生物實驗器具創(chuàng)新探索

【摘 要】本文總結(jié)了巧用廢舊物品和改進實驗器具兩種生物實驗器具創(chuàng)新的做法，對實驗器具的材料、使用方法、形狀、結(jié)構(gòu)和組合方式等方面的創(chuàng)新進行了探索。

【關(guān)鍵詞】實驗創(chuàng)新 廢舊物品 實驗器具

巧用廢舊物品和改進實驗器具是生物實驗器具創(chuàng)新的兩種有效做法，實驗者可從實驗器具的材料、使用方法、形狀、結(jié)構(gòu)和組合方式等方面對實驗器具進行創(chuàng)新。

一、巧用廢舊物品

用過之后的注射器、食品包裝盒和飲料瓶等廢舊物品，到處可找到，經(jīng)濟實惠，只要多動腦動手，就能變廢為寶，成為很實用的實驗器具。校醫(yī)用過的注射液瓶子和注射器就可用于很好地設(shè)計和改進生物實驗。例1，探究“種子萌發(fā)時釋放CO2”時，不用較復(fù)雜繁瑣的加水排氣法，而是采用注射器直接從注射液瓶中抽取氣體注入石灰水的做法。具體步驟：取兩個注射液瓶子，分別標(biāo)上標(biāo)簽1和標(biāo)簽2，在1號瓶中裝入萌發(fā)的黃豆種子，2號瓶中裝入等量的煮熟后冷卻至室溫的黃豆種子，均在溫暖的地方放置一夜；向兩只小燒杯中倒入適量的澄清石灰水；用注射器從1號瓶中抽取氣體注入一燒杯的石灰水中，觀察石灰水的變化；用注射器從2號瓶中抽取氣體注入另一燒杯的石灰水中，觀察石灰水的變化；最后分析實驗現(xiàn)象并得出實驗結(jié)論。例2，探究葉片的氣孔時，不必用到顯微鏡，而是用充氣法來進行實驗。具體步驟：將注射器的針管插入天竺葵或其他植物葉片的葉柄內(nèi)，再把葉柄與針管的接口處涂上凡士林以防止漏氣，后將葉片置于裝有水的容器中，一邊向葉片中打氣一邊觀察，可看到葉片表面出現(xiàn)氣泡且葉片的下表皮比上表皮氣泡多；經(jīng)過分析實驗現(xiàn)象可得出實驗結(jié)論：葉片有氣孔；葉片下表皮的氣孔比上表皮的氣泡多；氣孔是葉片與外界環(huán)境進行氣體交換的門戶。這兩個經(jīng)過改進的實驗，均有材料易得、操作簡便、效果明顯的好處。

在“探究影響鼠婦生活的因素”和“探究螞蟻的行為”時，用廢棄的月餅包裝盒作為螞蟻和鼠婦這些小昆蟲的活動場所，能使得小動物的環(huán)境相對穩(wěn)定而易于設(shè)計和觀察實驗。比如取一個40cm*40cm的正方形月餅盒，正中位置用一塊與其等高的20cm長的硬紙板將其平均分為兩個20cm*40cm的小盒子，就可同時用于進行兩個探究影響鼠婦生活的因素的實驗：其一為“探究光對鼠婦分布的影響”，具體步驟：在其中一個20cm*40cm的小盒子底部鋪上1cm的河沙土并整平；以小盒子正中為界線，在小盒子上面的一側(cè)蓋上玻璃板，另一側(cè)蓋上硬紙板；打開實驗桌上的燈光，這樣這個小盒子蓋上玻璃板一側(cè)就形成了明亮的環(huán)境而蓋上硬紙板的一側(cè)就形成了黑暗的環(huán)境；在這個小盒子的正中間即玻璃板與硬紙板的交界處將20只鼠婦放進小盒子里去，并認(rèn)真記錄。其二為“探究土壤濕度對鼠婦分布的影響”，具體步驟：實驗前一天取等量的沙土兩份，將其中的一份放入烘箱中將其水分烤干，另一份在做實驗時適當(dāng)?shù)臑Ⅻc水，使其變得潮濕；以用硬紙板隔出的另一個20cm*40cm的小盒子的正中為界線，在其底部左右兩側(cè)分別鋪上一層1cm的前一天即已準(zhǔn)備好的干河沙土與濕沙土并整平；用兩塊玻璃板把整個鐵盒子蓋上；在這個小盒子的正中間即濕土與干土的交界處將20只鼠婦放進小盒子里面去，并認(rèn)真記錄。

生活中常見的廢舊塑料瓶，在改進和設(shè)計簡易的生物學(xué)實驗裝置進行生物學(xué)小實驗方面的例子更為常見。比如在演示“種子呼吸時吸收O2”時，可用廢舊塑料瓶代替玻璃瓶作盛種子的容器；演示“檢驗光合作用釋放O2”時，可用直徑不小于20cm的無色透明的礦泉水瓶或果汁瓶，代替玻璃水槽制作成水藻容器。廢舊塑料瓶洗凈消毒（用75度的醫(yī)用酒精消毒，再用涼開水沖洗干凈后陰干）后可模仿水族箱制作小小的生態(tài)瓶，可作米酒發(fā)酵容器來釀制醇香濃郁的米酒以學(xué)習(xí)制作米酒的一般方法，可作酸奶發(fā)酵容器嘗試制作酸奶以了解酸奶的制作原理……值得一提的是，廢舊飲料瓶不僅可以廣泛用于課堂實驗教學(xué)，而且還可用于課外生物學(xué)實踐活動。比如教學(xué)“發(fā)酵技術(shù)”時，進行過“制作沼氣發(fā)酵裝置”活動后，可引導(dǎo)學(xué)生用飲料瓶自制“發(fā)酵瓶”，學(xué)以致用，為家庭盆栽植物提供液肥。

