高中生物學高倍鏡的優化操作建議

對比“人教版”初、高中生物學教材中顯微鏡相關的生物實驗，我們發現，初中學段一般使用低倍鏡，而高中學段大部分顯微鏡實驗需要用到高倍鏡。許多高中學生由于對顯微鏡高倍鏡使用的方法不熟練，影響了實驗效果和效率。“工欲善其事，必先利其器”，針對這些情況，筆者通過和生物教師溝通，在老師的指導下設計實驗方案，并反復實施實驗，希望在實驗中，找到一些關于顯微鏡高倍鏡的使用技巧和部分使用高倍鏡的觀察類實驗的改進措施。

一、找出高一生物實驗中與顯微鏡高倍鏡相關的實驗

查閱“人教版”高中生物必修一《分子與細胞》教材，在11個生物實驗中找到如下4個實驗需要使用高倍鏡觀察：①觀察DNA和RNA在細胞中的分布實驗；②用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體實驗；③植物細胞的吸水和失水——植物細胞的質壁分離實驗；④觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂。

二、改進實驗方法，優化實驗教學

在具體生物實驗中，有些實驗材料、實驗器材、操作方法等需進行適當的改進和優化，使實驗效果更加明顯，達到實驗目的，具體如下：

1.蓋玻片替代品——透明膠片。實驗過程中，由低倍鏡換高倍鏡，總會有學生操作不細心壓碎了蓋玻片。蓋玻片本是耗材，損壞并不可惜，但有同學不小心劃傷手和重新實驗是件麻煩的事。有沒有什么材料是薄而透明，卻不易碎呢？偶然看到襯衣包裝盒外層的透明膠片，于是把它剪成相應尺寸（20mm×20mm）的正方形，作為蓋玻片替代品，見右圖。既保證了一定的透明度，又避免了蓋玻片的怕摔易碎的發生。

用透明膠片剪成的正方形

2.材料處理。比如，觀察花生細胞中的脂肪滴，傳統做法是用刀片將泡軟的花生種子做成非常薄切片，很多同學做的切片都太厚，無法觀察，實驗操作難度較大。實驗中我發現用刀片刮下的花生種子的粉末，直接涂在載玻片上，再正常操作，在高倍鏡下的觀察結果非常漂亮。

3.低倍鏡轉高倍鏡總結規律。因操作不規范，找不到物像是高倍顯微鏡使用中常出現的問題。方向、明暗、污點處理、氣泡等問題主要是在初中學段低倍鏡下應該掌握的內容，這里重點講解從低倍鏡轉到高倍鏡過程和之后的一些問題。通過總結規律，老師指導修改后的《高倍鏡使用之歌》：低倍物像中央且清晰，轉動轉換器換高倍鏡，細準調物像大視野小，數碼顯像電腦投影清。

4.“人教版”高中生物學必修一的部分實驗優化案例。

（1）觀察DNA和RNA在細胞中的分布實驗改進方法。操作：實驗中染色效果不好導致實驗失敗，經查閱資料，原因之一在于染色液。單獨使用或先后使用均會導致實驗失敗，兩種染色劑一定要使用混合液染色，才能保證實驗效果顯著。實驗材料也很關鍵：不采用口腔上皮細胞，直接用植物細胞，去掉解離的步驟，直接用甲基綠吡羅紅染色，實驗效果較好。

（2）用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體實驗思考。觀察葉綠體時用水綿和菠菜葉比黑藻和苔蘚效果好，苔蘚類植物有時候不容易找到材料。而觀察人口腔上皮細胞的線粒體時注意滴加的是染液，不再滴加生理鹽水（0.1%的Nacl溶液）。實驗中注意觀察葉綠體為什么不用滴加染液，而線粒體卻需要？因為葉綠體本身帶綠色，在顯微鏡下比較容易找到。觀察葉綠體不用高倍鏡，為什么觀察線粒體需要用高倍鏡？因為線粒體不但小而且無色，在高倍鏡下更容易找到。

