探索高中生物實(shí)驗(yàn)改進(jìn)研究

1、團(tuán)隊(duì)研修教案一探索高中生物實(shí)驗(yàn)改進(jìn)研究團(tuán)隊(duì)活動(dòng)記錄1.課題的提由生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生獲取生物知識(shí)的最有效手段之一，同 時(shí)在對(duì)學(xué)生整體素質(zhì)的提高方面，也起到了非實(shí)驗(yàn)教學(xué)無(wú)法 替代的作用。現(xiàn)行的生物課本中安排的生物實(shí)驗(yàn)仍有不少的 遺憾，如：實(shí)驗(yàn)方法陳舊，跟不上時(shí)代發(fā)展等。翻看國(guó)外及港臺(tái)的中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，其中我們教師大學(xué)時(shí)代才接觸 到實(shí)驗(yàn)有很多，如果蠅的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)、利用小白鼠的多種實(shí)驗(yàn)、 蛋白質(zhì)的雙縮尿試驗(yàn)、還原糖的斐林試劑實(shí)驗(yàn)等等，且實(shí)驗(yàn) 更注重研究性與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，不少的實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn) 器材已經(jīng)更新。反觀我們的實(shí)驗(yàn)教材，確實(shí)有一種跟不上時(shí) 代發(fā)展的感覺(jué)。所以應(yīng)從實(shí)驗(yàn)教材的改革入手，做些適應(yīng)當(dāng) 前

2、素質(zhì)教育要求的必要調(diào)整，遵循“以學(xué)生發(fā)展為本”的原 則。高中生物新教材中增添了許多實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，意在通過(guò)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、科技創(chuàng)新能力以及探索科學(xué) 知識(shí)的方法技巧，這非常好也非常必要。但在教學(xué)過(guò)程中， 通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)教材中一些實(shí)驗(yàn)操作不太合理，需 加以改進(jìn)和創(chuàng)新。2、研究的目的與理論依據(jù)生物科學(xué)和其他自然科學(xué)一樣，本質(zhì)上是實(shí)驗(yàn)科學(xué)。實(shí)驗(yàn) 教學(xué)是生物學(xué)教學(xué)的基本形式之一，課程標(biāo)準(zhǔn)所倡導(dǎo)的探究 性學(xué)習(xí)，有許多活動(dòng)也是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行的。實(shí)驗(yàn)教學(xué)就需 要對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室，基本的實(shí)驗(yàn)器材和條件，還有實(shí)驗(yàn)的動(dòng) 植物、微生物材料不斷的設(shè)計(jì)與改善。新課程標(biāo)準(zhǔn)在“課程資源的開(kāi)發(fā)利用”中指由：“

3、應(yīng)高度重視學(xué)校生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，積極營(yíng)造良好的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán) 境，同時(shí)也應(yīng)豉勵(lì)學(xué)生和教師充分利用身邊廉價(jià)的器具和材 料，設(shè)計(jì)富有創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐活動(dòng)?！睂?shí)驗(yàn)室的科學(xué)設(shè) 計(jì)，設(shè)備配置，乃至管理，都需要生物學(xué)教師由主意、想辦 法。對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師們是很有經(jīng)驗(yàn)的，因此，這里僅提 由加強(qiáng)和改進(jìn)方面的一些意見(jiàn)。3.課題主要研究方法和過(guò)程3.1 研究方法3. 1. 1、資料法。廣泛搜集、閱讀、研究高中生物實(shí) 驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的實(shí)例，從中借鑒經(jīng)驗(yàn)。4. 2. 2、對(duì)比法。以對(duì)比研究的形式，組織同一課內(nèi) 容在平行班級(jí)做不同處理改進(jìn)的研究課、通過(guò)對(duì)比研究，進(jìn) 一步觀察實(shí)際效果和由現(xiàn)的問(wèn)題。5. 3. 3、經(jīng)驗(yàn)

