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高中生物必修--几则生物实验的改进尝试--作者:梁江华

新疆兵团农四师六十六团一中    835219      

   摘要 高中新课程改革自2008年在我区推广已经历了五个春秋,新课程强调以人为本,注重人的发展,倡导探究性学习、研究性学习,重在培养学生创新精神和实践能力。 生物科学是一门以实验为基础的科学课程,为提高生物学实验教学的水平,可以探索新的实验材料,改进实验装置,不仅能拓宽实验材料的来源,还能降低实验成本,优化实验结果,增强实验结果的直观性,增强实验效果,保障实验教学的高效进行。
【关键词】:新课程高中生物实验;改进;实验材料;实验用具;实验方法步骤

      实验教学和一般的授课有不同的要求,而生物教材又往往受到地方性和季节性的限制,有些生理性实验还需要较长的时间才能看到结果。为提高生物学实验教学的水平,可以探索新的实验材料,改进实验装置,不仅能拓宽实验材料的来源,还能降低实验成本,优化实验结果,增强实验结果的直观性,增强实验效果,保障实验教学的高效进行。以满足实际教学工作的需求。笔者在教学过程中,对人教版普通高中生物课程标准实验教科书必修一中有关实验作了一些改进,主要从实验材料、实验用具、实验方法步骤等方面对实验进行改进,仅供参考,不足之处欢迎大家批评指正。

 一、实验材料的改进 

    实验材料的选取和准备对实验能否开设及实验能否成功起到了关键的作用,实验过程越科学、越简便、操作性越强、实验效果越好。教科书中每个实验都列举了实验材料,有些实验材料比较普通,效果也好,可采用,有些实验材料受某些条件的限制,如与教学进度不符、实验现象不明显,就不予采用,需要筛选出一些取材方便,操作简单,观察效果好的实验材料。现将情况介绍如下:

1.1 检测生物组织中蛋白质的实验材料改进

存在的问题: 教材中叙述的制备黄豆组织样液的方法非常麻烦,且豆浆颜色会遮盖住反应结果的颜色,如果用鸡蛋清,必须按要求稀释,否则影响实验效果,如果稀释不均匀,可能导致残留在试管内壁不容易清洗。
 改进:将豆浆或鸡蛋清溶液改为煮熟的鸡蛋白。鉴定蛋白质的原理是利用碱性环境中的cu2+可以与蛋白质中的肽键发生络合反应形成紫色络合物。煮鸡蛋的过程是蛋白质变性的过程,但蛋白质的变性仅仅是空间结构的破坏,未改变肽键的结构,因此反应仍然可以发生,现象仍然存在,可以鉴定蛋白质。操作过程中不需要使用试管,直接将蛋白块放在培养皿中,先加双缩脲试剂A液,再加B液,即可直接观察实验现象,大大节省实验时间和操作难度。鸡蛋白为白色,与实验现象紫色形成明显颜色对比,实验现象明显,不需要另设对照实验。为了使反应充分,还可对熟鸡蛋清进行研磨,并留有原来实验材料作为对照组。
实验结束后实验器材清洗也方便。

1.2对“叶绿体中色素的提取和分离”实验材料的改进

存在的问题:教材中取材用新鲜的菠菜叶片提取色素,在本地,讲授光合作用的时间大约在每年的十一月底, 菠菜在十二月份才上市,不能达到预期的实验效果。

改进:笔者用豌豆尖儿或韭菜代替菠菜叶进行提取色素的实验,用韭菜做实验材料的好处是:韭菜四季常绿,取材容易,不受季节限制;而且韭菜不含叶脉,剪切、碾磨方便快捷。

1.3对“比较过氧化氢酶在不同条件下的分解”实验的改进

存在的问题:教材用新鲜猪肝研磨液,但是在实验操作中,一则猪肝价格昂贵、不易购买,且不新鲜;二则,所用器皿多,用材多,且猪肝本身颜色重,不宜看清气泡产生情况,实验后清洗容器会耗费大量清水和容易污染桌面等。
改进:我用新鲜土豆或者新鲜萝卜代替猪肝进行实验,实验中,将新鲜土豆切开,将土豆中心切成小块或小薄片,加入过氧化氢溶液,土豆小片沉入溶液底部,随即土豆中的过氧化氢酶迅速将过氧化氢分解产生氧气,氧气将土豆片浮起,实验过程中可清晰看见此过程,此外,在溶液表面产生大量气泡。而加入三氯化铁的试管气泡产生缓慢,溶液表面气泡较少,可形成明显对比。
 

