高中生物实验的优化

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1、对比得出城市河流的污染程度。对存在争议的问题展开班内讨论。? ? ( 4) 实验结果汇总各小组讨论结果见表 1:表 1污水处理厂孝妇河玉龙河入水口厌氧水解池氧化池出水口淄川段周村段南定段张店段特征微生物轮虫、 纤毛虫等纤毛虫、太阳虫等太阳虫、 淡水海绵、 线虫等无轮虫等线虫太阳虫等摇蚊幼虫等污染程度重度较重中度轻度重度中度中度轻度建议市政府、 环保部门应对孝妇河淄川段加强监察治理, 尽量减少各种污水的排放, 此外对中度和轻度污染的其他河流区段也应进一步保护。3? 总结反思本次实验对学生的显微镜操作技能要求很高, 同时因重复性实验的要求( 每份样品至少做 3个重复装片) 导致学生工作量大, 时间

2、消耗大。镜 检观察辨别微型生物种类需要学生有一定的知识积累, 因此需提前学习记忆各种微型生物的形态结构特点, 这对于高中学生来说是个不小的挑战。指示生物法法可以对水体污染程度作出监测 和评价, 但也存在一定的局限性。本方法注重单纯以某种生物评价水污染, 可靠性受地理、 气候等因素影响较大; 另外生物对水质污染程度的反映 没有定量关系, 精确性较低。实验结束时可引导学生评价该实验的原理方法, 思考总结其优缺点, 同时指导学生查阅资料对该课题进行更加深入的探索研究, 培养学生进行科学思考的能力, 提高学生的科学素养。(本实验录像课于 2009 年 9 月获? 淄博市中 小学实验优质课一等奖?)参考

3、文献1? 孔繁翔, 尹大强, 严国安 .?环境生物学?, 北京: 高等教育出版社, 2000: 147- 1572? 奚旦立, 孙裕生, 刘秀英. ?环境监测?第三版, 北京: 高等教育出版社, 2004: 34- 2973? 周凤霞, 陈剑虹. ?淡水微型生物图谱?, 北京: 化学工业出版社, 2005( 收稿日期:2009 ?09 ?20)实验方法与实验设计高中生物实验的优化? ? 罗益群湖南省武冈市第一中学 ? 422400摘? 要? 文中介绍了用? 光饥饿法?提高 ? 观察细胞质流动?实验的成功率; 用? 冷藏法?处理大蒜, 使大蒜生根? 快、 齐、 多、壮?; 用视频技术辅助显微镜观

4、察, 使微观实验表达宏观化; 用? 水浴法?提取绿叶中的色素, 使实验取材更广泛, 用材更节约,现象更明显; 通过实验方法的改进, 来提高生物实验课的教学效率和师生生物科学素养。关键词? 高中生物? 实验方法? 改进? ? 为了能够因地制宜地开设好生物实验, 提高生物实验课的教学效率, 培养学生的实践能力和创新精神, 笔者结合学校实际总结和改进了一些实验方法。我的思路主要是使一些实验的准备更? 12? ? ?Educational Equipment And Experiment Vol. 25, No. 10, 2009容易, 操作更便捷, 观察更方便, 时间更节省, 现象 更明显。现以人教

5、版普通高中教科书?生物?( 必修) 第一册中的实验为例介绍如下, 供同仁参考。1? ? 观察细胞质流动?实验 ? ? 光饥饿法?促使细胞质流动? ? 细胞质的流动受细胞代谢状况和外界环境因 素的影响。除恰当选择实验材料外, 对材料的科学处理, 也是实验成功的关键之一。用适宜的物理、 化学方法, 如光照、 温度、 pH、 化学物质、 生长素等刺激细胞体, 增加细胞的代谢作用, 可促进细 胞质流动。我们试验过用化学物质如葡萄糖、ATP 等来刺激叶片, 发现只能观察到已发生细胞质流动的细胞质流动速度加快或发生流动的现象 更持久一些, 而对促使未发生流动现象的细胞质产生流动的作用不大。提高温度适用于在

