“生物體維持pH穩定的機制”實驗的改進

劉執平　胡亞輝

[摘? ?要]“生物體維持pH穩定的機制”實驗的改進，解決了傳統實驗僅能定性分析而難以準確分析結果的問題。實驗中，用靈敏且能精確記錄數據的pH計取代pH試紙可達到實驗數據的直觀效果;利用數據釆集器等現代技術手段做實驗的定量分析，能給學生留出更多的思考時間，極大地提高了學生的思維能力和科學探究能力。

[關鍵詞] pH穩定;傳感器;實驗;改進

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）29-0094-02

“生物體維持pH穩定的機制”是人教版生物必修3教材第一章的實驗，主要是通過比較加入酸、堿后各種材料pH的變化，思考人體pH變化的機理，提升學生深入研究生命活動規律的意識和科學探究能力。在2017年版《普通高中生物學課程標準》中，“比較水、緩沖液、體液對pH變化的調節作用”被列為應開展的實驗。教材對該實驗的方法和過程都有簡單的描述，但在實際教學中，使用萬用pH試紙的效果并不理想。學生在實驗過程中通過比色得到的pH值往往有很大的誤差，得不到理想的曲線圖。為了強化學生對選擇性必修課程“概念1”的理解，促進學生生物學科核心素養的提升，筆者將數據采集器和pH計引入該實驗。

一、實驗設計思路

將各種材料的pH變化進行對比，發現生物體和緩沖液的pH變化比較小，猜想可能有相似的機制維持著相似的變化。為了能達到實驗數據的直觀效果，本實驗用靈敏且能精確記錄數據的pH計取代粗略估測的pH試紙。

二、 實驗方法和過程

3. 實驗步驟

① 每5人為一小組，每組以自來水、磷酸緩沖液、蛋清稀釋液和黃瓜勻漿為材料進行實驗。

② 用pH計測量并記錄燒杯中自來水的初始值;依次滴加5、10、15、20、25、30滴酸（或堿），記錄pH值。

③分別用磷酸緩沖液、蛋清稀釋液和黃瓜勻漿代替自來水，重復過程②，記錄實驗結果。

④ 以自變量（滴數）為橫坐標，以因變量（pH）為縱坐標，用EXCEL表格將所得實驗數據繪制成曲線圖。

4.注意事項

① 加酸或堿：應逐滴加入，控制加入的滴數，攪拌充分后再用pH計測量，待反應體系穩定后再讀取數據。

②? 實驗安全：HCl和NaOH具有腐蝕性，使用過程中要避免直接接觸試劑。

三、實驗結果及誤差分析

1.實驗結果分析

記錄實驗數據并整理結果，見圖2。

2. 實驗誤差分析

造成實驗誤差的主要原因有：

① 試劑配制過程或量取過程不夠準確。

② 未等到實驗數據穩定就讀取pH值。

③ 實驗儀器（如燒杯或玻璃棒）混用或清洗不夠干凈。

四、實驗方法的改進

用pH試紙測定pH值只能精確到小數點后一位，往往測得的數據不夠精確，且不同的實驗者對比色結果的認識會略有差異，導致所得的pH值曲線圖有所差異，而使用pH計可以直接準確讀出相應數據，并形成更為直觀、準確的曲線圖。這樣可以減少學生整理實驗數據的時間，讓學生有更多的時間去思考實驗中出現的問題，探究更深入的問題，從而提升自身的思維能力和科學探究能力。

五、實驗反思

通過利用pH計和傳感器采集數據，能夠準確、靈敏、快速地改善不同實驗材料的緩沖效果，提高實驗效率，尤其是使得實驗數據的準確性得到了提高;pH計采集到的數據可以精確到百分位，逐漸滴加酸或堿，pH計能采集到靈敏的變化數值，現象明顯。

通過實驗改進，實驗儀器的靈敏度得到了提高，這對學生的動手操作能力提出了有更高的要求，而實驗誤差的產生也與學生的實驗能力密切相關。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 湛茹淇，林莉，楊劍. “生物體維持pH穩定的機制”實驗探究[J]. 中學生物教學， 2015（20）： 50-51.

[2]? 黃婷.使用PASPORT傳感器探究“生物體維持pH穩態的機制”[J]. 中學生物教學，2007（6）： 60-61.

（責任編輯 黃春香）