校本課程實驗的開發與案例分析

尹永元 王大慶 鄭媛華 蔡 濤

(廣東省深圳外國語學校 518000)

本校開發的生物學校本課程實驗主要有：①紅細胞凝集實驗的創新改造設計；②檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質；③探究草履蟲溶酶體內pH的實驗；④淀粉酶活性的測定；⑤葉綠體色素的提取、分離及含量的測定；⑥植物呼吸強度的測定；⑦質壁分離法測定植物細胞液滲透壓(勢)；⑧植物多倍體誘導及細胞鑒定。本文將實施和學習方式及有關案例與分析總結如下。

1 校本課程的實施和學習方式

1.1 利用選修課授課 教師通過每周二、周四下午的選修課時間安排活動，在實驗室里講授實驗步驟并當場演示實驗。學生學習理論知識后，并學會各種與實驗相關儀器的操作和原理，為日后的研究性學習和探究性課題奠定基礎，教師在課堂和課后及時給學生相應的評價。

1.2 學生社團活動 充分利用社團活動時間，在實驗室教師的指導下，開設各種與生物學學習相關的實驗活動，生物學社團以“高中生物學創新實驗和實踐活動”教材為藍本，嘗試完成上述的課程實驗，并完成實驗報告，社團干事統計出席率和實驗表現等相關數據。

1.3 科技節活動 每年3月到5月期間為學校的科技節，在科技節期間開展與生物學相關的活動有：生物學探究實驗、梧桐山植物資源調查、生物學攝影比賽、實驗操作比賽和學生撰寫的論文評比等一系列相關的活動。活動期間，教師以校本課程為指導，積極參賽并評獎，讓學生體會生物學創新實驗的樂趣。

1.4 研究性學習 研究性學習課程是學生的必修內容，學生往往能想到很好的探究課題，但缺乏具體的理論指導和實施步驟。校本教材可為學生的很多探究課題提供幫助和指導，可使在研究性學習過程中，同時完成校本課程的實踐，并練習撰寫論文和獲得相關的學分。

1.5 社會實踐活動 學校每年都會組織學生去市農科中心和有關科學研究機構去參觀學習訪問，在社會實踐和參觀的過程中，體會校本課程中相關實驗的原理和應用，加深學生對知識的理解，并體會知識的創新應用的重要性。

2 校本課程實施的案例與分析

2.1 植物細胞滲透壓的測定 關于觀察植物的質壁分離實驗，教材實驗中只是讓學生制作洋蔥鱗片葉外表皮的臨時裝片，并觀察質壁分離和質壁分離復原兩個現象，從而證明原生質層是半透膜。

但對于質壁分離實驗的應用，如驗證植物細胞的死活、測定細胞液的滲透壓等實驗則很難有任何形象的認識。

方法步驟：①用紫色洋蔥鱗片外表皮作實驗材料。②取干燥潔凈的培養皿9套編號，將配好的不同濃度的蔗糖溶液按順序加入培養皿中使成一薄層，蓋好皿蓋備用。③用鑷子剝取紫色洋蔥的外表皮用，大小以0.5cm2為宜。吸去切片表面水分，立即浸入不同濃度的蔗糖溶液中，每一濃度4～5片。④切片在蔗糖溶液中浸泡20～30min，同時記錄室溫，取出放在載玻片上，滴一滴相同濃度的蔗糖溶液，蓋上蓋玻片，在顯微鏡下觀察，確定引起50%以上發生初始質壁分離(即原生質剛從細胞壁的角隅分離)的濃度，每一制片觀察的細胞不應少于100個。如果在兩個相鄰濃度的切片中，一個沒有發生質壁分離；另一個發生質壁分離的細胞數超過50%，則這兩個濃度的平均值為其等滲濃度。檢查時可先從中間濃度開始。⑤記錄實驗所觀察的不同濃度蔗糖溶液的洋蔥表皮的質壁分離情況，測定室溫，估算出洋蔥的等滲濃度，用下列公式計算細胞液的滲透壓(Ps)。所求得的 P 值，即為該溶液的滲透壓，用大氣壓表示，換算成Pa。P=iCRT；P-滲透壓；I-滲透系數(表示電解質溶液的滲透壓為非電解質溶液滲透壓的倍數。例如，蔗糖i=1,NaCl，i=1.8，KNO3，i=1.69)；C-溶液的摩爾濃度 (即所求的等滲濃度)；R-氣體常數=0.082；T-絕對溫度,即實驗時液溫+273(表1)。

表1 測定洋蔥表皮細胞滲透壓記錄表

質壁分離法測定植物細胞液滲透壓這一實驗,不僅可以培養學生的實驗設計能力和動手操作能力，也可以培養學生運用知識和實驗解決實際問題的能力。而且實驗所需要的試劑及儀器都容易獲得，操作也十分簡易。

