綿細胞光合作用的場所

D.顫藻沒有螺旋帶狀結構，不能進行光合作用

【答案】C

【原創題5】圖6 是將相同的洋蔥鱗葉外表皮細胞放置在不同濃度蔗糖溶液中一段時間后的形態，下列說法正確的是 （ ）

圖6

A.乙此時的吸水能力最強

B.清水引流，甲比丙的復原花費更長時間

C.乙的細胞液濃度與外界溶液相等

D.外界溶液濃度丙>甲>乙

【答案】D

【分析】判斷有絲分裂的細胞所處的時期均是平視細胞的赤道面，然后根據染色體的形態和位置區分前、中、后、末四個時期，但細胞是立體的結構，如果觀察的角度沒有與赤道面保持水平，就會出現偏差，如原創題3 中的圖4，故答案為D。原創題4 中的圖5 箭頭指的是淀粉顆粒，位于水綿細胞的螺旋狀葉綠體上；顫藻是原核生物，個體小，只有擬核，沒有葉綠體，但可以進行光合作用，也能產生淀粉顆粒，故答案為C。原創題5 中洋蔥鱗葉外表皮放置在比自身細胞液濃度高的蔗糖溶液中會發生質壁分離現象，現象越明顯，內外濃度差越大，細胞的吸水能力就越強，經清水引流恢復原樣的時間也越長；乙未發生質壁分離，外界溶液濃度可能小于或等于細胞液的濃度，故答案為D。

3.提升能力，考查細胞測量

顯微鏡下細胞大小的測量也是一個重要的考查方向，旨在考查學生對測微尺的熟練程度。考查內容通常將低倍鏡與高倍鏡下的測量格數進行比對，以此判斷學生是否真正理解測微尺的原理與使用規則。

【例題5】（2019 年，上海嘉定區一模，第17 題）用10×目鏡、40×物鏡的顯微鏡觀測口腔上皮細胞，結果如圖7 所示。若改用10×物鏡觀測，測到的細胞寬度應該是 （ ）

圖7

A.3 格 B.6 格 C.12 格 D.64 格

【答案】A

【分析】測微尺分為目鏡測微尺和物鏡測微尺。目鏡測微尺安裝于顯微鏡目鏡的光闌圈上，用于測定微小物體的大小，它為一圓形玻片，中央有一分為50 格或100 格的微尺，每格代表的長度隨著顯微鏡類型、物鏡放大倍數不同而有所差異，甚至還受目鏡鏡筒長度的影響。物鏡測微尺則是其進行量度的基準，測量前先將物鏡測微尺置于載物臺上，然后用它去校正目鏡測微尺中每小格所代表的實際長度。在進行實際測量時，只需要用目鏡測微尺量出小格數，再乘以每小格的實際長度即可。但因細胞的實際大小不變，低倍鏡下每小格的實際長度大于高倍鏡下的每小格的實際長度，所以相同物像的格數在高倍鏡下成倍增加。

