林瑪莉

（漳州第八中學(xué)，福建 漳州 363000）

例析高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

林瑪莉

（漳州第八中學(xué)，福建 漳州 363000）

以高中生物學(xué)的三個(gè)重要實(shí)驗(yàn)為例，分別從實(shí)驗(yàn)取材、實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等方面提出了創(chuàng)新性改進(jìn)方案，使得實(shí)驗(yàn)操作可行性強(qiáng)，有效提高學(xué)生的探究能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蜕锟茖W(xué)素養(yǎng)。

高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)；改進(jìn)；取材；探究

生物科學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué),十分強(qiáng)調(diào)科學(xué)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)認(rèn)識(shí)形成過程中的作用［1］。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生獲取生物學(xué)知識(shí)的有效手段之一,同時(shí)對(duì)提高學(xué)生的探究能力、創(chuàng)新能力及生物科學(xué)素養(yǎng),具有一般課堂教學(xué)無法替代的作用［2］。

自高中生物學(xué)課程改革以來，人們對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視程度普遍提高。但現(xiàn)行人教版教材中的實(shí)驗(yàn)卻普遍存在取材困難、過程繁瑣等問題；同時(shí)高中生物學(xué)教學(xué)課時(shí)少，也限制了學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與思考的時(shí)間。國(guó)外及港臺(tái)的高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的共同特點(diǎn)是注重研究性與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，不少實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)器材已經(jīng)更新。受此啟發(fā)，筆者對(duì)現(xiàn)行的人教版高中生物學(xué)教材中部分實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。

一、改進(jìn)“比較過氧化氫在不同條件下分解”實(shí)驗(yàn)中過氧化氫酶的取材

幾乎所有的生物機(jī)體都存在過氧化氫酶，特別是植物細(xì)胞的葉綠體、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、動(dòng)物的肝和紅細(xì)胞中，該酶的活性及其所進(jìn)行的酶促反應(yīng)為機(jī)體提供了抗氧化的防御機(jī)理。

人教版教材中的比較過氧化氫在不同條件下分解實(shí)驗(yàn)材料是新鮮肝臟，但其不易研磨充分、研磨液有雜質(zhì)、難以用膠頭滴管進(jìn)行采集，實(shí)驗(yàn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而且研磨后研磨液如果沒有及時(shí)處理的話，研磨液腐爛發(fā)出臭味也會(huì)污染空氣。同時(shí)用肝臟研磨液稀釋比例不好掌握，酶的濃度過高的話，會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)速率過快，不易調(diào)控。

由于植物在生理活動(dòng)過程中也會(huì)產(chǎn)生過氧化氫，植物細(xì)胞中也存在著過氧化氫酶。筆者指導(dǎo)學(xué)生直接研磨植物的葉、果實(shí)等器官，就可得到實(shí)驗(yàn)所需的過氧化氫酶。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，菠菜葉或木瓜的研磨液中過氧化氫酶的含量較高。用菠菜葉或木瓜提取過氧化氫酶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其效果均明顯優(yōu)于3.5%FeCl3溶液。以植物器官替代肝臟做該實(shí)驗(yàn)材料完全可行，且木瓜中過氧化氫酶含量極高。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生還推測(cè)木瓜能消除體內(nèi)過氧化物等毒素，凈化血液，對(duì)肝功能障礙及高血脂、高血壓病具有防治效果與高含量的過氧化氫酶有關(guān)。同時(shí)學(xué)生得出果蔬的抗氧化性、抗衰老、耐儲(chǔ)存能力的大小與過氧化氫酶含量成正相關(guān)的結(jié)論。

二、改進(jìn)“綠葉中色素的提取和分離”的實(shí)驗(yàn)技術(shù)

提取色素時(shí)所加入的無水乙醇易揮發(fā)，實(shí)驗(yàn)時(shí)存在一定安全隱患。為了防止色素被破壞需要加碳酸鈣，同時(shí)還需要二氧化硅才能研磨充分，可見提取步驟繁雜；且過濾要使用尼龍布，現(xiàn)在尼龍布也較難找到。再者，因?yàn)樯匾姽庖追纸?，提取的色素?zé)o法進(jìn)行循環(huán)使用，造成實(shí)驗(yàn)材料的極大浪費(fèi)。另外分離步驟中對(duì)于劃線的“細(xì)齊直”要求較高，往往會(huì)導(dǎo)致分離的色素帶效果不佳。整個(gè)實(shí)驗(yàn)要在一節(jié)課內(nèi)完成也顯得十分倉促。