2.2 植物呼吸強度的測定 生物的絕大多數生命活動都需要消耗能量，這些能量來自于生物體內糖類、脂類和蛋白質等有機物的氧化分解。高中生物學教材只是對酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸的產物進行了定性分析，而不能定量地理解和掌握細胞呼吸強度的量的變化。

方法步驟：①取500 mL廣口瓶一個，加一個帶孔橡皮塞，孔徑大約1cm，供滴定用，平時用一個小玻棒塞緊。瓶塞下面掛一個鐵絲小籃，用來裝植物材料。整個裝置稱“廣口瓶呼吸作用強度測定裝置”。②稱取發芽的綠豆種子5～10 g，裝于小籃子內，將小籃子掛在橡皮塞下方的鉤上，同時加Ba(OH)2溶液20mL于廣口瓶內，立即塞緊瓶塞。每10 min輕輕地搖晃廣口瓶，破壞溶液表面的BaCO3薄膜，以利于CO2的吸收，反應0.5 h(搖晃3次)。③另取廣口瓶一個，以沸水煮死的種子(至少煮10 min)為材料，作為對照。④反應時間到后，小心打開瓶塞，迅速取出小籃子，加入1～2滴酚酞指示劑，立即重新塞緊瓶塞，然后拔出小玻璃塞，把滴定管插入小孔中，用1/22 mol/L的草酸滴定，直到紅色剛剛消失為止。記錄滴定堿液所消耗的草酸溶液的體積。⑤計算呼吸強度(每克組織每小時放出的CO2質量)。(V0―V1)×草酸濃度(mol/L)×CO2的摩爾質量；呼吸強度=植物組織重(g)×時間(h)。其中V0為煮后的種子滴定時所用的草酸溶液的體積，V1為發芽種子滴定所用的草酸溶液的體積(表2)。

表2 呼吸強度測定情況記錄表

通過本實驗學習用滴定的方法精確地測量呼吸強度，并且設置了對照試驗，對學生理解實驗設計和實驗對比有很好的教育意義，使學生實驗技能的掌握也可以起到良好的鍛煉作用。對學生探究大豆、玉米等植物種子的發芽，不同階段呼吸強度等探究性實驗有一個很好的理論支持。

2.3 植物多倍體誘導及細胞鑒定 自然界中，多倍體植物的產生多是適應惡劣的外界環境條件的結果。人工誘導多倍體的方法有物理方面的溫度劇變、射線處理以及化學方面的各種植物堿、麻醉劑、植物生長激素等等。其中較常用且有效的一種方法即是利用秋水仙素進行誘導。秋水仙素的作用是抑制紡錘絲的形成，使細胞有絲分裂中期紡錘絲斷裂或紡錘體形成受到抑制，有絲分裂后期染色體無法移向兩極，結果使細胞中染色體加倍。秋水仙素誘導得到的材料可以通過直接檢查根尖細胞內的染色體數目判斷出是否形成多倍體。

方法步驟：①培養根尖：將大蒜瓣放在盛有清水的培養皿中，讓根部接觸水，在25℃恒溫培養箱中培養，待根尖長到0.5～1cm時備用；②多倍體誘導：將水換成0.15%的秋水仙素溶液，在25℃恒溫培養箱中繼續培養24h左右，至根尖呈鼓槌狀；③固定：誘導24h后，將根尖上殘留的秋水仙素洗凈，將根尖切下，于卡諾氏固定液中常溫固定24h；④保存：將卡諾氏固定液倒出，清水洗兩遍，將根尖上乙酸洗凈，轉存入75%的醫用酒精，4℃保存；⑤解離：固定后的材料用清水洗滌后，用1 mol/L HCl在60℃水浴中恒溫處理5～10 min，然后水洗3次；⑥染色：切取根尖分生組織區，用改良的苯酚品紅染色15 min；⑦壓片：將染色后的材料蓋上再蓋玻片，在蓋玻片上再蓋上兩層吸水紙，用雙面刀片，插到蓋玻片與載片之間的一角，用左手食指壓緊蓋玻片，防止滑動，用右手持解剖針，用針柄輕輕敲蓋玻片，使材料均勻地分散開，然后將刀片輕輕撤出，再用針柄重敲蓋玻片，使細胞分散壓平；⑧鏡檢：鏡檢時先用低倍鏡進行觀察，找到好的視野后再轉用高倍鏡進行觀察。

教材實驗中，通過低溫誘導大蒜或者洋蔥多倍體的形成，但是低溫誘導多倍體的效果不是很明顯，學生很難觀察到多倍體的分裂相，而秋水仙素誘導效果極其明顯，新發出來的根尖膨大呈鼓槌狀，說明染色體已經加倍，取這樣的實驗材料制片觀察，加倍效果十分明顯。