《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱為“2020年修訂版課標”）中強調(diào)，生物學學科核心素養(yǎng)是學生在生物學課程學習過程中逐漸發(fā)展起來的，在解決真實情境中的實際問題時所表現(xiàn)出來的價值觀念、必備品格與關鍵能力，是學生知識、能力、情感態(tài)度與價值觀的綜合體現(xiàn)[1]。要落實生物學學科核心素養(yǎng)最好的方式就是實踐，高中生物學學生實驗就是進行實踐最方便易行的方式，因而，在高中生物學的教學中，實驗教學是非常重要的一項教學內(nèi)容。對相關學生實驗可行性的探究，是對生物學學科核心素養(yǎng)落地的一種探索，也是新教材、新高考、新課程（以下簡稱“三新”）的要求。

“低溫誘導植物細胞染色體數(shù)目的變化”是人教版必修2第5章第2節(jié)染色體變異的學生實驗，在多年的實際教學中，筆者學校從未開展過該實驗。2021年秋季甘肅省開始使用新教材，筆者發(fā)現(xiàn)該實驗在修訂教材中依然存在，且放置在了探究實踐類實驗中。那么，為什么舊教材實行期間該實驗一直未開展？新教材修訂后的實驗可以開展嗎？為了更好地落實“三新”教育，筆者就該實驗的可行性，結合新舊教材進行了探究。

在舊教材教學期間，筆者在實驗準備中發(fā)現(xiàn)，該實驗存在實驗現(xiàn)象與教材所描述不同甚至相反的情況，因而導致在教學實際中無法向?qū)W生解釋的情況，還可能造成學生理解混亂的情況;此外實驗操作煩瑣，實驗時間長，而實驗操作步驟與根尖細胞有絲分裂實驗類同，因而，筆者學校采取了不開展該實驗的措施。據(jù)調(diào)查，周邊學校此實驗開出率并不高。在2019年版人教版必修2教材中，筆者發(fā)現(xiàn)新教材對該實驗進行了修訂，那么修訂后的該實驗能夠順利開展嗎？能否達到預期的教學效果呢？為此，筆者進行了新教材此實驗開展的可行性研究。

一、新舊教材實驗要求的對比

（一）實驗原理的變化

該實驗的原理舊教材（普通高中課程標準實驗教科書）中是這樣描述的：進行正常有絲分裂的植物分生組織細胞，在有絲分裂后期，染色體的著絲點分裂，子染色體在紡錘絲的作用下分別移向細胞兩極，最終被平均分配到兩個子細胞中。用低溫處理植物分生組織細胞，能夠抑制紡錘體的形成，以致影響染色體被拉向兩極，細胞也不能分裂成兩個子細胞，于是，植物細胞染色體組數(shù)目發(fā)生變化[2]。2019年版新教材刪去了有絲分裂后期現(xiàn)象的描述，直接從低溫作用原理說起，簡潔明了。

（二）實驗材料及試劑的變化

（三）方法步驟的變化

實驗步驟的變化主要出現(xiàn)在第一步，與舊教材相比，新教材首先將實驗材料在冰箱冷藏室（4℃）放置了一周，之后再進行生根處理，待根長至1cm左右，進行低溫誘導，誘導培養(yǎng)時間為48～72h。

二、實驗可行性探究及現(xiàn)象分析

（一）舊教材實驗條件可行性驗證

筆者于教學過程進行中，開展了兩次該學生實驗。第一次實驗在學生實驗室進行，教研組教師在實驗室培養(yǎng)洋蔥根尖，待長到1cm以后，將其放置到4℃的冰箱，誘導培養(yǎng)36h。之后按照教材實驗操作程序進行觀察，未見明顯實驗現(xiàn)象。教研組內(nèi)教師分析原因，發(fā)現(xiàn)應該是低溫處理洋蔥根尖時未關注到洋蔥根尖旺盛有絲分裂的時間為上午十點到下午兩點，進而導致低溫并未起到誘導作用，從而導致實驗失敗。

第二次實驗選擇在家庭冰箱進行低溫誘導，材料處理36h后，在分裂旺盛的時間段內(nèi)進行固定制片觀察。此次實驗看到了細胞較為規(guī)則的分裂相，但是誘導加倍的結果無法明確區(qū)分，因為顯微鏡下染色體的計數(shù)并不清楚。筆者采用學校為教師配備的Motic顯微鏡進行觀察，仍然存在此類問題。學生使用的普通光學顯微鏡更是無法分清不同的染色體，從而無法實現(xiàn)計數(shù)和結果分析。

基于以上實驗，筆者進行分析，發(fā)現(xiàn)舊教材該學生實驗在實際教學過程中開出率低的原因有以下幾個方面。

1.36h處理時間，學生實驗不好操作。面對大量的教學班，實驗材料的處理量很大，同時要滿足10：00-14：00旺盛分裂期操作更難，加上不同教學班學生上課時間有限，基本無法保證正常教學。

2.學生實驗條件不夠，顯微鏡的放大倍數(shù)不夠，染色體數(shù)目很難數(shù)清。

本校為省級示范學校，最好的顯微鏡下也數(shù)不清染色體條數(shù)，更無法清楚比較常溫實驗和低溫處理兩次實驗的差異。

3.此實驗主要操作雷同觀察根尖細胞有絲分裂實驗，在具體實驗操作中意義不大，且實驗效果不好，因而該實驗開出率很低。

（二）新教材變化的目的及有效性分析

新教材刪去了大蔥這一實驗材料，并以大蒜為主要實驗材料，這是因為大蒜較洋蔥生活中更常見，易購買，新生根尖培養(yǎng)較容易，根尖細胞分裂旺盛，是該實驗的最佳材料[3]。生根實驗開始前將大蒜在冰箱冷藏室放置一周，這在舊教材中沒有。新教材增加這一操作步驟的原因是大蒜正常情況處于休眠期，低溫處理的目的是為了打破休眠期，讓大蒜更好地生根。