6、与25? 左右温差较大的情况下进行, 而按教学进度开设实验时, 我市室温一般不低于 20? , 况且温 度超过 30? , 叶绿体会灼伤, 细胞质流动反而减慢或停止。虽然细胞质流动是多种因素的共同作用的结果, 但在市地促使和加速细胞质流动现象 发生的主要因素是光照。为此, 笔者总结了? 光饥饿法?来进行实验操作。选黑藻作为实验材料。实验前一天采集黑藻, 用盛水容器装好后装入黑塑料袋内, 或用黑纸 ( 布) 遮光再放入不透光的纸箱或木盒内 12h 以上, 让黑藻不能进行光合作用。实验前取出, 将容器中材料置于阳光下或 60 100W 灯泡下光照 15 30min, 同时保持温度在 25? 左右,

7、 再取黑藻顶端幼嫩叶片制成临时装片观察。由于长时间光饥饿, 黑藻叶片见光后, 植物体内新陈代谢快, 促进了细胞质的流动, 此方法能有效提高观察细胞质 流动实验的成功率。即使在夜晚, 取出材料放在5W 的节能灯下照射 10min( 室温 24? ) , 或者白天取出材料, 置于多云天气室内自然光照条件下10min, 也能明显地观察到细胞质流动现象。2? 观察植物细胞的有丝分裂? ? ? 冷藏法?处理根尖培养材料? ? 培养蒜根时常会碰到: 有时3 4天即可得到合适的根尖, 有时 1 个星期甚至 10 天过去了, 所培养的蒜种仍在? 睡觉?, 懒洋洋地只零星几瓣发出稀稀的几条根, 其余蒜瓣都? 按

8、兵不动?, 完全不 能满足学生实验的需要。人们常怀疑是蒜种问题, 其实不然。原因是大蒜生根的快慢和多少受内因( 材料本身的状态) 、 外因( 温度、 湿度和储存 方式等) 的影响。大蒜有生理休眠期, 约为 2075 天。在大蒜生理休眠期间, 即使供给大蒜适宜的温度和湿度, 蒜瓣也不会萌芽生根。同时外界温度对大蒜的生根快慢和多少有很大影响, 温度 过高时, 大蒜生根反而慢, 生根量少。大蒜萌发时的适宜温度为 14? 22? 左右。根据教学进度,本实验一般在 10 月份开设, 在我校所在地区, 正是? 秋老虎?季节, 一般气温在 30? 以上。在这种 高温下蒜种难以生根发芽。有的实验人员心急,为了

9、加快大蒜生根, 常将正在培养的大蒜放在太阳下晒, 这样做更是适得其反。要使大蒜发根快、 齐、 多、 壮, 我们的作法是: 将大蒜种放在冰箱内冷藏一天( 冷藏温度为 5? 左右) , 然后拿出来再进行水培或沙培, 同时注意要放在室内阴凉处, 让大蒜在适宜温度下生根, 切忌放太阳下暴晒。3 4 天后, 即可得到合适长度的蒜根。学校平行班次多时, 注意按教学安排错开培养, 以便实验需要时根尖长度在适合使用的范围内。也可将长根较长 的蒜连同培养基一起放冰箱内冷藏, 来抑制根的生长, 到实验需要前几个小时再将蒜苗从冰箱内移出放适宜的温度下, 让蒜根恢复生长。3? 提高微观实验的可见度? ? 用? 视频法

10、?辅助观察? ? 对微观实验现象的观察, 一直是生物教学的 重点和难点。目前中学生使用的显微镜为单筒显微镜, 图像观察范围窄, 一次只能供一人观察, 同学之间要相互观察做得成功的装片, 只能一个个依次观看, 所需时间长, 不方便师生之间、 同学之 间相互交流指导。本来, 利用视频显微镜来辅助观察是解决图像共享问题的理想选择。但大部分农村学校还没有装备视频显微镜。暂时没有视频显微镜的学校, 可利用网络聊天用的视频头, 多媒 体设备中的视频展示台, 带摄像功能的手机、 MP4等来配合显微镜教学, 增加实验的可见度。这样,一些难做的实验如? 观察细胞质流动?、 ? 观察植物 细胞的有丝分裂?等, 实

11、验中只要有几个实验组成功, 通过视频设备的转换和再次放大, 全班同学都能看到。以用视频展示台、 电视机和显微镜配合?教学仪器与实验?第 25 卷 2009 年 第 10期? 13? ? ?来观察为例。调节好讲台上的显微镜, 将装片放 到讲台的显微镜上, 找到图像, 然后将视频展示台的视频头靠近并对准显微镜的目镜, 调整视频头,让显示屏上的图像居中并清晰。这样, 变一次只 容一人观察为一次多人观察, 更多的同学就可以通过电视屏幕同时同步看到同一显微镜中的图像, 实现微观实验观察宏观化, 节约了观察时间,有效地提高了观察效率, 并且方便讲解和交流。4? 叶绿体中色素的提取和分离? ? ? 水浴法?