（3）植物細胞的吸水和失水實驗改進方法。第一，材料選取：選取細胞較大、質壁分離復原時間短的洋蔥外表皮、紫玉蘭花、杜鵑花、康乃馨、藍紫色牽牛花、馬齒莧等備選。以上材料易于獲取，便于觀察。通過對洋蔥和牽牛花進行的實驗，發現效果都很明顯。第二，方法改進：在實驗的操作中，使用的蔗糖溶液（0.3g/ml）為無色液體，不方便觀察，可利用紅墨水極易溶于水的特點，將紅墨水滴入蔗糖溶液若干滴，使之變成容易觀察的紅色蔗糖溶液。此實驗取材方便、操作簡單、現象明顯、效果顯著，便于學生在家中選取不同的材料嘗試實驗，對比分析出最佳的實驗材料。由此得出結論：植物細胞有顏色時，使用蔗糖溶液做外界溶液；植物細胞無色時，應使用紅墨水加蔗糖溶液。

（4）觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂改進方法。第一，材料選取：常用的材料為洋蔥，通過水培取根尖；通過實驗，我們發現小麥種子放在濕潤濾紙上，放置在培養皿中，生根比洋蔥更方便；也可以選擇綠豆生根，效果比較好。在材料的選取上經濟便捷的當屬小麥種子。第二，高倍鏡中油鏡的使用：觀察分裂中期的細胞，要想看得更清楚，需要用到100倍油鏡，最好是雙筒電子顯微鏡。使用油鏡時切要注意的事項：①先轉開40倍物鏡，在玻片材料中央滴加一滴香柏油，再輕輕轉動到高倍鏡上。②只能輕輕轉動細準焦螺旋。③如果視野偏暗，注意調亮視野，既不能太暗，也不能太亮，避免對眼睛造成傷害。使用時發現好的照片拍照存底，做好記錄。實驗完畢，用擦鏡紙擦拭目鏡鏡頭和物鏡鏡頭。

三、實驗創新應遵循的原則與反思

對生物實驗應遵循一句古語：“知其然，應該知其所以然。”若在實驗過程中對使用儀器工作原理不清楚、對藥品特性了解不深入，就會致使生物實驗具有盲目性，實驗也就失去了使用價值。在實驗過程中有些學生在選擇低倍鏡和高倍鏡時忽略了觀察對象的特性，使儀器的選擇不具備科學性、合理性；一些學生對生物實驗有一種盲目的好奇，忽視了高倍鏡與低倍鏡之間的差異，在實驗中一味選擇高倍鏡或一味使用低倍鏡，這種盲目性是因為學生的好奇心大于求知欲，根本不了解顯微鏡的基本原理，不知道高倍鏡放大倍數大，分辨率高，但所觀察到的實際面積小。倍數越高的顯微鏡，觀察得到的厚度與之成反比，所以高倍鏡適用于局部和細節的觀察，而低倍鏡適用于整體觀察。另外，如果鏡中有污染的花斑或異物，就會影響對微細結構的觀察，清除花斑或異物，也是形成使用能力的一個方面。在實驗過程中若使用低倍鏡觀察得到的圖像不是非常清晰，需要調節準焦螺旋，再觀察得到的圖像就會更加清晰了。只有學生全面了解了顯微鏡的基本操作原理與使用方法，才能在實驗過程中正確使用高倍鏡。

在實驗中，要做到勤于思考、勇于嘗試，善于總結，才是保持實驗創新的最好方法。經過思考與嘗試，對該實驗提出有針對性地改進與創新，也是提升學生探究能力及科學思維品質的有效途徑。在實驗改進和創新中，注意在實驗材料的選取上，遵循經濟易得的取材原則，在實驗操作過程應刪繁就簡。通過改進實驗器材，嘗試不同材料的實驗，體驗思考、創新、實踐帶來的樂趣。