多媒體技術在生物實驗中的應用

唐利華

摘要：隨著我國基礎教育課程改革的不斷推進，《普通高中技術課程標準（實驗）》（信息技術）的出臺，現有的信息技術教材必須以《課標》為依據重新編寫，本文從信息技術課程的性質，教材的編寫思路，以及教學建議和教學評價四個方面，結合自己在教學中的實踐及新的試行大綱及《課標》研究，對《信息技術》教材的建設作一些論述，并提出一些見解和看法。

關鍵詞：信息技術;教材建設;課程指導綱要;課標;教學模式;教學評價

考試說明對學生要求：

（1）能獨立完成“生物知識內容表”所列的生物實驗，包括理解實驗目的、原理、方法和操作步驟，掌握相關的操作技能，并能將這些實驗涉及的方法和技能進行綜合的運用。

（2）具備驗證簡單生物學事實的能力，并能對實驗現象和結果進行解釋、分析和處理。

（3）具有對一些生物學問題進行初步探究的能力，包括運用觀察、實驗與調查，假說演繹、建立模型與系統分析等科學研究方法。

（4）能對一些簡單的實驗方案做出恰當的評價和修訂。

一、實驗設計的類型

開放型：

只給出課題，自選材料、試劑、用具等，設計實驗方案。

限制型：

給出課題、原理、材料、試劑、用具等，設計實驗方案。

改進型：

分析所提供的實驗方案，對其中的不完善之處提出改進方案。

二、實驗方案的內容

①實驗名稱：是關于一個什么內容的實驗。

②實驗目的：要探究或者驗證的某一事實。

③實驗原理：進行實驗的科學依據。

④材料器具：

⑤實驗步驟：

⑥結果與結論：

三、實驗設計的基本原則

（一）科學性原則

是指實驗目的要明確，實驗原理要正確，實驗材料和實驗手段的選擇要恰當，整個設計思路和實驗方法的確定都不能偏離生物學基本知識和基本原理以及其他學科領域的基本原則。

例1：觀察細胞的有絲分裂。

本實驗課題的核心概念為有絲分裂，實驗材料為分生區細胞，實驗試劑為堿性染料，觀測指標為染色體的形態位置。

實驗原理可寫為： 有絲分裂 常見于根尖、芽尖等分生區細胞。染色體易被堿性染料（ 如龍膽紫溶液或醋酸洋紅液） 著色，觀察各個時期細胞內染色體的形態位置，就可以判斷各個時期。

例2：觀察 DNA 和 RNA 在細胞中的分布

本實驗的關鍵詞為 DNA、RNA 和分布。所用的試劑有甲基綠，吡羅紅和鹽酸。書寫原理時著重寫實驗試劑的選擇依據。

實驗原理寫作： 甲基綠和吡羅紅兩種 染色劑對 DNA 和 RNA 的親和力不同，甲基綠使DNA呈現綠色，吡羅紅使RNA呈現紅色，利用甲基綠和吡羅紅混合染色劑將細胞染色，可以顯示DNA和RNA在細胞中的分布。鹽酸能夠改變細胞膜的通透性，加速染色劑進入細胞，同時使染色體中的DNA與蛋白質分離，有利于DNA與染色劑結合。

例3：探究酵母菌細胞呼吸的方式

實驗用到的主要試劑有石灰水或溴麝香草酚藍水溶液液、重鉻酸鉀。其試劑作用和反應結果即為實驗原理的主要內容。

實驗原理為：? 酵母菌屬于兼性厭氧菌，在有氧條件下，產生二氧化碳和水，在無氧條件下，產生酒精和二氧化碳。二氧化碳遇澄清石灰水變混濁，也可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃。在酸在酸性條件下酒精遇橙色的重鉻酸鉀溶液變成灰綠色。

驗證探究類實驗的原理書寫時，難度較大，變化較多，但其共同點均圍繞自變量展開。

其實驗原理模式為： 結論 + 自變量的作用

①實驗材料選擇的科學性

根據實驗目的和實驗原理選擇恰當的實驗材料，是保證實驗獲得預期結果的關鍵因素之一。

孟德爾選用自花傳粉的豌豆作為雜交實驗材料，以及“植物細胞的質壁分離和復原實驗”選用紫色洋蔥作為實驗材料都是經典的成功選材的范例。

注意操作細節合理性：

②溶液或培養基滅菌后是否要冷卻后使用？

③使甲狀腺制劑、胰島素、生長激素進入動物體內的方法應如何操作？是飼喂，還是注射？

④不同的情況下要合理地選用不同的水。如：清水、涼開水、蒸餾水、生理鹽水等等

（二）單一變量原則

在實驗設計中僅僅改變實驗中的某一項變量，其它因子不變，在此條件下，觀察、研究該變量對實驗材料和實驗結果的影響。

實驗中要做到“單一變量”，應注意等量的原則

①生物材料要相同

即所用生物材料的數量、質量、長度、體積、來源和生理狀況等方面特點要盡量相同或至少大致相同。

②實驗器具要相同

即試管、燒杯、水槽、廣口瓶等器具的大小、型號、潔凈度等要完全一樣。

③實驗試劑要相同

即試劑的成分、濃度、體積要相同。尤其要注意體積上等量的問題

在上述實驗中，為了使實驗結果準確可靠，實驗時會在每一個生長素類似物濃度下同時處理多根插條，計算在該濃度下插條生根的平均值或平均生根長度，這種通過平均值作為實驗結果的實驗也是平行重復實驗。并不是每一個生物學實驗都會用到平行重復原則