【原創題6】用10×目鏡、40×物鏡的顯微鏡觀測口腔上皮細胞，測得12 小格，每小格的長度為a。若改用10×物鏡觀測，此時每小格的長度應該是 （ ）

A.4a B.1/4a

C.1/2a D.3a

【答案】A

【原創題7】在用目鏡測微尺測量保衛細胞的長度時，低倍鏡與高倍鏡相比，細胞的實際長度、小格數目、每小格的長度變化分別是 （ ）

A.不變，變多，變小

B.不變，變少，變大

C.變大，變多，變小

D.變大，變少，變大

【答案】B

【原創題8】若要對圖8 中的細胞長度進行測量，從低倍鏡調至高倍鏡需要經歷哪些步驟（ ）

圖8

①將細胞移至視野中央 ②調節粗調節器

③調節細調節器 ④轉動測微尺 ⑤轉動轉換器

⑥調節光圈 ⑦轉動物鏡

A.②①⑦⑤④ B.①⑤⑥③④

C.⑥⑤④③① D.①⑦⑥③④

【答案】B

【分析】在原創題6 中，高倍鏡下細胞的長為12 小格，每小格長度為a，因此細胞的實際長度應為12a，現換用低倍鏡，觀察到的細胞變小，小格數應是原來的1/4，也就是3小格，每小格的實際長度是12a÷3=4a，故答案選A。由此可知，無論是在何種放大倍數下，細胞的實際大小是不變的，低倍鏡下細胞小，所占格數少，高倍鏡下細胞大，所占格數也就多，因此原創題7 答案為B。原創題8 考查的是測微尺如何在低、高倍鏡下進行實際測量，首先需要保證物像在高倍鏡下可正常觀察到，然后通過旋轉裝有測微尺的目鏡，使尺與被測量物像重疊或平行，從而精準讀取格數，故答案為B。

4.開拓思維，考查實驗異常

實驗現象是否成功呈現有賴于操作的正確與否，但實際過程中會碰到各種異于常規的現象，包括實驗操作不熟練引起的異常、材料選取不得當引起的異常、材料處理不規范引起的異常等，需要學生在實驗操作時就要培養善于發現的眼睛、勤于思考的思維，并對可能出現的情況做出較為正確的預判。

【原創題9】在觀察洋蔥鱗葉外表皮細胞的臨時裝片時，發現視野中出現如圖9 所示縱橫交錯的細胞，最可能的原因是 （ ）

圖9

A.光亮度沒有調好 B.沒有調節粗調節器

C.材料沒有處理好 D.沒有調節細調節器

【答案】C

【原創題10】在高倍鏡下，微調細調節器，洋蔥鱗葉外表皮的臨時裝片出現如圖10 所示兩種排列方式的細胞群，不可能的原因是 （ ）

圖10

A.材料撕取過厚

B.材料有重疊

C.清水滴加過少未展平

D.未放置蓋玻片

【答案】D

【原創題11】在制作洋蔥鱗葉外表皮的臨時水裝片時，顯微鏡下往往會出現如圖11 箭頭所指的物像，其最可能是 （ ）

圖11

A.氣泡 B.液泡

C.細胞壁 D.細胞膜

【答案】A

【原創題12】在制作洋蔥鱗葉外表皮的臨時水裝片時，有些細胞未見紫紅色液泡，原因可能是 （ ）

A.這些細胞中沒有液泡

B.液泡大量失水萎縮

C.處理材料時不慎撕破液泡

D.光線調得太暗

【答案】C

【原創題13】在制作洋蔥鱗葉外表皮的臨時水裝片時，某位同學將臨時裝片放置在顯微鏡下觀察時間過久，未進行任何溶液的引流也發生了質壁分離現象，可能的原因是 （ ）

A.光源散發的熱使液泡中水分大量蒸發

B.細胞內發生了反應消耗了大量的水分

C.液泡膜失去選擇透過性

D.原生質層失去選擇透過性

【答案】A

【分析】顯微鏡操作不熟練、材料選取不恰當、材料處理不規范等都可能造成顯微鏡下的異常現象，對于這些現象的透徹認識，需要教師重視學生的平時訓練，多引導學生思考現象發生的原因。如清水滴加過少或蓋玻片未先與清水滴接觸而直接覆蓋，常會出現形狀較大、不規則的氣泡；或操作規范，但細胞的呼吸作用產生的CO2氣體未及時排出而產生的圓形小氣泡如圖11。再如撕取表皮細胞連帶葉肉細胞，使材料過厚，或者滴加清水過少，影響了材料的平展，在顯微鏡下微調會出現多層細胞重疊現象，如原創題9、原創題10。還有撕取表皮細胞不可避免會使得一些細胞的液泡破損，導致紫色變淡甚至透明；或材料被觀察時間過長受到光源的灼燒，水分大量蒸發，勢必引起質壁分離現象甚至萎蔫死亡，如原創題12、原創題13。這些都屬于實驗材料處理的不得當引起的異常物像。

在《課程標準》中提到，“試題素材應貼近學生生活實際，以真實問題情境組織命題，應注重考查學生綜合運用所學的知識和技能解決問題的能力。”顯微鏡作為實驗室中基礎、常用的儀器，其實驗操作也是生命科學的一項基本內容，以此為參考設計的題目應注重對學科核心素養的考查，應該引起教師的重視。