淺談高中生物必修一有關實驗的改進和創新

肖三

摘 ?要：在新課改背景下，高中生物實驗教學秉承著學生綜合能力培養的重要任務，傳統的高中生物實驗教學已經不能滿足當下的高中生物教學了，通過實驗創新，培養高中生的科學精神、創新能力成了實驗教學的重要目標之一，對促進學生全面發展，培養其生物核心素養具有積極意義。通過多年的教學實踐及較多文獻資料的查閱，通過反復實驗驗證，發現教材中一些實驗在實驗材料及實驗操作方面不太合理，需加以改進和創新。該文結合自身的多年教學經驗，提出了幾點有關高中生物學實驗改進和創新的嘗試，以提高實驗教學的可行性、有效性。

關鍵詞：實驗教學 ?改進 ?創新 ?高中生物學

中圖分類號：G633.91 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）06（b）-0084-02

1 ?實驗《檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質》的改進

在人教版高中生物教材必修一的18～19頁中有關于“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”，實驗一般會分別選擇花生子葉、榨好的梨汁和稀釋的蛋清液作為材料，與蘇丹Ⅲ染液、斐林試劑和雙縮脲試劑反應，通過相應的顯色反應分別進行鑒別。這些實驗材料作為鑒定對象本身沒有問題，但容易給學生造成認知誤區：即花生子葉只有油脂，梨汁中只有還原糖，蛋清只含有蛋白質。事實上，這3種生物組織中都含有糖類、脂質和蛋白質，在有機物種類上沒有差異，只是在數量上存在著顯著差異。因此，教師可考慮用全脂奶粉替代上述材料探究其中的脂肪、糖類和蛋白質。另外，也可以在先向學生說明不同的植物器官的細胞中糖類、脂類、蛋白質都有，只是有的富含其中的某一種之后，選取一些實驗效果明顯的實驗材料，如還原糖的檢測中用白心蘿卜或白洋蔥的組織樣液代替容易發生氧化呈褐色的蘋果組織樣液以及成本相對比較高的梨。脂肪檢測的實驗材料可以用植物油或者肥肉替代實驗效果不明顯的花生勻漿及考驗切片技術且耗費時間的花生子葉切片，這樣只需要用膠頭滴管滴1～2滴在濾紙上或者切肥肉，然后再進行其他步驟的操作。蛋白質檢測中可以用熟雞蛋清（ 蛋白質變性后雖然空間結構被破壞了，但是肽鏈間的肽鍵依然存在，使學生進一步理解檢測原理是雙縮脲試劑與肽鍵發生反應）;也可以用白蘿卜汁。

在此實驗的操作過程中，用斐林試劑檢測還原性糖的存在時，操作一般是在盛有50℃～60℃溫水的大燒杯中水浴加熱至煮沸約2min，結果在實驗中得到的是黑色氧化銅沉淀而不是預期的磚紅色的氧化亞銅沉淀的顏色。究其原因是：Cu2O極不穩定，在緩慢水浴加熱的過程中被O2氧化生成CuO;再有，Cu（OH）2在緩慢水浴加熱過程中分解也生成CuO而失去與還原性糖發生氧化還原反應的能力。因此可以改進一下該實驗的實驗條件：快速加熱至沸騰來替代水浴的緩慢加熱，這樣做不僅防止Cu2O被氧化也能防止Cu（OH）2的分解，能夠得到更好的實驗效果。在檢測脂肪時，選擇植物油或肥肉作為實驗材料后，如果將蘇丹Ⅲ染液濃度由0.1%改為0.2%，實驗效果更明顯。

2 ?實驗《觀察DNA和RNA在細胞中的分布》的改進

“觀察DNA和RNA在細胞中的分布”是高中生物學要學習的第二個觀察類實驗，通過實驗觀察，可幫助學生直觀感知細胞中的DNA和RNA的分布情況。但由于染色劑的成本高，并且根據課本提供的化學藥劑和實驗方法很難獲得理想的實驗效果。為此筆者以此實驗為契機，引導學生進行探究性活動，讓他們積極動手、動腦，主動參與，小組間進行討論、交流、合作，最終找到最佳的實驗方案，體驗到科學發現的快樂。

