談高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生容易產(chǎn)生的幾個(gè)認(rèn)識(shí)誤區(qū)

何小彪

(甘肅省岷縣第一中學(xué) 748400)

實(shí)驗(yàn)既是高中生物學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ)，也是高中生物學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容，更是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)好生物學(xué)的有效手段。在學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)方面，實(shí)驗(yàn)具有獨(dú)特的地位和全方位的功能。然而，高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的準(zhǔn)確性、規(guī)范性往往容易被學(xué)生甚至部分教師忽視。因此，有必要對(duì)實(shí)驗(yàn)所涉及的每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)、每一個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行認(rèn)真分析總結(jié)。筆者就教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的幾個(gè)誤區(qū)總結(jié)如下。

1 誤認(rèn)為檢測(cè)蛋白質(zhì)的試劑是雙縮脲

“檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”的實(shí)驗(yàn)中蛋白質(zhì)的檢測(cè)試劑為雙縮脲試劑，教學(xué)中發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生對(duì)雙縮脲、雙縮脲試劑、雙縮脲反應(yīng)和雙縮脲法不能正確區(qū)分。

分析：雙縮脲(NH2—CO—NH—CO—NH2)是兩個(gè)分子脲(即尿素)經(jīng)180℃左右加熱，放出一個(gè)分子氨(NH3)后得到的產(chǎn)物。

雙縮脲試劑包括A液和B液，A液是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1 g/mL的氫氧化鈉溶液；B液是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01 g/mL的硫酸銅溶液。雙縮脲反應(yīng)是指在堿性溶液(NaOH提供)中，雙縮脲與銅離子(CuSO4提供)作用形成紫色絡(luò)合物(圖1)的反應(yīng)。因蛋白質(zhì)分子中含有很多與雙縮脲結(jié)構(gòu)相似的肽鍵(—CO—NH—)，所以蛋白質(zhì)都能與雙縮脲試劑發(fā)生雙縮脲反應(yīng)，可以用雙縮脲試劑鑒定蛋白質(zhì)的存在。此方法稱為雙縮脲法。

圖1 雙縮脲反應(yīng)過(guò)程

結(jié)論：檢測(cè)蛋白質(zhì)的試劑是雙縮脲試劑而非雙縮脲。

教學(xué)建議：在本實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)教會(huì)學(xué)生正確區(qū)分雙縮脲、雙縮脲試劑、雙縮脲反應(yīng)和雙縮脲法。知識(shí)擴(kuò)展：具有兩個(gè)或兩個(gè)以上肽鍵的化合物皆可與雙縮脲試劑產(chǎn)生紫色反應(yīng)，如多肽、蛋白質(zhì)、雙縮脲等，而像氨基酸、二肽、尿素等則不能與雙縮脲試劑反應(yīng)。

2 誤認(rèn)為DNA只在細(xì)胞核內(nèi)分布，RNA只在細(xì)胞質(zhì)中分布

“觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布”實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：細(xì)胞核呈現(xiàn)綠色，細(xì)胞質(zhì)呈現(xiàn)紅色。所以有些學(xué)生會(huì)誤認(rèn)為DNA只在細(xì)胞核內(nèi)分布、RNA只在細(xì)胞質(zhì)中分布。

分析：本實(shí)驗(yàn)常用材料為人的口腔上皮細(xì)胞，其DNA分布場(chǎng)所為細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中的線粒體，RNA分布場(chǎng)所為細(xì)胞核、線粒體、核糖體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。實(shí)驗(yàn)所用染色劑為甲基綠、吡羅紅混合染色劑，這兩種染色劑對(duì)DNA和RNA的親和力不同，甲基綠可使DNA呈現(xiàn)綠色；吡羅紅可使RNA呈現(xiàn)紅色。由于在人的口腔上皮細(xì)胞中DNA主要分布在細(xì)胞核內(nèi)，RNA主要分布在細(xì)胞質(zhì)中，所以經(jīng)過(guò)混合染色劑的處理就會(huì)將細(xì)胞核染成綠色，細(xì)胞質(zhì)染成紅色。

結(jié)論：真核細(xì)胞的DNA主要分布在細(xì)胞核內(nèi)，線粒體、葉綠體內(nèi)也有少量的DNA；RNA在細(xì)胞核、線粒體、葉綠體、核糖體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中均有分布，但主要分布在細(xì)胞質(zhì)中。

教學(xué)建議：在本實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，給學(xué)生分析真核細(xì)胞中DNA和RNA分布的場(chǎng)所及其不同的功能。知識(shí)擴(kuò)展：真核細(xì)胞的DNA主要分布于細(xì)胞核中，但細(xì)胞質(zhì)中線粒體與葉綠體內(nèi)也有少量分布；RNA主要分布于細(xì)胞質(zhì)中，但大部分RNA是在細(xì)胞核中合成后被運(yùn)往細(xì)胞質(zhì)的。

3 誤認(rèn)為顯微鏡下觀察到細(xì)胞質(zhì)環(huán)流的方向與實(shí)際方向相反

“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體”實(shí)驗(yàn)最后在顯微鏡下往往觀察到黑藻細(xì)胞質(zhì)的環(huán)流方向?yàn)槟鏁r(shí)針。普通光學(xué)顯微鏡的成像原理是：標(biāo)本經(jīng)物鏡和目鏡二次放大后，形成放大顛倒的虛像。所以有些學(xué)生會(huì)誤認(rèn)為黑藻細(xì)胞質(zhì)的環(huán)流方向也是顛倒的，即為順時(shí)針?lè)较颉?/p>

