生物實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的常用方法

摘 要 通過(guò)對(duì)加、減、改、換和變等幾種生物實(shí)驗(yàn)常用改進(jìn)方法的介紹，力求說(shuō)明實(shí)驗(yàn)改進(jìn)對(duì)保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)成功開(kāi)展的重要性。

關(guān)鍵詞 生物實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào) Q-331 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 Ｂ

新課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出：新型教學(xué)觀的核心目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生能力。學(xué)生能力的培養(yǎng)要通過(guò)多種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生能力最重要的途徑之一。因此，在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，教師必須積極采取各種方法，努力確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成功開(kāi)展，為學(xué)生能力的培養(yǎng)創(chuàng)造良好的外部教育環(huán)境條件。

1 加

教材在一些實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于沒(méi)有把可能影響本實(shí)驗(yàn)的干擾因素全部考慮進(jìn)去，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案存在一些缺陷，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性受到懷疑。對(duì)于這類(lèi)實(shí)驗(yàn)，教師就必須添加新的實(shí)驗(yàn)裝置作為對(duì)照組，把遺漏的干擾因素補(bǔ)充完全，從而保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

如在“唾液淀粉酶對(duì)淀粉的消化作用”實(shí)驗(yàn)（初中《科學(xué)》第四冊(cè)）中，影響本實(shí)驗(yàn)的干擾因素有2個(gè)：溫度和水分。但教材只考慮溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，沒(méi)有考慮水分對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，因而沒(méi)有設(shè)置相應(yīng)的對(duì)照組，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性受到懷疑。教師在做本實(shí)驗(yàn)時(shí)，增加一支內(nèi)裝等量清水和淀粉溶液的試管作為對(duì)照組，從而排除水分對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。

2 減

教材中的某些實(shí)驗(yàn)，由于設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟過(guò)于繁瑣，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而無(wú)法及時(shí)完成，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，給學(xué)科教學(xué)帶來(lái)一定的負(fù)面影響。對(duì)于這類(lèi)實(shí)驗(yàn)，就必須把其中一些耗時(shí)長(zhǎng)、操作難度過(guò)大而對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)重大影響的實(shí)驗(yàn)步驟（主要是用來(lái)制備實(shí)驗(yàn)材料的步驟）省去（即由教師代為制備），以保證實(shí)驗(yàn)及時(shí)完成，同時(shí)還能減輕學(xué)生的操作負(fù)擔(dān)。如在“生物組織中可溶性還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)的鑒定”實(shí)驗(yàn)中，本實(shí)驗(yàn)由3個(gè)內(nèi)容有機(jī)組合在一起，實(shí)驗(yàn)時(shí)間非常緊張，而其中的“可溶性還原糖的鑒定”實(shí)驗(yàn)中，由學(xué)生自己制備蘋(píng)果組織液是1個(gè)非常繁瑣（包括洗凈、去皮、切塊、稱(chēng)量、研磨和過(guò)濾等多個(gè)過(guò)程）、操作難度大和耗時(shí)很多的步驟，如果改由教師事先代為制備，則既可以節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間，又能確保實(shí)驗(yàn)材料的質(zhì)量，使本實(shí)驗(yàn)及時(shí)、準(zhǔn)確地完成，并取得理想的實(shí)驗(yàn)效果。

3 改

教材中的某些實(shí)驗(yàn)，其設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案中的某些部分（如加熱方法、控溫方法和染色時(shí)間等）存在明顯的缺陷，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，甚至實(shí)驗(yàn)失敗，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。對(duì)于這類(lèi)實(shí)驗(yàn)，教師應(yīng)當(dāng)將實(shí)驗(yàn)方案中存在明顯缺陷的部分不斷地加以改進(jìn)，以保證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的顯著和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的成功。

3.1 有關(guān)方法方面的改進(jìn)

3.1.1 加熱方法的改進(jìn)

在“可溶性還原糖的鑒定”實(shí)驗(yàn)中，教材要求學(xué)生自己用酒精燈加熱來(lái)觀察現(xiàn)象。采用這種方法加熱，耗時(shí)長(zhǎng)且加熱效果不理想，由于加熱強(qiáng)度不夠，導(dǎo)致還原糖與斐林試劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生的氧化亞銅很少，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（出現(xiàn)磚紅色沉淀）不明顯，甚至有的組根本沒(méi)有出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。建議教師把各組試管集中起來(lái)，統(tǒng)一在沸水浴鍋中加熱，則加熱效果很好，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也非常明顯。

