初中生物同一實驗材料在不同實驗中的使用分析

毛桂珠

摘 要：在初中生物課程中，實驗是一個重要組成部分，實驗教學有助于學生掌握知識點，培養動手操作能力。文章從初中生物課程的核心素養和實驗類型入手，介紹了生物實驗常用材料的選擇與代替，以植物性、動物性和微生物實驗材料為例，分析了同一實驗材料在不同實驗中的使用，并結合教學實踐案例進行探討，以期為實驗教學提供參考。

關鍵詞：初中生物;核心素養;實驗教學;實驗材料

【中圖分類號】G633.91? ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】A? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1005-8877（2022）02-0019-04

Analysis of the Use of the Same Experimental Material in Different Experiments of Junior High School Biology

MAO Guizhu（ Guangze County No. 3 Middle School， Nanping City， Fujian Province，China）

【Abstract】In junior high school biology curriculum，experiments are an important part.Experimental teaching helps students master knowledge points and cultivate their hands-on skills.Starting from the core literacy and experimental types of junior high school biology courses， the article introduces the selection and substitution of commonly used materials for biological experiments.Taking plant-based， animal-based and microbial experimental materials as examples， it analyzes the use of the same experimental material in different experiments.Combining teaching practice cases to discuss，in order to provide reference for experimental teaching.

【Keywords】Junior high school biology;Core literacy; Experimental teaching; Experimental materials

初中生物實驗較多，實驗教學直接影響學生的學習效果。但是，因實驗材料限制，實驗開課率低，會打擊學生的學習積極性。站在教師的角度，實驗教學不僅讓學生掌握理論知識，還要熟悉實驗操作過程，激發學生對生物知識的探索欲望。在新課改背景下，豐富實驗材料資源，加強師生之間的溝通，并對教學方式進行創新，才能實現預期的教學目標，培養學生的生物核心素養。以下結合筆者的教學實踐，探討同一實驗材料在不同實驗中的使用情況。

1.初中生物課程的核心素養和實驗類型

（1） 核心素養

初中生物課程的核心素養，一是樹立生命觀念，了解生物學的概念性知識，利用生命觀念認識生命、解釋生命現象。二是培養理性思維，合理運用概括歸納、推理演繹、模型分析、批判性思維等方法，對生命現象和規律進行探討。三是科學探究能力，對于特定的生物學現象，通過觀察、提問、實驗分析，得出科學的結論，并在此過程中樹立團隊合作精神。四是承擔社會責任，關注和生物學相關的社會議題，參與、討論并給出理性解釋，向他人宣傳關愛生命、保護環境、健康生活等知識。

（2）實驗類型

初中階段的生物實驗，主要分為觀察類、演示類和模擬類。第一，觀察類實驗是為了培養學生的觀察能力，形成科學概念，提高生物科學素養。例如：顯微鏡的使用，觀察心臟的結構，觀察動、植物細胞的結構等。第二，演示類實驗是為了展示形象生動的教學過程，提高學生的學習興趣，方便學生理解并掌握知識。例如：光合作用產生氧氣，膽汁對脂肪的作用，觀察加入抗凝劑的血液等。第三，模擬類實驗具有一定的開放性和探究性，是為了鞏固知識點，達到學以致用的效果，提高學生的實踐操作能力。例如：模擬人工呼吸，模擬心血管疾病的急救，模擬堿基DNA配對等。

2.生物實驗常用材料的選擇與代替

生物實驗中，不少材料是可以代替的，如果教材中指定的材料不方便獲得，使用代替材料也能取得良好的實驗效果。

（1） 塑料片代替蓋玻片

生物實驗需要制作臨時裝片，均會用到蓋玻片，但蓋玻片厚度薄、容易破碎，實驗完成后數量不斷減少，以至于影響后續實驗。對此，用較薄、透明的塑料片代替蓋玻片，不僅在生活中容易獲得，而且操作時不易碎。