分析：細(xì)胞質(zhì)環(huán)流是細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)的一種形式，指在液泡發(fā)達(dá)的植物(如黑藻、輪藻、伊樂(lè)藻、麗藻等)細(xì)胞中, 細(xì)胞質(zhì)成薄層沿著細(xì)胞膜以一定的速度和方向循環(huán)流動(dòng)的現(xiàn)象。在環(huán)流過(guò)程中，具有單個(gè)大液泡的細(xì)胞其細(xì)胞質(zhì)常常圍繞著液泡朝一個(gè)方向進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)。雖然標(biāo)本在顯微鏡下呈現(xiàn)的是顛倒了180度且放大的虛像，但是當(dāng)視野再旋轉(zhuǎn)180度后就會(huì)發(fā)現(xiàn)：葉綠體的位置變了，但細(xì)胞質(zhì)環(huán)流的方向卻未發(fā)生任何變化。

結(jié)論：顯微鏡下觀察到細(xì)胞質(zhì)環(huán)流的方向與實(shí)際方向相同。

教學(xué)建議：在本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前先給學(xué)生復(fù)習(xí)顯微鏡成像原理，讓學(xué)生正確區(qū)分顯微鏡的成像與標(biāo)本實(shí)際情況的區(qū)別。知識(shí)擴(kuò)展：在顯微鏡視野下看到的是標(biāo)本放大的虛像，且上下顛倒，左右相反。若將視野中觀察到的黑藻細(xì)胞顛倒180度就可以還原黑藻細(xì)胞中葉綠體實(shí)際的位置和細(xì)胞質(zhì)環(huán)流的實(shí)際方向。

4 誤認(rèn)為發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞其細(xì)胞壁和原生質(zhì)層之間是空氣、水或細(xì)胞液

“植物細(xì)胞的吸水和失水”探究實(shí)驗(yàn)中發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞在顯微鏡下觀察到細(xì)胞壁和原生質(zhì)層之間是無(wú)色透明的。所以有些學(xué)生會(huì)誤認(rèn)為發(fā)生了質(zhì)壁分離的細(xì)胞其細(xì)胞壁和原生質(zhì)層之間是空氣、水或細(xì)胞液。

分析：在植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，由細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和液泡膜組成的原生質(zhì)層是半透性的，而細(xì)胞壁是全透性的。發(fā)生了質(zhì)壁分離的細(xì)胞，外界溶液(常用的是蔗糖溶液)中的溶質(zhì)和溶劑都可以透過(guò)細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞壁與原生質(zhì)層之間的間隙，細(xì)胞液中的水分子也會(huì)透過(guò)原生質(zhì)層出來(lái)進(jìn)入細(xì)胞壁與原生質(zhì)層之間的間隙。

結(jié)論：發(fā)生了質(zhì)壁分離的細(xì)胞其細(xì)胞壁和原生質(zhì)層之間是外界溶液。

教學(xué)建議：在本實(shí)驗(yàn)教學(xué)中給學(xué)生分析細(xì)胞不同結(jié)構(gòu)的滲透性特點(diǎn)，使學(xué)生嚴(yán)格區(qū)分半透性和全透性的不同。知識(shí)擴(kuò)展：發(fā)生質(zhì)壁分離后細(xì)胞壁和原生質(zhì)層之間是實(shí)驗(yàn)所用的溶液和細(xì)胞內(nèi)滲透出的水，所以此處的溶液濃度要比實(shí)驗(yàn)所用溶液濃度略低。

5 誤認(rèn)為抑制紡錘體形成就會(huì)導(dǎo)致著絲點(diǎn)不分裂

“低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化”實(shí)驗(yàn)是用低溫處理植物根尖分生組織，使分生組織細(xì)胞中紡錘體的形成受到抑制，以致細(xì)胞不能繼續(xù)分裂，達(dá)到染色體數(shù)目加倍的目的。有些學(xué)生會(huì)誤認(rèn)為在該過(guò)程中抑制了紡錘體形成而使著絲點(diǎn)不發(fā)生分裂。

分析：低溫抑制紡錘體形成的原因和秋水仙素的作用原理基本相似，都是破壞了紡錘絲的形成(紡錘絲實(shí)質(zhì)為微管蛋白)，而著絲點(diǎn)的分開則是來(lái)自細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的Ca2+的信號(hào)作用，而不是紡錘體牽引的結(jié)果。

結(jié)論：低溫抑制紡錘體形成不會(huì)影響著絲點(diǎn)的分裂。

教學(xué)建議：在本實(shí)驗(yàn)教學(xué)中給學(xué)生分析低溫抑制紡錘體形成的原理，著絲點(diǎn)分裂的原理。知識(shí)擴(kuò)展：低溫會(huì)抑制紡錘體的形成，而導(dǎo)致染色體不能被拉向兩級(jí)。但是低溫不會(huì)影響著絲點(diǎn)的分裂，所以不影響姐妹染色單體的分離和細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目的加倍。

重視與加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力不斷提高，是高中生物學(xué)教學(xué)必須關(guān)注的問(wèn)題。因此，生物學(xué)教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不但要對(duì)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式、教學(xué)方法進(jìn)行大膽的嘗試，更要注意對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)、每一個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行認(rèn)真分析總結(jié)，使高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加準(zhǔn)確化、規(guī)范化。