生物实验材料的改进及拓展探究

陈红芝

（福建省三明市尤溪县第一中学）

摘 要：高中生物实验比较多，其中实验材料的选择是学生进行探究中制定计划与实施计划的关键。教师要鼓励学生勇于改革实验，对原有实验进行新的探索和深化。

关键词：生物实验材料；替代物；实验内容；拓展

生物是一门以实验为基础的学科，实验教学又是提高生物教学质量的重要环节。离开了实验进行教学就犹如纸上谈兵，不但会影响学生的积极性，而且会影响教学目标的完成。许多教师反映：要完成实验内容很难，不是因为实验难做，而是因为实验材料有限。要改变这种情况，必须打破传统的按照实验指导照方抓药、按图索骥的流水式操作模式，将传统的验证性实验变为探究性实验。因此，我认为实验材料的选取要改变单一实验材料的方法，包括以下几种情况：（1）改变实验材料参与实验的状态或性质；（2）一种实验材料更换它种实验材料；（3）生物材料更换为非生物材料并构成对照组；（4）用非生物材料直接模拟生命过程。如高二“渗透作用”实验的装置中，启发学生进行了以下变式：①用塑料膜代替裝置中的半透膜；②将蔗糖溶液和清水的位置互换；③用等浓度的蔗糖溶液代替清水；④用不同浓度的蔗糖溶液代替单一浓度的蔗糖溶液等。因此，实验材料的合理选择，对做好实验和改善实验效果有着重要的意义。

经过多年的探究和摸索，我认为实验材料的选取要改变单一实验材料的方法，当我们发现书中需要的材料不能得到时，尽可能地考虑实验材料的替代品，从而更好地保证实验教学的顺利进行。为此，就实验材料的合理选择，提出以下几点建议：

一、观察植物细胞质壁分离及复原实验，课本上用洋葱作实验材料，但洋葱材料的选取常受季节限制，致使实验难以及时开展。经试验比较，番茄橙红色的果实也是很好的实验材料。其外果皮容易撕取，表皮细胞比较大，液泡体积大且颜色呈橙红色，尤其是番茄果皮细胞壁特别厚，用来观察植物细胞质壁分离及复原现象明显，实验效果很好。此外，紫色鸭趾草也是该实验的好材料。鸭趾草一年四季生长旺盛，庭院野外易于采集。该植物叶片表皮细胞排列整齐，细胞大，细胞内有明显的紫色大液泡，镜检观察效果良好。且两种材料选取时都很新鲜，细胞生命活动旺盛，观察起来效果更佳。

二、根对矿物质离子的交换吸附作用实验，课本上是用洋葱根尖来做实验材料。选取材料时，洋葱除受季节限制外，其根尖培养也很麻烦，且根尖生长速度不一，根数量少。该实验可用绿豆芽做实验材料，绿豆芽一年四季市场上有卖，取材方便，价格便宜，实验效果好。这个实验还可以采用大蒜瓣发根，其特点是生根容易、整齐、根数量多。白菜种子、萝卜种子、菜豆种子、谷类种子等用来发根实验效果也很好。除此之外，只要我们细心观察和认真实验，不难发现许多实验材料都有替代品，当我们发现书中需要的材料不能得到时，就可以考虑实验材料的替代品，从而保证实验教学顺利进行。

1.洋葱表皮的替代物：朱顶红叶子下表皮、蒜皮、葱皮

在“临时装片的制作”的实验中，如果没有洋葱表皮，可考虑替代材料：朱顶红叶子下表皮容易撕裂，细胞排列和形状都与洋葱表皮相似，叶子容易采集，还可观察表皮上的气孔。蒜皮、葱皮容易收集，绝大多数学生能自备，细胞特点与洋葱相似，缺点是不容易撕裂。