（2）高錳酸鉀溶液代替吲哚酚

在維生素C檢測實驗中，需要用到吲哚酚試劑。實驗過程是：甲試管內放入3 mL維生素C，乙試管內放入3 mL清水，分別向兩個試管內滴入10滴吲哚酚試劑，觀察可見甲試管原本的藍紫色褪色，乙試管內的清水則被染成藍紫色。當吲哚酚試劑缺少時，可以使用高錳酸鉀溶液代替，合理地控制溶液的濃度大小，能獲得相同的褪色反應效果。

（3）玉米苗代替天竺葵

植物在光合作用下會產生淀粉，對于這一實驗的進行，需要使用天竺葵，因為天竺葵產生的淀粉含量高，有助于觀察實驗現象。當天竺葵不容易獲得時，可使用玉米苗代替，確保實驗順利完成。

（4）大蒜代替洋蔥

洋蔥是生物實驗中常用的一種材料，且不同取材部位在實驗中的作用也不同。例如：以洋蔥葉片為材料提取色素，對提取到的色素進行分離;取洋蔥鱗片葉細胞，可進行“植物細胞的吸水和失水”實驗;取洋蔥根尖分生區細胞，可觀察細胞有絲分裂特征。觀察洋蔥下表皮細胞的特征時，如果因季節原因買不到洋蔥，可以使用大蒜皮代替，能獲得一樣的實驗效果。

（5）雞蛋清代替豆漿

對生物組織中的蛋白質進行觀察檢測時，教材中使用豆漿作為原材料。在實際教學中，因為需要的豆漿數量大，學校內沒有大規模制作豆漿的設備，再加上新鮮豆漿的保存時間短，均會影響實驗進行。對此，可使用雞蛋清代替豆漿，獲得雞蛋清后，使用清水稀釋處理，一般稀釋6-8倍實驗效果最好;如果產生白色絮狀物，用紗布進行過濾即可。假設一枚雞蛋有35-45 mL雞蛋清，只需把4枚雞蛋稀釋后就能滿足50人的班級進行實驗。如此代替，在保證實驗效果的前提下，不僅獲取方法簡單，而且雞蛋清容易冷藏保存。

（6）平菇代替動物肝臟

在過氧化氫分解實驗中，教材中使用新鮮的動物肝臟制作研磨液，用來催化過氧化氫。實際教學中，準備大量的動物肝臟，不僅獲取難度大，而且成本較高。實驗操作中，要求學生親自研磨，由于研磨步驟復雜，可能一堂課無法完成，容易導致肝臟變質，繼而影響實驗效果。對此，可使用平菇代替動物肝臟，平菇作為一種菌類蔬菜，對于過氧化氫的催化作用明顯。將其用于實驗中，在裝有過氧化氫的試管內，只需要加入指甲蓋大小的平菇，就會產生大量氣泡，促使點著但不燃燒的衛生香復燃，得出的實驗效果和使用新鮮動物肝臟基本一致。

3.同一實驗材料在不同實驗中的使用

在不同生物實驗中使用同一實驗材料，首先能降低材料成本，通過材料的代替選擇，將不容易獲得、不容易保存、不容易操作的材料，轉變為易獲得、易保存、易操作的材料，促使成本費用降低。其次生物實驗之間彼此獨立，探討不同的生物現象，學習不同的知識點。使用同一實驗材料，能讓學生看到不同實驗之間的關聯性，實現知識體系的融會貫通。最后能激發學生的興趣，學生看到同一實驗材料應用在多個實驗中，會使實驗教學變得生動有趣，甚至有學生大開腦洞，思考還能用在哪些實驗中，以滿足生物課程的核心素養培養要求。

（1）同一植物性實驗材料在不同實驗中的使用

植物性實驗材料，常見如洋蔥、菠菜葉片、玉米等，這些材料價格低廉，而且容易獲得，必要時可以代替使用。從初中生物教材的編排設計來看，各個單元之間有一定關聯性，一些實驗材料或題目可重復使用。以玉米為例，在不同實驗中的使用情況如下：