3.1.2 控溫方法的改進(jìn)

在“唾液淀粉酶對(duì)淀粉的消化作用”實(shí)驗(yàn)（初中《科學(xué)》第四冊(cè)）中，教材采用冰塊來(lái)制造0 ℃的恒溫條件，又采用通過(guò)調(diào)節(jié)鐵圈的高度來(lái)制造37 ℃的恒溫條件。用這2種方法制造的恒溫條件非常不穩(wěn)定，很難維持一段時(shí)間（5 min）以滿(mǎn)足反應(yīng)需要，恒溫效果不理想，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想。建議改用冰箱來(lái)制造0 ℃的恒溫條件，用恒溫水浴鍋來(lái)制造37 ℃的恒溫條件，則恒溫效果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都非常理想。

3.1.3 干燥方法的改進(jìn)

在“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中，用毛細(xì)吸管吸取色素提取液在濾紙條上重復(fù)劃濾液細(xì)線時(shí)，教材采用自然干燥的方法。這種干燥方法速度慢且效果不理想，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。建議改用嘴吹干的方法，則實(shí)驗(yàn)效果很好。

3.1.4 壓片方法的改進(jìn)

在“觀察植物細(xì)胞有絲分裂”實(shí)驗(yàn)中，在制成洋蔥根尖臨時(shí)裝片后，教材采用在蓋玻片上放一塊載玻片，再用大拇指在載玻片上輕輕擠壓的方法來(lái)制片。但由此制得的裝片內(nèi)，細(xì)胞分散程度不高，觀察效果不理想。我們改用在蓋玻片上放一塊多層并折成方形的吸水紙，并用大拇指和食指壓住蓋玻片和吸水紙（防止蓋玻片滑動(dòng)），再用橡皮在吸水紙上不斷地敲打，一直到材料呈云霧狀。由此制得的裝片內(nèi)，細(xì)胞分散程度高，觀察效果很佳。

3.1.5 攪拌方法的改進(jìn)

在“DNA的粗提取和鑒定”實(shí)驗(yàn)中，總共有4次要用到玻璃棒來(lái)進(jìn)行攪拌，其中的第一次要求快速攪拌。由于教材未要求對(duì)玻璃棒進(jìn)行處理，再加上學(xué)生的攪拌方法不正確，每一次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，都會(huì)有許多組的燒杯被打破，使得這些組的學(xué)生重新開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，既造成學(xué)校財(cái)產(chǎn)的損失，又影響實(shí)驗(yàn)課堂的氣氛。建議采用在玻璃棒的一端套上一段乳膠管，并用這一端攪拌，就能避免燒杯被打破的現(xiàn)象出現(xiàn)，保證實(shí)驗(yàn)的正常開(kāi)展。

3.2 有關(guān)時(shí)間方面的改進(jìn)

3.2.1 取材時(shí)間的改進(jìn)

在“觀察植物細(xì)胞有絲分裂”實(shí)驗(yàn)中，教材規(guī)定的取材時(shí)間為洋蔥根尖長(zhǎng)到5 cm時(shí)。其實(shí)，此時(shí)洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞已經(jīng)開(kāi)始伸長(zhǎng)，分生區(qū)和伸長(zhǎng)區(qū)細(xì)胞很難區(qū)分，導(dǎo)致觀察部位難以找到；同時(shí)，分生區(qū)細(xì)胞的分裂活動(dòng)已經(jīng)減弱，處于分裂期的細(xì)胞數(shù)目明顯減少，導(dǎo)致要找到各個(gè)分裂時(shí)期的細(xì)胞較難。建議改在洋蔥根尖長(zhǎng)到2 cm時(shí)取材，則分生區(qū)細(xì)胞剛好處于分裂的旺盛時(shí)期，且分生區(qū)和伸長(zhǎng)區(qū)細(xì)胞形態(tài)差異較大，很容易找到處于各個(gè)分裂時(shí)期的細(xì)胞。

