例談高中生物實驗教學的改進

何小彪

摘 要 結合實驗教學經驗，以人教版高中生物教材為例，對教材中的系列實驗進行了改進。通過系統的改進，使生物實驗現象更明顯、材料更節約、過程更安全、設計更綠色。

關鍵詞 高中生物 實驗教學 實驗改進

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

由于不同的省、市和地區由于所處的地理環境、實驗室條件等因素的差異，對高中生物實驗的開發不盡相同。普通高中的生物教師在積極組織學生開展實驗的同時，還應該努力地對實驗進行改進，以增加自己學校生物實驗課的開展率。筆者在實驗準備和實驗教學的過程中，通過多次的嘗試與總結，遵循使實驗現象明顯化、材料節約化、過程安全化和設計綠色化的思路，對高中生物部分實驗進行了改進。

1 實驗現象明顯化

在高中生物教材中，有很多實驗都是要通過觀察實驗現象得出結論。實驗現象是否明顯關系到實驗結論的準確性甚至正確性。所以實驗改進時，應該盡量讓實驗現象變得更明顯。筆者從以下方面進行了嘗試。

1.1 增添對比材料

例如“用高倍顯微鏡觀察葉綠體”實驗，經常選用菠菜葉或黑藻葉作為實驗材料，通過對多種材料試驗，發現水綿的葉綠體呈螺旋帶狀且體積較大。在本實驗中如果增添水綿作對比，會使實驗現象更加明顯。此外，通過對不同材料葉綠體的對比觀察，還會使學生們更意識到葉綠體的形狀不僅僅是橢球形或球形，從而拓展了他們的知識面。

1.2 替換實驗藥品

例如“綠葉中色素的提取”實驗，在研磨綠葉碎片時要加入CaCO3保護色素。由于CaCO3難溶于水，在色素提取液中就會有CaCO3白色粉末存在，影響實驗效果。而Na2CO3同樣具有保護葉綠素的作用，且易溶于水，如果用少許Na2CO3替換CaCO3，會使實驗現象更加明顯。Na2CO3在生活中也容易尋獲（如堿面）。

1.3 增添實驗藥品

例如“DNA的粗提取與鑒定”實驗，經常用二苯胺試劑在沸水浴條件下觀察是否會變藍來鑒定DNA的存在。通過查閱資料發現，在二苯胺試劑使用前滴加幾滴乙醛可以提高反應的靈敏度，會使實驗現象更加明顯。改進后的試劑配制：體積分數為0.2%的乙醛溶液和二苯胺試劑按照體積比1∶100進行混合。通過對試劑的改進，可以提升學生配制溶液的能力，促進實驗操作能力的提高。

2 實驗材料節約化

在倡導素質教育的新課標背景下，教師更應該在日常教學中給學生滲透節約的理念。在高中生物實驗教學中，教師可以改進教材實驗，努力使實驗材料更節儉、實驗器材更簡化、實驗藥品更廉價。

2.1 材料方面

例如“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”實驗，經常選用洋蔥作為實驗材料，通過對比試驗，發現大蒜的尋獲更不容易受季節影響。大蒜比洋蔥更容易生根，而且生根量比洋蔥多，本實驗如果選用大蒜為材料既能夠節省開支又方便實驗的開展。

2.2 器材方面

例如“綠葉中色素的分離”實驗，教材中介紹用毛細吸管畫濾液細線，筆者發現：學生在畫線時毛細吸管容易弄破，損耗嚴重；破損的毛細吸管容易劃破濾紙，甚至劃傷手。通過對毛細吸管、牙簽、載玻片、蓋玻片和小楷毛筆等畫線工具進行對比試驗，發現用小楷毛筆效果好、損耗小，可重復使用，解決了毛細吸管浪費嚴重的問題。同時改用小楷毛筆之后不會產生玻璃碎片，教師就不用擔心學生手被劃傷。

2.3 藥品方面

例如“影響酶活性的條件”實驗，經常用α-淀粉酶和可溶性淀粉溶液來探究溫度對酶活性的影響。但是α-淀粉酶成本高，甚至很多縣級高中也不容易買到。通過對比試驗，發現改用唾液淀粉酶來做實驗，也會得到同樣的效果。這樣改進之后，藥品的成本幾乎為零，為學校節省了資金，同時培養了學生的節儉意識。另外，改進實驗后，學生可以用自己的唾液淀粉酶作為實驗藥品，大大激發了學生的興趣。