第一，生物圈中的綠色植物。對不同類型的種子進行分析，教師可以選擇一類種子，作為整個單元的實驗材料，既能節約材料資源，又能實現教學的連貫性。其中，玉米在生活中很常見，選擇玉米作為實驗材料，可降低實驗成本。首先，對全班學生進行分組，小組內分配玉米數量，讓學生仔細觀察種子的形狀和結構，必要時還可以和其他種子進行比較。

第二，探究種子萌發的條件。準備9粒玉米種子（分為A、B、C三類，每類3粒）、6個棉簽棒、3個杯子（編號甲、乙、丙），采用對照實驗，比較水分、空氣、溫度對種子萌發的影響，實驗設計見表1。通過實驗，讓學生掌握種子萌發的條件，包括水分、空氣和適宜溫度，從而培養學生的觀察能力和動手能力。

第三，種子發芽率測定。準備100粒玉米種子、培養皿、紗布等材料，實驗步驟如下：在培養皿內鋪設2-4層紗布，灑水濕潤;在紗布上擺放玉米種子，然后放在10-20℃的環境中;每天觀察發芽的種子數量，并保持紗布處于濕潤狀態，記錄在表格后計算發芽率，公式是：發芽率=發芽種子數/總數×100%。通過實驗，明確測定種子發芽率的實際意義，培養學生的動手、動腦能力以及科學素養。

利用玉米開展多個生物實驗，總結教學優勢如下：第一，提高實驗課程的開課率。既能節約實驗材料，又能降低實驗成本，有助于實驗活動順利開展。多個實驗均使用玉米，還能實現知識點的相連，縮短實驗需要的時間。第二，能培養學生的邏輯思維能力。教師對知識點進行合理編排，形成清晰的知識結構順序，可提高實驗的系統性，幫助學生梳理知識脈絡，從零碎的知識點變成完整的知識面，幫助學生更好地認識生物現象。第三，有助于教學方式改革。將玉米用在不同實驗中，需要教師對教材內容進行整合，合理設計教學活動方案，促進教學水平不斷提升。與此同時，也能鍛煉學生的探究能力，將實驗環節銜接起來，從而激發學生的設計靈感，培養學生的創新能力。

（2）同一動物性實驗材料在不同實驗中的使用

動物性實驗材料，常見如雞蛋、口腔上皮細胞、動物血液等。以鯉魚為例，在不同實驗中的使用如下：

第一，觀察魚的呼吸。準備活鯉魚、裝有清水的魚缸、墨水、吸管等材料，實驗步驟如下：觀察鯉魚在魚缸內，口和鰓蓋后緣的張合特點;然后用吸管吸取一些墨水，將其滴在魚口前方，看墨水的流動特征;輕輕打開鰓蓋，觀察魚鰓的顏色和形態;最后比較鯉魚在水中和離開水后的狀態。通過實驗，讓學生掌握魚鰓的結構，了解魚的呼吸特點。

第二，探究魚鰭在水中游動的作用。準備活鯉魚、魚缸、紗布條、薄木板、橡皮筋等材料，教師提問：①魚沒有了鰭，還能游泳嗎？②魚鰭和魚身體保持平衡有關系嗎？③沒有尾鰭，會影響魚的游動速度嗎？根據這些問題，讓學生分組后自行設計實驗，利用紗布條、橡皮筋、薄木板等材料約束魚鰭，模擬失去魚鰭的效果，觀察實驗并解決問題。通過實驗，進一步了解魚類是如何適應水生環境的，并明確魚鰭在魚游動過程中的作用。

第三，觀察魚尾鰭的血液流動。準備活鯉魚、顯微鏡、培養皿、滴管、棉絮、載玻片等材料，實驗步驟如下：包裹安放鯉魚，將培養皿放在載物臺上，使用顯微鏡觀察尾鰭血管中的血液流動情況，并區別粗細不同血管中的血液流動速度。通過實驗，理解血管的結構和功能特點。