四、解題策略

例：植物葉片表皮上分布有大量的氣孔，氣孔結構如圖所示。當組成氣孔的細胞（保衛細胞）吸水后，會膨脹變形，氣孔開啟;反之細胞失水收縮，氣孔關閉。以放置一小段時間的菠菜為材料設計一個實驗，證明氣孔具有開啟和關閉的功能。

要求寫出：

實驗材料與主要用具：

實驗步驟：

預測實驗結果并作出解釋：

（一）審題——分析理解能力（ 三明確 ）

（1）實驗目的

弄清是驗證性實驗還是探究性實驗

a.探究性實驗：指實驗者在不知曉實驗結果的前提下，通過自己實驗、探索、分析、研究得出結論，從而形成科學概念的一種認知活動。

b.驗證性實驗：指實驗者針對已知的實驗結果而進行的以驗證實驗結果、鞏固和加強有關知識內容、培養實驗操作能力為目的的重復性實驗。

實驗目的：證明氣孔具有開啟和關閉的功能。

（2）實驗原理

原理的來源

來自題干b.課本中的相關知識

通過解讀題干或聯想課本相關知識來獲取。

題中原理：保衛細胞吸水會膨脹變形，氣孔開啟

保衛細胞失水會收縮變形，氣孔關閉

課本原理：滲透作用原理

外界溶液濃度<細胞液濃度，細胞吸水

外界溶液濃度>細胞液濃度，細胞失水

（3）變量

①因變量：

隨自變量的變化而變化的變量。但因變量有時不能直接觀察到，要選擇一個觀測指標。

②無關變量：

除自變量以外存在的對實驗結果有影響的變量

（二）解題——語言表達能力 （三環節 ）

（1）選擇實驗材料用具

①生物實驗題中已提供實驗材料和用具

主要分析“有什么用？”、“怎么用？”一般應全部用上，不可遺漏，除非這道實驗題是讓你“選擇使用”。

①自行確定實驗材料和用具

a.實驗材料要恰當

b.實驗用具要科學

根據實驗步驟，遷移運用教材相關實驗中的實驗用具

如：臨時裝片制作與觀察

實驗材料與主要用具：

菠菜、清水、濃鹽水、蓋玻片、載玻片、顯微鏡、吸水紙、

滴管、鑷子等。

（2）明確實驗設計步驟

①分組編號

②設置自變量

③交代因變量（或觀測指標）

注意：答題——簡明、準確組織語言文字

①編號描述

如：凡實驗中涉及到兩組或兩組以上，所用器材需用1、2、3……或A、B、C……或甲、乙、丙……等加以編號便于區分。

②實驗步驟分步描述并加以編號（一般不宜連續描述）

如：第一步……。

第二步……。

……

③在量上難以做到準確的量化描述，應盡可能用“定性”的語言表達。

如：“一段時間”、“適宜的溫度”、“適量的”、“一定量的”等。

④敘述中盡量要用規范的實驗術語，不能用含糊的口語

“等量的”不宜說成“一樣多的”;“振蕩”不宜說成“晃動”“搖動”等等。

實驗步驟：①取菠菜葉，用鑷子剝取表皮。在載玻片上滴一滴清水，將表皮放入清水中，蓋上蓋玻片，制成臨時裝片。

②將臨時裝片放在顯微鏡的載物臺上，先用低倍鏡下找到氣孔，移到視野中央，再換高倍鏡進行觀察，記錄觀察到的氣孔狀態。

③在蓋玻片的一側滴上濃鹽水，在另一側用吸水紙吸取蓋玻片下的液體，反復幾次。

④觀察氣孔的變化，并做記錄。

（3）預測實驗結果及結論（注意結果與結論的區別）

預測實驗結果并作出解釋：在清水中氣孔應開啟。因為當細胞液濃度大于細胞外溶液濃度時，保衛細胞吸水膨脹變形，氣孔開啟。

在濃鹽水中氣孔應關閉。因為當細胞液濃度小于細胞外溶液濃度時，保衛細胞失水收縮，氣孔關閉。

參考文獻：

[1]朱正威，趙占良。普通高中課程標準實驗教科書.北京.人民教育出版社

[2周廣密 生物實驗題-題型特點與解題思路 中學生物教學，2012（4）：54