此外，待根長出1cm左右放進冰箱冷藏室進行低溫誘導的時長改為48～72h，這與筆者之前根據(jù)舊教材完成的實驗相對比，延長了誘導時間，保證在后期的觀察中能夠看到發(fā)生加倍的染色體。新教材這樣修改的原因在于，大蒜正常的細胞周期是24h，而低溫誘導干擾前期紡錘體的形成，使細胞周期停留在前期，只有細胞分裂進入第二個周期的中期時才能看到加倍的染色體，也就是說至少要36h。但要注意的是低溫干擾紡錘體形成的同時，也抑制了酶活性，細胞周期必然延長，因而，低溫誘導時長改為48～72h更為合理、有效[3]。

新教材實驗中染色體染色劑重新使用龍膽紫，與該染色劑使用方便、簡單，染色效果較好有關。舊教材的改良苯酚品紅溶液雖然染色效果好，但是配置過程復雜，對于高中生物學的學生實驗來講，增大了實驗開設的難度，因而改為龍膽紫，實驗的可行性更強。

三、實驗可行性及必要性分析

對比新舊教材關于該實驗的要求變化，結合筆者實際實驗操作的結果，另外參考相關資料，筆者認為，“低溫誘導植物細胞染色體數(shù)目的變化”實驗在實際教學中存在操作難度大、成功率低、可行性較差的現(xiàn)狀。雖然新教材針對舊教材之前存在的低溫誘導的時長不準確和解除休眠、利于生根等方面做了相關的改進。但是開設依然存在困難，主要原因如下。

（一）實驗要求的材料處理的時間較長

為了解除大蒜休眠，先在冰箱冷藏室進行一周的低溫處理，然后室溫（25℃）培養(yǎng)不定根，大約三到四天，培養(yǎng)不定根至1cm左右時，放置冰箱冷藏室誘導培養(yǎng)48～72h。大多數(shù)學校無專職實驗員，教師基于教學實際情況，完成此項任務，存在時間上的困難。

（二）教學班多，學生多，實驗材料不易準備

筆者所在學校為一所省級示范性高中，一般一個年級的教學班級在十個左右，每班50人左右，一次實驗組織，需要的實驗材料較多，需要充足的時間來準備，否則就會影響實驗效果。

（三）卡諾氏液的使用

在新舊兩個版本的教材中都提到了卡諾氏液的使用，它的作用是固定細胞分裂相?？ㄖZ氏液是無水酒精：冰醋酸=3∶1配制的，主要作用是迅速殺死細胞，從而達到固定細胞分裂相的目的。我們知道解離液也有殺死細胞的作用，所以高中進行實驗時一般會簡化實驗步驟，而不使用卡諾氏液。但是卡諾氏液滲透力強能迅速穿透細胞將其固定，并維持染色體結構的完整性，還能夠增強染色體的嗜堿性，達到優(yōu)良的染色效果。所以要想實驗達到良好的效果，最好先用卡諾氏液固定實驗材料再進行制片，以達到良好的觀察效果[4]。這就增加了實驗操作的復雜程度，提高了實驗開設要求。

（四）從培養(yǎng)學生實驗探究能力角度來看

該實驗與根尖細胞有絲分裂實驗操作步驟相似，主要的區(qū)別在于低溫誘導處理，包括解除休眠和誘導染色體數(shù)目加倍，但是根據(jù)教學實際，這兩項實驗學生基本不能操作，且操作的實際意義不大。此外，根尖細胞有絲分裂實驗的操作足夠讓學生熟悉該類型實驗的操作過程以及顯微鏡下染色體的觀察。因而筆者認為，該實驗在培養(yǎng)學生實驗探究能力方面的意義不大。

綜上所述，低溫誘導植物細胞染色體數(shù)目加倍的實驗，在新教材修訂以后，實際教學開設的可行性并未提高。但是，若要加強“三新教育”的實效，落實生物學學科核心素養(yǎng)，在實驗條件允許的學校還是建議開設，可以由教師進行前期的材料準備，進一步摸索實驗條件，進而保證實驗的效果。若是實驗條件不允許全員開設，可以組織部分學生進行興趣小組探究，錄制為微課視頻，教學時進行展示、分享，或也能達到落實學科核心素養(yǎng)、培養(yǎng)學生實驗探究能力的目的。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017版）[M].北京：人民教育出版社，2018：5.

[2]課程教材研究所.生物課程教材研究開發(fā)中心生物（必修1）[M].北京：人民教育出版社，2007.

[3]張興蓮.潘寧.“低溫誘導植物染色體數(shù)目變化”的實驗探究[J].中學生物教學，2011（7）：45.

[4]張韶杰，周俊芳.教材中染色體觀察類實驗對比分析[J].中學生物教學，2019（11）：48.

作者簡介：王靜（1982—），女，漢族，甘肅蘭州人，本科，蘭州市第五十九中學生物教師，中小學一級教師，研究方向：高中生物學教學研究。