教材中以人的口腔上皮細胞作為實驗材料，學生嚴格按照課本中的操作程序進行實驗，發現明顯達不到實驗效果。筆者以此為契機，激發學生的探究興趣，思考討論以下問題：（1）選用人的口腔上皮細胞為實驗材料，可否簡化實驗步驟？（2）使用洋蔥鱗片也內表皮細胞替代口腔上皮細胞，效果如何？（3）使用不同濃度的HCI溶液處理，怎么樣？（4）分別使用1%的NaHCO3溶液進行沖洗，哪種效果更好？（5）甲基綠吡羅紅染色劑的混染和分染比較，哪一種效果更好？

學生做實驗探究之后，總結出：一般分染法（先用吡羅紅，再用甲基綠）優于混染法;采用1%NaHCO3溶液沖洗比蒸餾水的效果強;用2%的HCI溶液效果更好。最終確定實驗方法如下：

（1）撕取洋蔥內表皮，置于1滴2%HCL溶液中處理2min。

（2）吸水紙吸去HCL溶液，滴加1%NaHCO3溶液，而后吸水紙吸干，重復2～3次，直至不再產生氣泡。

（3）滴加1滴吡羅紅染劑1～2min，吸去染液并滴加蒸餾水，吸水紙吸干。

（4）滴加1滴甲基綠染色劑1min，蒸餾水洗去浮色后蓋片觀察。

3 ?實驗《pH對酶活性的影響》的改進

在必修一的第5章第1節“降低化學反應活化能的酶”介紹酶的特性中涉及到“探究影響酶活性的條件”，此實驗設計斐林試劑來檢測淀粉是否被催化水解為還原性糖，從而驗證不同pH對酶活性的影響。但是在實驗過程中，試管2：新鮮的淀粉酶溶液1mL+5%NaOH溶液1mL+可溶性淀粉溶液2mL，保溫，用碘液檢驗無顏色變化，說明淀粉被水解了。難道在堿性條件下，淀粉酶催化淀粉水解了嗎？不是的，其實在堿性條件下淀粉酶已經失活了。淀粉水解的原因是堿性可作為淀粉水解的催化劑，在NaOH的催化作用下，淀粉快速被水解。試管3：新鮮的淀粉酶溶液1mL+5%HCL溶液1mL+可溶性淀粉溶液2mL，保溫，用碘液檢驗無顏色或紫色。如果保溫的溫度稍高（不影響酶活性，1號對照試管可知），則試管中加碘液呈無色，說明淀粉已被分解。而保溫較低，試管呈紫色。這說明了淀粉在酸性和加熱條件下被水解了。此實驗有諸多的設計不合理的地方，需要重新創新和改進。

創新：探索pH對過氧化氫酶活性的影響。

方法步驟：

（1）取3支潔凈的試管，編號1、2、3，并分別都裝入1mL的新鮮的肝臟研磨液。

（2）1號試管注入1mL的蒸餾水，2號和3號試管分別注入5%NaOH溶液和5%HCL溶液1mL。輕輕振蕩這3支試管，混勻。

（3）3～5min后，在以上的3支試管中都加入2mL3%的H2O2溶液。振蕩搖勻。

（4）觀察比較試管中產生氣泡的多少和快慢。

實驗結果：

1號試管產生氣泡最多，反應劇烈;2號和3號試管產生氣泡很少，幾乎沒有氣泡產生。

4 ?實驗結論

過酸、過堿都會影響過氧化氫酶的活性，只有在適宜的pH值下過氧化氫酶才能發揮催化作用。總之，實驗教學是高中生物教學的重要內容，在新課程背景下教學地位更加凸顯，教師在組織實踐生物實驗教學時，不僅要重視實驗原理和基礎知識的講解，高中生物學教師更應認真思考關于實驗教學的問題，如把更多的實驗主動權交給學生，鼓勵他們將實驗操作與現實生活相銜接，提高實驗教學的實踐性、互動性和創新性，這樣才能更有效地開展實驗教學活動，讓學生形成生物學核心素養，激發學生的科學探究熱情，提升生物課堂效果，使學生真正成為實驗教學最大的受益者。

參考文獻

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