校本课程实验的开发与案例分析

尹永元 王大庆 郑媛华 蔡 涛

(广东省深圳外国语学校 518000)

本校开发的生物学校本课程实验主要有：①红细胞凝集实验的创新改造设计；②检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质；③探究草履虫溶酶体内pH的实验；④淀粉酶活性的测定；⑤叶绿体色素的提取、分离及含量的测定；⑥植物呼吸强度的测定；⑦质壁分离法测定植物细胞液渗透压(势)；⑧植物多倍体诱导及细胞鉴定。本文将实施和学习方式及有关案例与分析总结如下。

1 校本课程的实施和学习方式

1.1 利用选修课授课 教师通过每周二、周四下午的选修课时间安排活动，在实验室里讲授实验步骤并当场演示实验。学生学习理论知识后，并学会各种与实验相关仪器的操作和原理，为日后的研究性学习和探究性课题奠定基础，教师在课堂和课后及时给学生相应的评价。

1.2 学生社团活动 充分利用社团活动时间，在实验室教师的指导下，开设各种与生物学学习相关的实验活动，生物学社团以“高中生物学创新实验和实践活动”教材为蓝本，尝试完成上述的课程实验，并完成实验报告，社团干事统计出席率和实验表现等相关数据。

1.3 科技节活动 每年3月到5月期间为学校的科技节，在科技节期间开展与生物学相关的活动有：生物学探究实验、梧桐山植物资源调查、生物学摄影比赛、实验操作比赛和学生撰写的论文评比等一系列相关的活动。活动期间，教师以校本课程为指导，积极参赛并评奖，让学生体会生物学创新实验的乐趣。

1.4 研究性学习 研究性学习课程是学生的必修内容，学生往往能想到很好的探究课题，但缺乏具体的理论指导和实施步骤。校本教材可为学生的很多探究课题提供帮助和指导，可使在研究性学习过程中，同时完成校本课程的实践，并练习撰写论文和获得相关的学分。

1.5 社会实践活动 学校每年都会组织学生去市农科中心和有关科学研究机构去参观学习访问，在社会实践和参观的过程中，体会校本课程中相关实验的原理和应用，加深学生对知识的理解，并体会知识的创新应用的重要性。

2 校本课程实施的案例与分析

2.1 植物细胞渗透压的测定 关于观察植物的质壁分离实验，教材实验中只是让学生制作洋葱鳞片叶外表皮的临时装片，并观察质壁分离和质壁分离复原两个现象，从而证明原生质层是半透膜。

但对于质壁分离实验的应用，如验证植物细胞的死活、测定细胞液的渗透压等实验则很难有任何形象的认识。

方法步骤：①用紫色洋葱鳞片外表皮作实验材料。②取干燥洁净的培养皿9套编号，将配好的不同浓度的蔗糖溶液按顺序加入培养皿中使成一薄层，盖好皿盖备用。③用镊子剥取紫色洋葱的外表皮用，大小以0.5cm2为宜。吸去切片表面水分，立即浸入不同浓度的蔗糖溶液中，每一浓度4～5片。④切片在蔗糖溶液中浸泡20～30min，同时记录室温，取出放在载玻片上，滴一滴相同浓度的蔗糖溶液，盖上盖玻片，在显微镜下观察，确定引起50%以上发生初始质壁分离(即原生质刚从细胞壁的角隅分离)的浓度，每一制片观察的细胞不应少于100个。如果在两个相邻浓度的切片中，一个没有发生质壁分离；另一个发生质壁分离的细胞数超过50%，则这两个浓度的平均值为其等渗浓度。检查时可先从中间浓度开始。⑤记录实验所观察的不同浓度蔗糖溶液的洋葱表皮的质壁分离情况，测定室温，估算出洋葱的等渗浓度，用下列公式计算细胞液的渗透压(Ps)。所求得的 P 值，即为该溶液的渗透压，用大气压表示，换算成Pa。P=iCRT；P-渗透压；I-渗透系数(表示电解质溶液的渗透压为非电解质溶液渗透压的倍数。例如，蔗糖i=1,NaCl，i=1.8，KNO3，i=1.69)；C-溶液的摩尔浓度 (即所求的等渗浓度)；R-气体常数=0.082；T-绝对温度,即实验时液温+273(表1)。

表1 测定洋葱表皮细胞渗透压记录表

质壁分离法测定植物细胞液渗透压这一实验,不仅可以培养学生的实验设计能力和动手操作能力，也可以培养学生运用知识和实验解决实际问题的能力。而且实验所需要的试剂及仪器都容易获得，操作也十分简易。