此外，光線對魚生活的影響，魚臨時血涂片特征等實驗，也可以使用鯉魚作為實驗材料，此處不再一一闡述。以鯉魚為實驗材料進行多個生物實驗時，教學注意事項如下：①課前預習。教師以教材內容、實驗方法為依據，結合實際生活，提出有價值的問題，讓學生思考，并且自主查閱資料，達到預習效果，有助于課堂教學進行。②在實驗教學中，注重知識點的連貫性，適當增加或刪減教學內容，為實驗操作服務;同時合理分組，一般每組3-5人，男生、女生相互搭配，不同學習能力的學生相互搭配。③教學完成后，教師及時總結課程重點，對學生的實驗操作過程進行點評，并解答學生提出的疑問。

（3）同一微生物實驗材料在不同實驗中的使用

微生物實驗材料，主要是真菌、細菌和霉菌，在實驗中的應用并不多，其中應用最廣泛的是酵母菌。酵母菌的來源，通常是在超市購買干酵母粉，然后加入蒸餾水攪拌均勻，成糊狀后放置1h，當酵母菌活化后在適宜溫度下保存。以酵母菌為例，在不同實驗中的使用如下。

第一，觀察酵母菌的形態。使用吸管吸取酵母菌培養液，制作涂片后在顯微鏡下觀察，可見酵母菌是橢圓形的小細胞，而且細胞內含有液泡。在蓋玻片的一側滴加碘液，在另一側用吸水紙吸引，可見細胞核染成棕色。通過本次實驗，讓學生初步了解了酵母菌的形態特征。

第二，探究酵母菌的呼吸方式。分別在有氧、無氧的條件下，對酵母菌進行培養，并觀察、鑒定代謝產物。通過本次實驗，可見酵母菌在有氧條件下進行有氧呼吸，代謝產物是水和二氧化碳;在無氧條件下進行無氧呼吸，代謝產物是水和酒精或乳酸。通過本次實驗，讓學生了解酵母菌的呼吸方式，認識到酵母菌屬于堿性厭氧型生物。

第三，探究培養液中酵母菌種群數量的變化。先用蒸餾水溶解干酵母粉，當酵母菌活化后，加入一定數量的葡萄糖進行培養。通過該實驗，讓學生認識到酵母菌容易培養，可使用血球計數板計算酵母菌的數量，

掌握酵母菌在培養液中的數量變化特征。

此外，酵母細胞的固定化、酸堿度對酵母菌中過氧化氫酶活性的影響、果酒的制作等實驗中，均會用到酵母菌材料，此處不再一一闡述。

4.教學實踐案例分析

天竺葵別名洋葵、洋繡球、石蠟紅等，屬于牻牛兒苗科，是多年生草本植物，高度約30-60cm，花期是5-7月，果期是6-9月。天竺葵容易栽培管理，是多個生物實驗必備的材料，使用天竺葵進行連續生物實驗，能在教學之余獲得一些樂趣，達到寓教于樂、生活即教育的效果。

（1）扦插材料的處理

該實驗的教學目標，是掌握植物扦插的原理和方法，綜合運用知識和技能解決生物問題，培養學生合作交流能力和科學探究能力，感受到生物和現實生活的緊密關聯，提高學習生物知識的興趣。在實驗操作中，對植株進行扦插處理，教材使用的是紫背天葵，實際實驗中使用天竺葵代替，更貼近學生的生活。在扦插實驗中，能鍛煉學生的動手能力，掌握無性生殖的概念和特點，了解哪些植物可以通過扦插培育新植株。

（2）探究植物生長的條件

該實驗的教學目標，是認識植物生長需要水分和養分，了解不同土質對植物生長產生的影響，培養動手實驗能力，初步學會實驗設計。在實驗操作中，取扦插成功的天竺葵幼苗兩株，編號分別為甲、乙。其中，甲裝在盛有土壤浸出液的燒杯中，乙裝在盛有蒸餾水的燒杯中，兩周后觀察幼苗的長勢。通過該實驗，得到的結論是植物生長需要營養物質，相比于教師口頭講解或觀察圖片，親自實驗能增加趣味性，培養學生愛護植物的意識。