3.2.2 染色時(shí)間的改進(jìn)

在“觀察植物細(xì)胞有絲分裂”實(shí)驗(yàn)中，無(wú)論染色試劑（龍膽紫溶液）的濃度是0.01 g/mL還是0.02 g/mL，教材規(guī)定的染色時(shí)間都是3~5 min。事實(shí)上，經(jīng)過(guò)這段時(shí)間染色后所制成的裝片內(nèi)，整塊材料都呈深紫色，根本無(wú)法觀察。實(shí)際操作過(guò)程中，建議根據(jù)染色試劑的濃度來(lái)確定染色時(shí)間：當(dāng)染色試劑的濃度為0.01 g/mL時(shí)，染色時(shí)間為2~3 min；當(dāng)染色試劑的濃度為0.02 g/mL時(shí)，染色時(shí)間為1~2 min。經(jīng)過(guò)這樣處理后，染色效果非常理想，觀察效果也非常理想。

3.2.3 解離時(shí)間的改進(jìn)

在“觀察植物細(xì)胞有絲分裂”實(shí)驗(yàn)中，教材規(guī)定的解離時(shí)間為3~5 min，經(jīng)此時(shí)間解離后，洋蔥根尖仍舊比較硬挺，制片時(shí)不容易被壓碎，導(dǎo)致所制成的裝片內(nèi)細(xì)胞分散程度不高，觀察效果不理想。在實(shí)際操作時(shí)，把解離時(shí)間改為7~8 min，則制片效果很佳，所制成的裝片內(nèi)細(xì)胞分散程度高，觀察效果理想。

4 換

換是指把某些實(shí)驗(yàn)中的有毒試劑換成無(wú)毒試劑，以減少試劑對(duì)師生身體的危害；或者是把某些不合適的試劑換成合適的試劑，以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的顯著或保證實(shí)驗(yàn)的成功；或者是把某些不合適的材料換成合適的材料，以提高實(shí)驗(yàn)的成功率；或者是把某些不合適的儀器換成更加合適的儀器，以確保實(shí)驗(yàn)的成功。

如在“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中，用于提取色素的試劑（丙酮）是一種有毒的化學(xué)物質(zhì)，改用體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精來(lái)代替，不但實(shí)驗(yàn)效果相同，而且能夠免除試劑對(duì)人體的毒害作用。

又如在制作蛋膜滲透裝置時(shí)，教材或一般的參考書(shū)都是采用濃鹽酸作為試劑來(lái)制取蛋膜，由此制得的蛋膜，通透性較差，導(dǎo)致用此蛋膜制成的滲透裝置去做實(shí)驗(yàn)時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)滲透作用現(xiàn)象。建議改用由濃鹽酸和體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精按照體積比1∶1配制而成的混合試劑來(lái)制取蛋膜，則蛋膜的通透性很好，用此蛋膜制成的滲透裝置去做實(shí)驗(yàn)時(shí)，滲透作用現(xiàn)象非常明顯。

5 變

變是指在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，把驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)變成探究性實(shí)驗(yàn)，以進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，同時(shí)還能提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的運(yùn)用能力。如“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”實(shí)驗(yàn)是一個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，我們把它改成一個(gè)探索性實(shí)驗(yàn)：測(cè)定紫色洋蔥外表皮細(xì)胞液的濃度，要求學(xué)生根據(jù)教材所提供的知識(shí)情景，運(yùn)用自己所學(xué)的知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)合適的實(shí)驗(yàn)方案和步驟，以求得相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)這種轉(zhuǎn)變，使學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力等各方面都得到明顯地加強(qiáng)。

變還指在教學(xué)過(guò)程中，把科學(xué)探究活動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，既能提高科學(xué)探究活動(dòng)在學(xué)科教學(xué)中的地位（在日常的教學(xué)活動(dòng)中，科學(xué)探究活動(dòng)往往因被教師嚴(yán)重忽視而處于可有可無(wú)的地位），又能夠增加學(xué)生參加實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的各種能力。

總之，只要教師在日常的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中，積極尋找各種改進(jìn)方法，努力確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成功開(kāi)展，就一定能夠培養(yǎng)學(xué)生的各種能力，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)在生物教育中的重要作用。