2.2 植物呼吸强度的测定 生物的绝大多数生命活动都需要消耗能量，这些能量来自于生物体内糖类、脂类和蛋白质等有机物的氧化分解。高中生物学教材只是对酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物进行了定性分析，而不能定量地理解和掌握细胞呼吸强度的量的变化。

方法步骤：①取500 mL广口瓶一个，加一个带孔橡皮塞，孔径大约1cm，供滴定用，平时用一个小玻棒塞紧。瓶塞下面挂一个铁丝小篮，用来装植物材料。整个装置称“广口瓶呼吸作用强度测定装置”。②称取发芽的绿豆种子5～10 g，装于小篮子内，将小篮子挂在橡皮塞下方的钩上，同时加Ba(OH)2溶液20mL于广口瓶内，立即塞紧瓶塞。每10 min轻轻地摇晃广口瓶，破坏溶液表面的BaCO3薄膜，以利于CO2的吸收，反应0.5 h(摇晃3次)。③另取广口瓶一个，以沸水煮死的种子(至少煮10 min)为材料，作为对照。④反应时间到后，小心打开瓶塞，迅速取出小篮子，加入1～2滴酚酞指示剂，立即重新塞紧瓶塞，然后拔出小玻璃塞，把滴定管插入小孔中，用1/22 mol/L的草酸滴定，直到红色刚刚消失为止。记录滴定碱液所消耗的草酸溶液的体积。⑤计算呼吸强度(每克组织每小时放出的CO2质量)。(V0―V1)×草酸浓度(mol/L)×CO2的摩尔质量；呼吸强度=植物组织重(g)×时间(h)。其中V0为煮后的种子滴定时所用的草酸溶液的体积，V1为发芽种子滴定所用的草酸溶液的体积(表2)。

表2 呼吸强度测定情况记录表

通过本实验学习用滴定的方法精确地测量呼吸强度，并且设置了对照试验，对学生理解实验设计和实验对比有很好的教育意义，使学生实验技能的掌握也可以起到良好的锻炼作用。对学生探究大豆、玉米等植物种子的发芽，不同阶段呼吸强度等探究性实验有一个很好的理论支持。

2.3 植物多倍体诱导及细胞鉴定 自然界中，多倍体植物的产生多是适应恶劣的外界环境条件的结果。人工诱导多倍体的方法有物理方面的温度剧变、射线处理以及化学方面的各种植物碱、麻醉剂、植物生长激素等等。其中较常用且有效的一种方法即是利用秋水仙素进行诱导。秋水仙素的作用是抑制纺锤丝的形成，使细胞有丝分裂中期纺锤丝断裂或纺锤体形成受到抑制，有丝分裂后期染色体无法移向两极，结果使细胞中染色体加倍。秋水仙素诱导得到的材料可以通过直接检查根尖细胞内的染色体数目判断出是否形成多倍体。

方法步骤：①培养根尖：将大蒜瓣放在盛有清水的培养皿中，让根部接触水，在25℃恒温培养箱中培养，待根尖长到0.5～1cm时备用；②多倍体诱导：将水换成0.15%的秋水仙素溶液，在25℃恒温培养箱中继续培养24h左右，至根尖呈鼓槌状；③固定：诱导24h后，将根尖上残留的秋水仙素洗净，将根尖切下，于卡诺氏固定液中常温固定24h；④保存：将卡诺氏固定液倒出，清水洗两遍，将根尖上乙酸洗净，转存入75%的医用酒精，4℃保存；⑤解离：固定后的材料用清水洗涤后，用1 mol/L HCl在60℃水浴中恒温处理5～10 min，然后水洗3次；⑥染色：切取根尖分生组织区，用改良的苯酚品红染色15 min；⑦压片：将染色后的材料盖上再盖玻片，在盖玻片上再盖上两层吸水纸，用双面刀片，插到盖玻片与载片之间的一角，用左手食指压紧盖玻片，防止滑动，用右手持解剖针，用针柄轻轻敲盖玻片，使材料均匀地分散开，然后将刀片轻轻撤出，再用针柄重敲盖玻片，使细胞分散压平；⑧镜检：镜检时先用低倍镜进行观察，找到好的视野后再转用高倍镜进行观察。

教材实验中，通过低温诱导大蒜或者洋葱多倍体的形成，但是低温诱导多倍体的效果不是很明显，学生很难观察到多倍体的分裂相，而秋水仙素诱导效果极其明显，新发出来的根尖膨大呈鼓槌状，说明染色体已经加倍，取这样的实验材料制片观察，加倍效果十分明显。