為此，筆者進(jìn)行了改進(jìn)。①直接使用刀片輕輕刮取菠菜葉片的下表皮葉肉，將剪角后的干燥定性濾紙條沿鉛筆畫線對(duì)折，用于直接蘸取綠葉的色素，待色素細(xì)線干燥后再重復(fù)2-3次。②將層析液倒入燒杯中，將濾紙條輕輕插入層析液中，層析液不能沒及色素細(xì)線，用培養(yǎng)皿蓋住燒杯，等待15分鐘。③取出濾紙條，觀察。

通過改進(jìn)，簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)步驟與操作方法，分離得到色素帶更清晰，并能在一節(jié)45分鐘課內(nèi)完成該實(shí)驗(yàn)，還節(jié)省實(shí)驗(yàn)材料，每位學(xué)生每次只需使用一片菠菜葉，做到人人動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)效率顯著提高。

三、改進(jìn)“環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

“環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”探究實(shí)驗(yàn)是具有代表性的高中生物學(xué)探究實(shí)驗(yàn)，但探究實(shí)驗(yàn)耗時(shí)，難以在一課時(shí)內(nèi)進(jìn)行這類的實(shí)驗(yàn)操作。

影響光合作用強(qiáng)度的因素主要有二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度、光的波長(zhǎng)、溫度和葉齡等。受實(shí)驗(yàn)器材限制，筆者主要針對(duì)二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度和光的波長(zhǎng)等三個(gè)因素進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)①通過選用雪碧等簡(jiǎn)單材料進(jìn)行二氧化碳濃度對(duì)植物光合作用的影響實(shí)驗(yàn)。②通過改變?nèi)~片與燈泡的距離進(jìn)行光照強(qiáng)度對(duì)植物光合作用的影響實(shí)驗(yàn)。③通過利用不同顏色的光進(jìn)行光的波長(zhǎng)對(duì)植物光合作用的影響實(shí)驗(yàn)。

具體實(shí)驗(yàn)操作①取生長(zhǎng)旺盛的菠菜綠葉，用直徑1cm的打孔器打出小圓形葉片80片，注意避開葉脈部分。②用玻璃注射器將葉片中的氣體抽出，并迅速放入裝有清水的培養(yǎng)皿中。③將抽真空后的葉片放入三個(gè)分別裝有200ml清水、20ml雪碧+180ml清水、50ml雪碧+150ml清水的燒杯中，每個(gè)燒杯10片葉片且葉片不重疊。將三個(gè)燒杯放在相同光源下25分鐘。⑤觀察并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。⑥將20片葉片分別放入兩個(gè)裝有20ml雪碧+180ml清水的燒杯中，放置在不同的光照強(qiáng)度下，即與光源的距離10cm、25cm的環(huán)境下25分鐘。⑦觀察并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。⑧將剩下的30片葉片分別放入三個(gè)裝有20ml雪碧+180ml清水的燒杯中，分別放置于用紅色、藍(lán)色、綠色的塑料薄膜包裹的光源環(huán)境下，即光波長(zhǎng)不同的環(huán)境中，放置25分鐘。⑨觀察并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表1 “環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”探究實(shí)驗(yàn)

可見清水中植物幾乎不能進(jìn)行光合作用，20ml雪碧+180ml清水的實(shí)驗(yàn)組其二氧化碳的濃度最為適宜，實(shí)驗(yàn)效果最好。因?yàn)檠┍炭梢蕴峁┒趸际沟弥参镞M(jìn)行光合作用，且雪碧含有蔗糖，但其濃度過高時(shí)，則葉片細(xì)胞部分會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離從而影響了光合作用的進(jìn)行。

此外，還發(fā)現(xiàn)利用圓形小葉片進(jìn)行光合作用的效果非常明顯。也可利用普通的LED燈進(jìn)行不同波長(zhǎng)光對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便易行，實(shí)驗(yàn)效果明顯。通過上述改進(jìn)，大大縮短了該探究實(shí)驗(yàn)的等待過程，克服了無法在實(shí)驗(yàn)室里全程完成以及無法在一課時(shí)45分鐘內(nèi)馬上得出探究結(jié)果的不足。

通過對(duì)現(xiàn)行人教版高中生物學(xué)教科書中實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，有效地搭建實(shí)驗(yàn)教學(xué)的平臺(tái)，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣與生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性，學(xué)習(xí)生物科學(xué)探究的正確方法，逐漸養(yǎng)成良好的科學(xué)思維習(xí)慣與形成“不迷信權(quán)威”的創(chuàng)新意識(shí)，有助于提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。

［1］韓曉.高中生物實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與拓展［J］.中學(xué)生物教學(xué)，2015（6）.

［2］譚雪云.溫度對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)探究與改進(jìn)［J］.實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2015（4）.

［3］曹多仁.高中生物實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的實(shí)例［J］.課程教育研究，2013（9）.

（責(zé)任編輯：陳 欣）