廢舊物品取材方便，成本低廉，但巧用于生物實驗時，卻往往蘊含了實驗器具材料和使用方法的創(chuàng)新，所以其創(chuàng)新的價值卻不低。也正因為如此，這種廢物利用式的生物實驗器具創(chuàng)新很是常見，也很值得倡導(dǎo)。

二、改進實驗器具

對實驗器具的改進，這里指的是對實驗器具的形狀、構(gòu)造或者其結(jié)合提出適于實用的新的技術(shù)方案而加以創(chuàng)新。

例1：螺旋打孔器。在生物實驗中常需要在膠塞上打出大小不同的孔，用于安插玻璃管。而傳統(tǒng)打孔器普遍使用的圓筒刀刀刃是平的，在打孔時不但費力，而且還易打歪、變形，這給膠塞打孔工作造成了很大的不便。為此我們發(fā)明了一種在膠塞上打孔時省力、易操作的螺旋打孔器，其由手柄和與其垂直固定連接的圓筒刀組成，圓筒刀筒身有圓筒刀筒身螺紋，圓筒刀刃部呈螺旋狀刀刃。該螺旋打孔器的刀刃呈螺旋狀刀刃，螺旋打孔器的工作原理與螺絲釘?shù)墓ぷ髟眍愃疲绕降椎度械淖枇π。虼擞寐菪蚩灼鞔蚩啄苁×Γ也粫蛲幔虺龅哪z塞孔比較規(guī)范。這種改進用螺旋狀刀刃代替平底刀刃，體現(xiàn)了形狀和結(jié)構(gòu)方面的創(chuàng)新。

例2：種子萌發(fā)外部條件演示器。種子萌發(fā)外部條件的實驗是初中生物學(xué)教學(xué)中必做的一個實驗。該實驗效果的好壞，直接影響到學(xué)生對相關(guān)知識的理解和掌握。典型的實驗（見北師大版義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書七年級《生物》上冊）是用一根玻璃棒在其上、中、下三個部位分別捆綁一粒種子，放入燒杯中，水面接觸中層的種子。這種實驗裝置的缺點是：①用玻璃棒和細繩固定種子非常困難，不好系，系得緊了，種子吸水膨脹，容易受損，系得松了種子容易下滑，操作過程復(fù)雜，容易挫傷學(xué)生做實驗的積極性；②使用的種子數(shù)量太少，容易把偶然因素放大，不符合探究實驗中減少誤差的原則；③使用的燒杯和玻璃棒為玻璃儀器，易破損、易傷手，有安全隱患。為此我們發(fā)明了一種結(jié)構(gòu)簡單、操作安全方便的種子萌發(fā)外部條件演示器，其由透明的杯子和架子組成，所述的架子由三根立柱和三個圓形小盤子組成，所述的小盤子底部有若干個小孔，小盤子中間有隔板。

做探究種子萌發(fā)的外部條件實驗時，先在透明的杯子中倒入適量的水，再將多粒的種子分別放在三個小盤子中，然后把整個架子放入杯子中，控制水位使其出現(xiàn)三種情況：中層小盤子中的種子既接觸水而又接觸空氣，下層小盤子中的種子接觸水而不接觸空氣，上層小盤子中的種子不接觸水而接觸空氣。最后將這套裝置放在溫暖的環(huán)境中，每天保持一定的水量，觀察種子萌發(fā)數(shù)量并記錄在表格中。最終會發(fā)現(xiàn)實驗中只有中層小盤子中的種子萌發(fā)，原因是中層小盤子中的種子所處的環(huán)境具備了適宜的溫度、足夠的水和充足的空氣三個條件。這樣，做探究種子萌發(fā)的外部條件這個實驗只需要一個種子萌發(fā)外部條件演示器就能完成，實驗過程中進行觀察和比較十分方便，得出的結(jié)論也有說服力。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該種子萌發(fā)外部條件演示器結(jié)構(gòu)簡單、合理，操作方便，經(jīng)濟實用。這種改進用由三根立柱和三個圓形小盤子組成的架子代替了用于固定種子的玻璃棒和細繩，其中既有對實驗器具的形狀和結(jié)構(gòu)的改變，也有對各部分的組合方式的創(chuàng)新。

只要善于觀察，勤于實踐，從而不斷發(fā)現(xiàn)問題，思考和解決問題，實驗者就能從實驗器具的材料、使用方法、形狀、結(jié)構(gòu)和組合方式等方面對實驗器具加以創(chuàng)新，從而培養(yǎng)和提高師生的實驗?zāi)芰Α?chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。