（3）觀察花的基本結構

該實驗的教學目標，是掌握花的基本結構和主要功能，了解花的種類，識別不同花的特點，培養學生的觀察能力和知識運用能力。在實驗操作中，教材選擇桃花進行觀察，但實際教學中，桃花的開放時間和教學時間不吻合，影響桃花的采集;而且實驗中會消耗大量材料，購買桃花會增加教學成本。對此，使用扦插成功的天竺葵，可以代替桃花作為實驗材料。天竺葵的花期長，花序上有很多小花，有利于實驗進行，具體如下：①摘取一朵天竺葵花，先觀察其外形整體特點;再用鑷子摘下萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊，觀察結構特點。②用棉簽觸碰雄蕊上的花藥，取下橘紅色的花粉，在顯微鏡下觀察花粉粒的形態。③剖開子房，觀察胚珠的形態。

（4）水分在植物體內的運輸途徑

該實驗的教學目標，是了解植物體內水分的運輸途徑，掌握根毛對植物吸水的意義，并利用相關知識解釋生活中的現象，增強水資源保護意識。在實驗操作中，剪取天竺葵帶葉的莖段，插進有紅墨水的水中，然后在陽光下照射2-4小時。對天竺葵枝條進行橫切、縱切，觀察莖部染紅部位是一根根的長管，也就是水分運輸結構--導管。通過本實驗，讓學生感悟植物體內復雜的結構，激發學習興趣，探究更多的生物奧秘。

（5）植物的蒸騰作用

蒸騰作用，是水分從植物表面以水蒸氣的形態散失到大氣中，這一過程既受到外界環境的影響，也受到植物本身的影響，是一個復雜的生理過程。植物通過蒸騰作用，為水分吸收和運輸提供動力，可以降低葉片的溫度，同時為大氣提供水蒸氣，保持空氣濕潤。該實驗的教學目標，是認識植物的蒸騰作用，說出蒸騰作用的主要器官;學會動手制作切片，觀察葉片各部分的結構特點。在實驗操作中，為天竺葵套上透明的塑料袋，放置在陽光下2小時，可以看到塑料袋內有很多水蒸氣，以及液化后形成的水滴，從而證實蒸騰作用。

（6）綠葉制造有機物

該實驗的教學目標，是理解綠色植物通過光合作用制造有機物，在陽光下能合成淀粉，認識到光是綠葉制造有機物的必要條件，培養學生的合作精神和熱愛大自然的情感。在實驗操作中，選取扦插成功的天竺葵幼苗，以小組為單位進行實驗操作：暗處理→部分遮光→照光→酒精脫色→漂洗→染色→觀察，了解綠葉制造的有機物。該實驗需要小組成員配合協作，充分發揮出每個人的功能作用，有助于培養學生的團隊合作能力。

5.結語

綜上所述，在初中生物實驗課程中，不少實驗材料可以用在不同實驗中，既能節約材料資源，又能提高教學連貫性。文章以玉米、鯉魚、酵母菌、天竺葵等實驗材料為例，分別介紹了它們在多個生物實驗中的應用。希望通過本文，為生物實驗教學活動提供借鑒，以實現教學創新的目標，培養學生的生物核心素養。未來教學中，隨著更多的生物材料得以應用，能進一步豐富實驗課程，激發學生的求知欲，配合不斷創新的教學方案，提高實驗教學的效率和質量。

參考文獻：

[1]王國平.利用一種生物材料進行一組初中生物學實驗的探討[J].求知導刊，2021（23）.

[2]林明海.學會尊重生命，熱愛生活——初中生物學科核心素養教學探索[J].中學課程輔導，2020（08）.

本文系福建省教育科學“十三五”規劃2020年度課題“高中生物地方實驗材料開發利用研究”（課題編號：FJJKXB20-502）成果。

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