3 實驗過程安全化

教師不但要組織學生做好一個個的實驗，更要在實驗準備和開展過程中給學生做好安全防范教育。高中生物實驗室中常見的安全問題有割傷、燙傷和中毒。

3.1 防割傷

例如“檢測生物組織中的脂肪”實驗，一般要用雙面刀片切割花生子葉，因為雙面刀片兩面都有刀刃，且非常鋒利，所以學生在開展本實驗時就容易割傷手。通過實踐發現，在實驗開始前讓每個學生準備一支寫完的中性筆芯，剪下約3 cm的一段，將其縱向劃開，然后讓學生把它套在雙面刀片的其中一側。這樣，在做切片時就可以避免割傷手指。運用寫完的中性筆芯改進實驗還實現了廢物再利用，體現了實驗的綠色化。

3.2 防燙傷

例如“檢測生物組織中的還原糖”實驗，要用酒精燈給大燒杯加熱以便給試管提供水浴環境。因為酒精燈的火焰顏色不明顯，三腳架經酒精燈加熱后會變得很燙，所以學生在做本實驗時容易被酒精燈火焰和三腳架燙傷。建議將加熱裝置統一改成電飯煲，一個容下60支試管的電飯煲可以滿足全班學生實驗的要求。這種改進大大降低了酒精燈的使用，節約了實驗材料。

3.3 防中毒

例如“綠葉中色素的提取和分離”實驗，提取時經常用到丙酮，分離時用由20份石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成的層析液。因以上幾種有機溶劑都有毒，所以可以在試劑方面進行改進：提取色素時用無水乙醇來代替丙酮，分離色素時用93號汽油來代替層析液。對普通高級中學來說，這兩種試劑更容易尋獲。

4 實驗設計綠色化

有些生物實驗在開展過程中會產生廢液。目前，仍有不少學校在實驗完成后將廢液直接倒入下水道，造成嚴重的污染。如果用綠色環保的思路對這些實驗進行改進，可以幫助學生形成人與自然和諧相處、共同發展的理念，培養學生防治污染、保護環境的責任感。

4.1 合理替代藥品，阻止污染產生

例如“細胞大小與物質運輸的關系”實驗，在實驗中要用到NaOH。NaOH是強堿，具有腐蝕作用，所以本實驗產生的廢液會對環境造成污染。通過對比試驗發現，使用紅墨水代替NaOH實驗效果良好，能有效阻止污染產生。

4.2 廢液正確處理，防止污染擴散

例如“探究酵母菌細胞呼吸的方式”實驗，要用酸性重鉻酸鉀溶液檢測酒精的產生，重鉻酸鉀溶液中的鉻元素為正六價，毒性較強，是公認的致癌物。如果將廢液直接倒入下水道會嚴重污染環境，所以應該對廢液進行嚴格處理。在中學實驗室建議用“還原沉淀法”對酸性重鉻酸鉀溶液進行處理，使六價鉻還原為三價鉻，三價鉻毒性較弱，是一種人和動物必需的微量元素。具體操作為：向酸性廢液中加入還原劑（如FeSO4、Na2SO3或Fe等），可以將Cr6+還原成Cr3+，再加入氫氧化鈉或石灰水，使其在堿性條件下生成氫氧化鉻沉淀，從而去除鉻離子。這種處理辦法還能中和廢液中的酸，也是防止酸污染的一條途徑。

4.3 適當輔助教學，盡量避免污染

例如“電泳”實驗，經常要用到SDS（十二烷基硫酸鈉）和聚丙烯酰胺等，其中SDS和聚丙烯酰胺的單體丙烯酰胺都屬于急性毒性物質。對于高中生而言，這類實驗最好改用多媒體來輔助教學，如將實驗的具體操作過程做成交互式課件，由教師來模擬操作以達到實驗教學的目的。這種輔助的辦法還可以解決許多普通高中沒有硬件條件完成這類實驗的困難。

總之，新課標高中生物實驗準備時材料和藥品的選擇、實驗開展時方法和程序的設計都可以進行改進。通過廣大教師對生物實驗的改進，相信高中生物實驗會變得更明顯、更節約、更安全、更綠色。