自制初中生物学实验装置两例

吴笑臣

(赣南师范大学生命与环境科学学院 赣州 341000)

我国一些经济较落后地区特别是农村中学，由于缺乏实验设备、材料与用具，实验开出率并不高[1]。近年来，笔者在执教“中学生物学实验研究”课程的过程中，利用生活化材料设计制作一些简易的生物学实验装置，取得较好的效果。现举两例，供实验条件不足学校的教师参考。

1 视觉、近视的形成及矫正模拟实验装置

在人教版生物学教材七年级(下)第6章第1节“人体对外界环境的感知”一节中，安排了“眼和视觉”“近视及其预防”的教学内容，其知识基础——凸透镜成像要到八年级才学。为了弥补这项不足，设计制作如下实验装置(图1)，在教学中模拟视觉、近视的形成及矫正过程。

图1 视觉、近视的形成及矫正模拟实验装置示意图 (A白屏，B放大镜，C架子，D手电筒)

1.1 材料用具 白屏(1张A4纸大小的白色塑料板或纸板)、2个焦距大小不同的放大镜(带柄，能插在架上)、1个架子(可用矿泉水瓶代替)、手电筒(LED光源)、1副近视眼镜(500度以上)。

1.2 安装器材 ①放大镜甲(薄)模拟正常眼睛的晶状体，放大镜乙(厚)模拟用眼过度晶状体变凸不能恢复原状。将放大镜插在架上，通过左右移动架子就能调整放大镜的位置，使像落在白屏上。②手电筒发光模拟外界物体反射的光，进入人眼成像，人就看见该物体。在手电筒光源前的玻璃上贴一个带小箭头的标签，白屏上会出现倒立的小箭头，便于观察。③白屏模拟视网膜，手电筒发出的光经放大镜折射后在白屏上成像，上面显示倒立的小箭头。白屏插在1个简易的底座上面，可以左右移动，展示成像位置的不同。④近视眼镜用于演示近视的矫正。

1.3 模拟视觉实验的教学过程 具体实验教学过程如下：

1.3.1 模拟视觉的形成 让手电筒与放大镜甲的中心处于相同高度，打开手电筒开关，调整手电筒、放大镜和白屏三者之间的距离，直至在白屏上形成清晰的像。教师设问：“模拟实验中放大镜、白屏分别相当于眼球的哪个结构？”稍后揭示答案(放大镜相当于晶状体，白屏相当于视网膜)。然后讲述视觉的形成过程。

1.3.2 模拟近视的产生 教师设问：“近视时，外界物体在视网膜成像将发生什么变化？”教师更换放大镜乙，引导学生观察像的变化(变得模糊)。然后，将白屏逐渐往中间移动，再次引导学生观察像的变化(在某个位置像又变清晰)。引导学生说出两次成像的区别，即“与薄放大镜相比，厚放大镜会聚光线能力更强，光线透过厚放大镜后在更近的地方成像”。接着，教师讲解近视的成因包括：“晶状体过度变凸且不能恢复原状，或者先天性的眼球前后径过长”。

1.3.3 模拟近视的矫正 近视后又如何矫正呢？教师将白屏退回至最初位置，在放大镜与手电筒之间放置一副近视镜。调整眼镜的位置，使像重新变得清晰。教师讲解：“近视镜是凹透镜，它具有发散光线的作用。经过凹透镜的矫正，外界物体所成的像又可重新落在视网膜上，形成清晰的物像。”

1.4 模拟视觉实验的教学效果 这个自制的实验装置是利用放大镜、手电筒和塑料板或纸板等生活化材料，模拟眼球中的晶状体、视网膜等结构，模拟视觉、近视的形成及矫正过程，不但激发学生学习生物学的兴趣，而且化解视觉形成、近视产生等知识难点，加深对眼球结构和功能的认识。

2 种子萌发、集气及检验装置

在人教版生物学教材七年级(上)第5章第2节“绿色植物的呼吸作用”一节中，安排“种子萌发产生二氧化碳”的演示实验。教材中该实验装置在实际教学中存在如下问题：①注水排气时，注入的清水会溶解部分二氧化碳，导致二氧化碳量的减少，实验现象不明显；②在引导学生分析实验时，少数学生不理解通过漏斗向广口瓶内注入清水的目的，即不理解注水排气的原理；③实验装置较为复杂，组装起来较麻烦，如果组装不好会漏气。为了解决这些存在的问题，自制了“种子萌发集气及检验”的实验装置。

2.1 材料用具 2个透明的塑料瓶、2个带粘性底板的挂钩、2个纱布袋、2支医用注射器、烧杯、吸管、新制的澄清石灰水。

2.2 安装器材 ①2个塑料瓶的瓶盖做如下处理：用带粘性底板的挂钩粘在瓶盖的里面，便于挂住纱布袋。每个瓶盖都用针预先钻一个小孔，然后用透明胶带封住。实验时，用注射器从此孔向瓶内注入澄清石灰水。②实验课前做好纱布袋，用来装萌发的种子和灭活的种子。称量2份绿豆种子，一份萌发，另一份煮熟灭活。待种子出芽后与灭活的种子装入纱布袋，分别挂在1号和2号塑料瓶盖的挂钩上。放置24 h左右，保证活的种子瓶内产生足量的二氧化碳。

2.3 演示种子实验教学过程 具体实验教学过程如下：

2.3.1 提出问题 种子萌发的过程中是否产生二氧化碳？

2.3.2 实验方案 因为七年级的学生没有学习过化学，所以教学程序确定为：如何检验二氧化碳？如何获得种子萌发产生的气体，并且检验是不是二氧化碳？前者利用向澄清石灰水吹气实验来解决，后者利用种子萌发集气及检验装置来解决。

2.3.3 实验操作 向澄清石灰水吹气实验：教师首先说明二氧化碳具有使澄清石灰水变混浊的性质，然后拿出预先准备的2个小烧杯，往里面倒入少量的澄清石灰水，用吸管往其中一个烧杯内吹气，提示学生仔细观察澄清石灰水的变化。此实验目的在于让学生知道二氧化碳的检测方法。种子萌发集气及检验实验：首先介绍实验装置，让学生理解实验设计原理。然后请一个学生做助手，两人同时用注射器抽取约10 mL澄清石灰水，刺破小孔上的透明胶带并注入石灰水，注意石灰水要从瓶壁流到底部，而不要沾到纱布袋上。然后轻轻晃动瓶子，观察现象。其间设置3个关键问题：①预测几号瓶中的石灰水会变混浊？②为什么要用两个瓶子？③为什么要在大约一天前放入种子，临时放置种子行不行？通过这些问题，引导学生体会对照实验的必要性，明白只有存活的种子才具有呼吸作用。

2.4 演示种子实验后的结论 引导学生仔细观察实验现象，解答上述3个问题，得出结论：种子在萌发过程中会产生二氧化碳。种子萌发集气及检验装置与教材中的不同之处在于没有采用注水排气法，而是将生成的二氧化碳保留在塑料瓶中，这种逆向思维有利于学生创新思维的形成与发展。