12、提取绿叶中的色素? ? 教材介绍提取叶绿体中色素采用的是研磨 法。在实际实验中, 我们觉得研磨法存在所用材料多, 所用药品的种类和用量多, 实验步骤多, 选 材范围少, 要用到丙酮等有毒试剂的? 三多一少不环保?的问题。针对以上不足, 我们对原实验中提取色素的操作进行了一些探究, 总结出用? 水浴 法?来提取叶绿体中的色素。每个实验小组称取( 或估计) 0?5g 绿色叶片,稍微撕碎, 放入试管底部, 用量筒量取( 或用滴管估计) 2mL 95% 酒精倒入试管中, 将试管置于沸水 中水浴加热约 2min, 让试管内液体沸腾( 标准大气压下, 酒精的沸点为 78? ) , 当看到试管中的液体呈深绿

13、色时, 即将试管取出, 让色素液冷却待用。然后按教材介绍方法画滤液细线和进行纸层 析操作( 见表 1) 。表1? 水浴法与研磨法提取色素比较提取方法材料用量材料选择药品种类及用量所用时间溶液颜色层析效果研磨法 ( 人教版必修)5g部分双子叶 草本植物嫩叶5ml 丙酮 约 0?5gSiO2、 0 ?5gCaCO38min黄绿浑浊色素分离效果欠佳研磨法 ( 人教版课程标准)5g部分双子叶 草本植物嫩叶10ml 无水乙醇 约 0?5gSiO2、 0 ?5gCaCO38min深绿浑浊色素带较明显水浴法0 ?5g绝大多数绿色开花 植物叶片嫩老不限2ml 95% 酒精4min深绿透明四条色素带分明? ?

14、通过以上比较, 用水浴法与研磨法提取叶绿 体中的色素, 有三少一多且环保的特点:? 材料少。可节省叶片用量 90%。? 药品少。完全不用二氧化硅和碳酸钙, 只需2ml 95% 酒精, 比用丙酮作溶剂来提取色素节 约药品用量 60% , 比课程标准中采用的无水乙醇用量节约 80% 。课标教材中, 5g 叶片和 10mL 无水乙醇经研磨过滤后, 能得到 6mL 以上的色素提取液, 仅用来画几条滤液细线, 用去的量很少, 造 成材料和试剂大量浪费, 而水浴法用 2mL 酒精和0?5g 叶片提取的色素液能够满足实验中画滤液细线的需要, 且试剂规格降低, 无水乙醇改为 95% 乙醇, 减少了实验成本。?

15、 步骤少。不需研磨过滤, 只需实验前烧取开水( 可用电热壶烧或用电加热器放热水瓶中烧制) , 分发给实验组。提取色素液所需时间短, 色 素提取液浓度大, 质量好。? 材料选择多。研磨法取材范围一般是双子叶草本植物嫩叶, 以菜蔬类为主。水浴法取材广 泛, 单子叶植物、 木本植物等绝大多数绿色开花植物的叶片均可。只要不是枯叶黄叶, 叶片的老嫩程度不受限制, 一些难以研磨的叶片如竹叶、 茅草、 樟树叶等均可作为实验材料, 方便学校就地取 材, 减少季节、 气候、 地域、 市场等因素对实验开设的影响, 降低了实验准备的难度。且叶片稍老, 叶黄素含量相对较多, 纸层析后实验现象更加明显。以上所述中, 材料和试剂如果按每班 28 个实验 组, 学校按 20 个平行班计算, 整个实验可节约菠菜 6kg 以上, 节约无水乙醇约 5000mL 以及其他药品, 节约的数量和资金可观。 ?环保。实验中完全不用丙酮和苯等有毒物质, 减少了对环境的污染, 有利于师生健康。实验方法的改进, 能有效地促进课程目标的实现, 培养师生的动手能力和创新能力, 提高生物 课的教学效率和师生生物科学素养。( 收稿日期:2009 ?05 ?14)? 14? ? ?Educational Equipment And Experiment Vol. 25, No. 10, 2009