“生物組織中脂肪的鑒定實驗”優化策略分析與研究

韓莉莉

(甘肅省康樂縣第一中學 731500)

高中生物實驗教學的目的是為了培養學生的生物學科素養，提高學生的實驗探究能力，為學生提供運用理論知識解決實際問題的機會.學生分組實驗的成敗直接影響學生的實驗操作積極性，關系著生物課程學習的效率.在高中生物必修一教材中涉及的學生實驗中接近半數的實驗是需要借助顯微鏡觀察才能完成的.在實驗過程中首先需要提供完好易于操作的顯微鏡，實現實驗教學的高效率還需要教師不斷研究改進生物實驗的材料、用具等.除此之外，運用顯微鏡操作的實驗與投屏等信息技術融合可以大大提高實驗教學的效率，可以有效激發學生的實驗積極性，培養學生的生物學科素養.

“生物組織中脂肪的鑒定”實驗是人教版高中生物必修一“生物組織中還原糖、脂肪和蛋白質的鑒定”中需要借助顯微鏡觀察才能完成的一個實驗，但該實驗無論是從實驗材料選擇還是實驗現象呈現方式方面存在創新改進的地方.為能提高實驗教學效率，培養學生的實驗探究能力，鍛煉學生的實驗操作技能，將信息技術運用于實驗中，大大提高了課堂實驗效率.

下面從實驗材料的改進和顯微鏡圖像呈現方式的創新兩個方面分析優化實驗的策略.

1 實驗材料改進的分析與策略

1.1 教材脂肪鑒定實驗選材的弊端

(1)“生物組織中脂肪鑒定”實驗中選用的材料是花生種子，在實驗開始2h前需要浸泡花生種子，浸泡時間不能太短，花生種子會過硬，導致切片過厚無法觀察；浸泡時間不能過長，花生種子過于酥軟，導致切片無法成型.

(2)實驗中對花生種子進行切片時難度較大，對學生徒手切片技術要求較高，還有實驗時間的限制等因素的影響，花生種子徒手切片步驟需要改進.

1.2 實驗材料的改進策略

基于以上分析，選擇花生種子徒手切片是無法高效完成脂肪鑒定實驗的.經過大量查閱資料和反復的實踐，用花生種子的內膜(一層生物膜)代替花生種子徒手切片可以解決以上問題，可以實現學生當堂完成還原糖、脂肪和蛋白質三種物質的鑒定.

1.3 實驗操作注意事項

一般情況下，選用花生種子內膜進行脂肪的鑒定時，只需要在實驗前兩天浸泡花生種子，不需要考慮浸泡時間過長而影響花生內膜裝片的制取.因為學生首次接觸花生內膜裝片的制備，所以快速掌握技巧很重要.可以將浸泡后的花生子葉從外側不完全切斷，將未切斷的兩部分朝相反方向輕輕撕取內膜.用鑷子夾取少許內膜就可以完成染色和裝片的制作.

2 顯微鏡圖像呈現方式的創新

信息技術與顯微鏡操作技術有效結合可以發揮傳統顯微觀察所達不到的效果.下面從傳統顯微觀察中存在的不足和應用信息技術觀察顯微圖像的優點兩個方面分析創新“生物組織中脂肪鑒定”的實驗.

2.1 傳統顯微觀察中存在的不足

“生物組織中脂肪鑒定”實驗需要利用顯微鏡觀察染色后的脂肪顆粒.本實驗的顯微示意圖沒有出現在教材實驗中，由于染色效果不盡相同，有些學生觀察到的脂肪顆粒是淺橙色的；而有的學生制好裝片后需要等待幾分鐘才能觀察到比較清晰的脂肪細胞；還有的學生觀察到的可能是水泡，這些情況下學生會遇到困惑，無法確定自己的實驗是否成功，觀察到的現象是否為脂肪顆粒.

另一方面顯微鏡下觀察到的脂肪顆粒較小，師生無法同時看到實驗現象，教師無法準確地找到參照物并給予指導分析，大大降低了課堂實驗的效率.

2.2 應用信息技術優化“生物組織中脂肪鑒定”實驗優勢

如今有聯網投屏功能的顯微鏡價格較高，只適合教師使用.很多學校沒有條件為每位學生配置較為先進能投屏和圖像畫面共享的顯微鏡.

(1)“生物組織中脂肪鑒定”實驗中運用手機和電腦以及投屏軟件實現了學生脂肪鑒定實驗現象的電腦投屏，方便學生觀察實驗現象，解決了實驗圖像可見度小，無法觀察到清晰物像的困難，使學生能清楚地觀察到實驗物像，從而很好地達到了實驗目的.