2.1对“叶绿体中色素的提取和分离”实验材料的改进预处理

存在问题:人教版高中生物必修一《分子与细胞》第五章第四节光合作用中,为了让学生对叶绿素有一个感性认识,安排了植物体中叶绿素提取这一实验,由于要经过研磨将细胞结构破坏,才能将叶绿素释放出来,研磨耗费了实验时间。
改进:为了加快色素的释放,缩短研磨时间,我将韭菜剪碎后加入无水酒精中,在三脚架上用酒精灯加热,温度破坏细胞结构,可加速色素释放溶解。大大提高了对色素的提取率。研磨过程中将烧杯口密封,防治无水酒精蒸发,加热到有气泡产生并上升为止,再加入碾钵中碾磨,采用4层纱布包着研磨物并挤出滤液,得到墨绿色的色素提起液。

二、实验试剂的改进

生物实验中有不少药品具有一定的刺激性、腐蚀性和毒性,如氢氧化钠溶液呈强碱性,过氧化氢具有强腐蚀性,对身体有害;丙酮、二苯胺具有一定的毒性,使用后务必洗手,等等。从学生的健康着想,笔者以为在生物实验中一方面要培养学生的卫生与健康意识,培养学生良好的生活卫生习惯,另一方面教师更应探索用低毒性或无毒性的药品代替毒性较强的药品,以减轻药品对学生身体的危害,使实验更安全、环保,这也是每一位教师义不容辞的职责与任务。

2.1 验证植物细胞质壁分离及复原实验中的实验试剂改进

存在问题:在验证植物细胞质壁分离及复原实验中,课本所选用的实验试剂是30%蔗糖溶液,在实践中发现,蔗糖液有一定的粘着性,残存在载物台上的蔗糖液很难擦洗,且导致物镜中大量霉菌繁殖,使物镜长出大量霉斑,给仪器保养和维修造成很大困难。
改进:在实验中,我用10%氯化钠溶液代替蔗糖液,只要加几滴10%氯化钠溶液在洋葱鳞片临时装片上,经高渗溶液稍加作用,质壁迅速分离,观察效果显著提高,避免了上述现象和麻烦。

 2.2 叶绿体中色素的提取和分离实验中的实验试剂改进


  1)叶绿素保护试剂的改进:
存在问题:在《光合色素的提取和分离》实验中,由于学生把握不好CaCO3的用量,致使难溶于水的CaCO3白色粉末明显地残存于滤液中,影响实验效果。
改进:经过实验,乙酸钠同样具有保护叶绿素的作用,且有易溶于色素的优点,故可改用少许Na2CO3代替CaCO3

2)层析液的改进

存在问题:层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂,教材上给出了两种层析液配方:一种是93号汽油,另外一种为20份石油醚,2份丙酮,1份苯混合而成。可是苯是一种毒性很强的有机物,美国早在1992年就停止苯在学生实验中的使用。
改进:笔者根据学校现有的条件,经过课余多次实验试验,发现采用下列配方实验效果也不错:汽油或四氯化碳加少许无水硫酸钠;或用低毒性的丙三醇代替苯对层析液的配方进行改进,不但可以减轻药品苯对师生身体的危害,还可以使四条色素带分离更明显。因此,笔者建议用甲苯替代苯配制层析液,使实验更安全、环保,使实验效果更好。

三、实验方法的改进

     高中生物新教材中的实验内容,意在通过加强实验教学,培养学生的动手能力、科技创新能力以及探索科学知识的方法技巧。这非常好也非常必要。但在教学过程中,通过反复实验验证,发现教材中一些实验操作不太合理,需加以改进和创新。

 3.1叶绿体中色素的提取和分离实验中的实验操作步骤的改进

 存在问题:教学实践中,用条形纸层析法分离色素,滤纸条极易滑落进层析液,导致色素溶解,实验效果一直不佳。
  改进:采用培养皿灯芯法  不用滤纸条,也不划滤液细线,而取直径为10cm的干燥圆形定性滤纸,用毛细吸管吸取色素滤液,在滤纸的中央点成圆形的色素斑,重复4~5次,废旧圆珠笔芯改造后代替毛细吸管用作滤液画线笔等,也可取得较好的效果。然后取一枚缝衣针,穿一条细棉线,在棉线末端打个结,将针穿过滤纸上的色素斑中心,在距线结约4cm处剪断棉线,取直径l0cm的培养皿一套,向培养皿底中加入5ml层析液。把上述圆形滤纸扣在培养皿底上面,无线结的一面朝下,棉线则浸没在层析液中,再将培养皿盖盖在滤纸上。采用该方法,可以看到色素随层析液由线结处向周围均匀扩散,因此得到的4条色素带呈同心环状,十分清晰。而且层析时,滤纸上的色素不会没及层析液中,也克服了虑纸条易落入层析液的缺点,点色素斑比划滤液细线容易得多,实验效果非常显著。
     只要做个有心人,生活中总能找到完成实验的合适的实验材料、用具,更简单、有效的实验方法。改进后的实验效果从总体来讲是优于原实验设计的,总之,一切从实际出发,遵循学生认知规律,让我们一起用爱心、用慧眼、用妙手、用智慧进行生物教学,让我们的学生获得应有的发展与成长。
 
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