2.盖玻片的替代物：透明塑料板

盖玻片是非常容易损坏的工具，如果实验中缺乏，可用透明塑料板剪成盖玻片大小代替盖玻片，这种塑料不容易损害，而且易制。

3.金鱼藻的替代物：水绵

在做“光合作用放出氧气”的实验中需要金鱼藻，但某些地方缺乏金鱼藻，可以考虑水绵，容易采集，春夏季产生氧气的速度比金鱼藻快，冬季较慢。

4.小鱼尾鳍的替代物：青蛙的肠系膜

在做“观察血液流动”的实验时，常用小鱼尾鳍作为实验材料，经实验证明，用青蛙的肠系膜代替小鱼尾鳍，实验效果更好，能够清楚看到红细胞单行通过毛细血管的情况，而且保留时间比小鱼尾鳍长。

长期以来，由于受应试教育的影响，传统的教育观念和模式严重束缚了学生个性及能力的发展，特别是创新能力的发展。面对新形势，如何进行高素质的实验教学，除了按教科书上的要求完成实验外，我们还可以对实验内容进行拓展，以加强对实验的理解。这就要求教师要重视实验课的教学，努力创造一切条件完成教材中的实验；同时要求学生积极参与实验的准备、实验材料的培养等各个环节。鼓励学生勇于改革实验，对原有实验进行新的探索和深化，或对原有的一些药品进行替代。如在做细胞质壁分离和复原实验时，启发学生能否用其他药品代替蔗糖溶液？用氯化钠溶液结果会怎样？硝酸钾溶液呢？学生通过亲自操作都取得了理想的实验效果。

下面就以“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验为例，发表自己的一点见解：

（1）实验准备

除了按教科书上的要求准备外，每个实验组另准备三种实验溶液，即50%蔗糖溶液、1M KNO3溶液、1M醋酸溶液和相应的载玻片、盖玻片。

（2）实验过程及现象

制作洋葱表皮临时装片和观察洋葱表皮细胞的步骤与教科书的安排相同，只是每个实验组需要做四组临时装片，分别用30%的蔗糖溶液、50%的蔗糖溶液、1M KNO3溶液和1M醋酸溶液进行实验，并用显微镜随时观察。发现前三组在2～3分钟后部分发生质壁分离，5分钟后质壁分离现象明显，而第四组无质壁分离现象发生。

对前三组在观察到明显的质壁分离现象后，再过5分钟观察，发现第一、二组无变化，而第三组却发生了自动复原的现象。

然后对前两组装片滴加清水，用显微镜观察，发现第一组4～5分钟后恢复原状，而第二组无变化，不能发生复原。

（3）分析讨论

根据实验现象，让学生分析讨论产生以上现象的原因后，由教师归纳总结：①50%的蔗糖溶液能使细胞发生质壁分离，但由于浓度过高，使细胞失水过多而死亡。死亡的细胞不能发生渗透作用，当然不能复原。30%的蔗糖溶液由于浓度适中，可以发生质壁分离和复原。②1M KNO3溶液由于其浓度高于细胞液浓度，故能发生质壁分离现象，但由于KNO3溶液中的K+和NO3-可通过原生质层主动运输进入细胞液，使细胞液浓度逐渐增高，细胞吸水，因此5分钟后，细胞自动复原。③1M醋酸溶液为酸性溶液，破坏了原生质层的选择透过性，使细胞死亡，所以细胞不会发生质壁分离。

综上所述，教师在教学过程中必须改变教育模式和教学方法；要培养和保护青少年学生敢于向“权威”挑战，敢于提出不同见解的创新意识和创新思维。当然，要全面推进素质教育，就目前中学的情况来看，还有以下问题值得注意：（1）教师的教学观念必须改变，要树立师生平等的观念；每一个学生都具有创新潜能，教学的任务就是要开发学生的创新潜能，教学的重要目标是培养学生的创新思维。（2）教师的素质必须不断提高，首先必须提高自己的专业素养，其次是提高自己的心理素养，为学生创设一个宽松、愉悦的环境，给学生探究的机会，鼓励学生积极探究，维护学生的自尊心，同时允许学生探究失败。（3）必须不断完善实验室设备，增加实验室，增添实验器材、试剂、材料等；改变实验室管理方法，随时对学生开放，尽最大可能为学生提供必要的条件。

参考文献：

[1]巩春华.用生物科学史实引导学生进行探究式学习的研究[D].河北师范大学，2005.

[2]高清.基于学习难度模型中的中外初中生物教科书比较研究[D].华东师范大学，2010.

编辑 郭小琴