(2)有利于教師及時從手機屏幕或電腦屏幕上快速觀察到學生的實驗進度和實驗結果.幫助教師與學生之間進行無障礙溝通，提供了實驗教學的效率.

(3)增強了實驗教學的趣味性，有利于激發學生科學研究欲望.學生可以利用投屏技術將自己觀察到的顯微圖像第一時間分享給全班同學，能增強學生做實驗的積極性.

2.3 應用信息技術優化實驗的策略

(1)“生物組織中脂肪鑒定”實驗中需要一個筆記本電腦，下載安裝投屏軟件，如“一鍵投影”等可以實現手機和電腦屏幕的互動.

(2)20多部廢棄不用的手機，下載安裝與電腦相同的投屏軟件.在顯微鏡上安裝專用手機架，固定手機.電腦和手機通過同一投屏軟件就可以實現顯微畫面圖像實時互動.

3 信息技術優化實驗教學的拓展應用

高中生物人教版必修教材實驗包括觀察類、探究類、模型建構類.其中必修一共10個實驗，必修二有3個實驗，必修三有6個實驗.共13個觀察探究類實驗中就有7個實驗需借助顯微鏡觀察(見表1).從實驗教學的目標分析，觀察細胞形態、分布的實驗效果較理想，而觀察細胞及細胞內的動態生理變化的實驗現象不清晰，實驗結果不理想.涉及的具體實驗內容及觀察效果的統計見表2.

表1

表2

在以上觀察類實驗中，“使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞”、“用高倍鏡觀察葉綠體和線粒體”等實驗的共同點是觀察對象為細胞或細胞內的細胞器，觀察目標為細胞的形態及細胞器在細胞中的分布.觀察時利用普通光學顯微鏡觀察效果比較明顯.但是受光學顯微鏡分辨率、學生制作裝片的水平等因素的影響，諸如“觀察脂肪在細胞中的分布”、“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”等實驗中觀察效果不是很理想.例如“觀察脂肪在細胞中的分布”實驗中，高倍鏡下脂肪顆粒較少，而且在暗視野下不容易辨別橘黃色的脂肪顆粒.

嘗試利用現代信息技術優化上述觀察類實驗，效果較好.利用手機及投屏技術可以將顯微圖像盡可能放大并投屏在電腦屏幕上，可以清楚地看到多個橘黃色脂肪顆粒、辨別有絲分裂不同時期.在運用信息技術優化“植物細胞的吸水和失水”實驗中可以明顯地觀察到植物液泡體積變化的過程，幫助學生深入理解“質壁分離與復原的原理”.

還有2個鑒定類實驗是必修一教材中“檢測生物組織中糖類和蛋白質”以及“葉綠體中色素的提取與分離”，實驗的難度較小現象明顯，但由于缺少標準實驗結果對照，學生對本小組實驗成功與否，無法做出準確的判斷.應用現代信息技術可將教師的示范實驗結果展示到與顯微鏡連接的顯示屏上，學生可以對照自己的實驗結果，及時做出正確的判斷并尋找實驗失敗的原因.

以上實驗往往涉及裝片的制作及使用顯微鏡觀察裝片等操作步驟，特別是對顯微鏡的使用要求更高.這類實驗要求學生必須了解顯微鏡的成像原理、熟練掌握顯微鏡操作技能、靈活運用顯微鏡操作技巧.顯微鏡基本操作技能是開展相關實驗的基礎，學生經過短期的訓練需要掌握以下要領：

(1)顯微鏡安放在略偏左桌面上.光對好后絕對不能隨意挪動顯微鏡的位置.

(2)對光后，視野中必須是亮白狀態.需要反復對比調試直到最佳狀態.

(3)視野下尋找理想的細胞時，移動裝片遵循“同向原則”，物像是虛像，物像在哪側就往哪側移.

在學生們掌握操作技巧并能熟練操作顯微鏡的情況下，像“觀察植物的吸水和失水”這樣的實驗，要求學生觀察生活狀態下植物細胞質壁分離的過程.運用多媒體技術改進實驗現象顯示的方式，如用數字顯微鏡通過電腦以及大屏幕投影儀展示給全體學生，可以使物像清晰，細胞細微的動態變化過程一目了然.毋庸置疑，高效的生物課堂實驗教學離不開信息技術的協助，實驗與技術相互融合，相互促進才能更有效地開展實驗教學.

通過對“生物組織中脂肪鑒定”實驗的優化，使該實驗難度大大降低，教師準備實驗材料的階段要求降低、學生實驗階段取材操作步驟簡化，實驗成功率高.不僅提高了該實驗的開出率，而且給學生提供了更多的實驗探究的機會，提高了學生的生物核心素養.