例析高中生物学实验的改进

林玛莉

（漳州第八中学，福建 漳州 363000）

例析高中生物学实验的改进

林玛莉

（漳州第八中学，福建 漳州 363000）

以高中生物学的三个重要实验为例，分别从实验取材、实验技术和实验设计等方面提出了创新性改进方案，使得实验操作可行性强，有效提高学生的探究能力、实验能力和生物科学素养。

高中生物学实验；改进；取材；探究

生物科学是一门实验科学,十分强调科学实验在科学认识形成过程中的作用［1］。生物学实验教学是学生获取生物学知识的有效手段之一,同时对提高学生的探究能力、创新能力及生物科学素养,具有一般课堂教学无法替代的作用［2］。

自高中生物学课程改革以来，人们对生物学实验教学的重视程度普遍提高。但现行人教版教材中的实验却普遍存在取材困难、过程繁琐等问题；同时高中生物学教学课时少，也限制了学生进行实验与思考的时间。国外及港台的高中生物学实验的共同特点是注重研究性与实验设计的科学性，不少实验材料及实验器材已经更新。受此启发，笔者对现行的人教版高中生物学教材中部分实验进行改进和创新。

一、改进“比较过氧化氢在不同条件下分解”实验中过氧化氢酶的取材

几乎所有的生物机体都存在过氧化氢酶，特别是植物细胞的叶绿体、线粒体、内质网、动物的肝和红细胞中，该酶的活性及其所进行的酶促反应为机体提供了抗氧化的防御机理。

人教版教材中的比较过氧化氢在不同条件下分解实验材料是新鲜肝脏，但其不易研磨充分、研磨液有杂质、难以用胶头滴管进行采集，实验费时费力。而且研磨后研磨液如果没有及时处理的话，研磨液腐烂发出臭味也会污染空气。同时用肝脏研磨液稀释比例不好掌握，酶的浓度过高的话，会导致反应速率过快，不易调控。

由于植物在生理活动过程中也会产生过氧化氢，植物细胞中也存在着过氧化氢酶。笔者指导学生直接研磨植物的叶、果实等器官，就可得到实验所需的过氧化氢酶。通过实验发现，菠菜叶或木瓜的研磨液中过氧化氢酶的含量较高。用菠菜叶或木瓜提取过氧化氢酶进行实验，其效果均明显优于3.5%FeCl3溶液。以植物器官替代肝脏做该实验材料完全可行，且木瓜中过氧化氢酶含量极高。通过实验，学生还推测木瓜能消除体内过氧化物等毒素，净化血液，对肝功能障碍及高血脂、高血压病具有防治效果与高含量的过氧化氢酶有关。同时学生得出果蔬的抗氧化性、抗衰老、耐储存能力的大小与过氧化氢酶含量成正相关的结论。

二、改进“绿叶中色素的提取和分离”的实验技术

提取色素时所加入的无水乙醇易挥发，实验时存在一定安全隐患。为了防止色素被破坏需要加碳酸钙，同时还需要二氧化硅才能研磨充分，可见提取步骤繁杂；且过滤要使用尼龙布，现在尼龙布也较难找到。再者，因为色素见光易分解，提取的色素无法进行循环使用，造成实验材料的极大浪费。另外分离步骤中对于划线的“细齐直”要求较高，往往会导致分离的色素带效果不佳。整个实验要在一节课内完成也显得十分仓促。

为此，笔者进行了改进。①直接使用刀片轻轻刮取菠菜叶片的下表皮叶肉，将剪角后的干燥定性滤纸条沿铅笔画线对折，用于直接蘸取绿叶的色素，待色素细线干燥后再重复2-3次。②将层析液倒入烧杯中，将滤纸条轻轻插入层析液中，层析液不能没及色素细线，用培养皿盖住烧杯，等待15分钟。③取出滤纸条，观察。

通过改进，简化了实验步骤与操作方法，分离得到色素带更清晰，并能在一节45分钟课内完成该实验，还节省实验材料，每位学生每次只需使用一片菠菜叶，做到人人动手实验，实验效率显著提高。

三、改进“环境因素对光合作用强度的影响”的实验设计

“环境因素对光合作用强度的影响”探究实验是具有代表性的高中生物学探究实验，但探究实验耗时，难以在一课时内进行这类的实验操作。

影响光合作用强度的因素主要有二氧化碳浓度、光照强度、光的波长、温度和叶龄等。受实验器材限制，笔者主要针对二氧化碳浓度、光照强度和光的波长等三个因素进行探究实验的设计与实施。

实验设计①通过选用雪碧等简单材料进行二氧化碳浓度对植物光合作用的影响实验。②通过改变叶片与灯泡的距离进行光照强度对植物光合作用的影响实验。③通过利用不同颜色的光进行光的波长对植物光合作用的影响实验。

具体实验操作①取生长旺盛的菠菜绿叶，用直径1cm的打孔器打出小圆形叶片80片，注意避开叶脉部分。②用玻璃注射器将叶片中的气体抽出，并迅速放入装有清水的培养皿中。③将抽真空后的叶片放入三个分别装有200ml清水、20ml雪碧+180ml清水、50ml雪碧+150ml清水的烧杯中，每个烧杯10片叶片且叶片不重叠。将三个烧杯放在相同光源下25分钟。⑤观察并记录实验数据。⑥将20片叶片分别放入两个装有20ml雪碧+180ml清水的烧杯中，放置在不同的光照强度下，即与光源的距离10cm、25cm的环境下25分钟。⑦观察并记录实验数据。⑧将剩下的30片叶片分别放入三个装有20ml雪碧+180ml清水的烧杯中，分别放置于用红色、蓝色、绿色的塑料薄膜包裹的光源环境下，即光波长不同的环境中，放置25分钟。⑨观察并记录实验数据。

表1 “环境因素对光合作用强度的影响”探究实验

可见清水中植物几乎不能进行光合作用，20ml雪碧+180ml清水的实验组其二氧化碳的浓度最为适宜，实验效果最好。因为雪碧可以提供二氧化碳使得植物进行光合作用，且雪碧含有蔗糖，但其浓度过高时，则叶片细胞部分会发生质壁分离从而影响了光合作用的进行。

此外，还发现利用圆形小叶片进行光合作用的效果非常明显。也可利用普通的LED灯进行不同波长光对光合作用强度的影响实验，实验操作简便易行，实验效果明显。通过上述改进，大大缩短了该探究实验的等待过程，克服了无法在实验室里全程完成以及无法在一课时45分钟内马上得出探究结果的不足。

通过对现行人教版高中生物学教科书中实验的改进，有效地搭建实验教学的平台，让学生体验科学探究的乐趣与生物学实验的重要性，学习生物科学探究的正确方法，逐渐养成良好的科学思维习惯与形成“不迷信权威”的创新意识，有助于提高学生的生物科学素养。

［1］韩晓.高中生物实验的改进与拓展［J］.中学生物教学，2015（6）.

［2］谭雪云.温度对酶活性影响的实验探究与改进［J］.实验教学与仪器，2015（4）.

［3］曹多仁.高中生物实验改进的实例［J］.课程教育研究，2013（9）.

（责任编辑：陈 欣）