4、總結(jié)法。及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，概括提煉由可 供多實(shí)驗(yàn)改進(jìn)借鑒的一般“原則”和“方法”。3. 2研究過(guò)程6. 2. 1問(wèn)題發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)七“ pHt酶活性的影響”，該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)用斐林試 劑來(lái)檢測(cè)淀粉是否被催化水解為還原性糖，從而驗(yàn)證不同 pH對(duì)酶活性的影響。這樣設(shè)計(jì)有缺陷，因?yàn)殪沉衷噭┚褪?新制的氫氧化銅懸濁液，氫氧化銅遇酸發(fā)生中和反應(yīng)，導(dǎo)致 實(shí)驗(yàn)失敗。故在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中改用碘液來(lái)驗(yàn)證淀粉是否被水 解，結(jié)果實(shí)驗(yàn)仍然失敗。7. 2. 2原因分析分析如下：試管 2:新鮮的淀粉酶溶液 1mL+5%NaOH 溶液1mL+可溶性淀粉溶液2mL ,保溫，用碘液檢驗(yàn)無(wú)顏色 變化，說(shuō)明淀粉已水解。是淀粉酶催化淀粉水解的嗎？不是,在

5、這種堿性（pH約為1314）條件下淀粉酶已失去活性。 那淀粉為什么會(huì)水解？原因是堿可作為淀粉水解的催化劑， 在NaOH的催化作用下，淀粉迅速水解。試管3:新鮮的淀粉酶溶液 1mL+5%HCl溶液1mL+可 溶性淀粉溶液2mL ,保溫，用碘液檢測(cè)顯紫色或無(wú)色。若保 溫的溫度較低，試管中呈紫色；若保溫的溫度稍高（不影響 酶的活性，1號(hào)試管對(duì)照可知），則試管中加碘液為無(wú)色， 這又說(shuō)明淀粉已水解。但淀粉酶在強(qiáng)酸性環(huán)境中已失去活 性。究其原因：淀粉在酸作催化劑和加熱的條件下水解。高 中化學(xué)第二冊(cè)（新教材） P.191實(shí)驗(yàn)74即有驗(yàn)證。8. 2. 3實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案本實(shí)驗(yàn)有多處設(shè)計(jì)不合理，需要重新設(shè)計(jì)。可用如

6、下的 創(chuàng)新小實(shí)驗(yàn)來(lái)代替實(shí)驗(yàn)七。創(chuàng)新：探索pH對(duì)酶(過(guò)氧化氫酶)活性的影響。實(shí)驗(yàn)原理：新鮮的肝臟中含有過(guò)氧化氫酶，可催化過(guò)氧 化氫水解成水和氧氣。3.2.4改進(jìn)設(shè)計(jì)方法步驟：(1)取3支潔凈的試管，編上號(hào)，并分別按下表中序號(hào)1至序號(hào)4的要求操作序號(hào)而目1號(hào)調(diào)通售福酬肝10隔藻InL InL InL5)hl /I luL /躍瞅1/14|(2)振蕩這3支試管，使試管內(nèi)的液體混合均勻，等3min 5min。(3)在3支試管內(nèi)各加入2mL3%的過(guò)氧化氫溶液。輕 輕振蕩，使試管內(nèi)的物質(zhì)混合均勻。(4)觀察這3支試管內(nèi)的變化，記錄哪支試管產(chǎn)生的 氣泡多，反應(yīng)快。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：1號(hào)試管反應(yīng)劇烈，氣泡最多；2號(hào)試

7、管氣泡很少；3號(hào)試管幾乎不產(chǎn)生氣泡。3. 2. 5結(jié)論：用不同pH對(duì)過(guò)氧化氫酶活性的影響，催化過(guò)氧化氫水 解成水和氧氣代替淀粉被催化水解為還原性糖。上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，過(guò)酸過(guò)堿都影響過(guò)氧化氫酶的活性，過(guò)氧化氫酶的催化 作用需要適宜pH值。4.研究的成果與分析4 .1實(shí)驗(yàn)材料的改進(jìn)“觀察葉綠體與細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)”教材建議的實(shí)驗(yàn)材料是鮮 類和菠菜，這兩種實(shí)驗(yàn)材料不理想主要是比較難取材，或者 取材受季節(jié)限制，實(shí)驗(yàn)證明韭菜是比較理想的觀察葉綠體的 實(shí)驗(yàn)材料。具體實(shí)驗(yàn)步驟是：選取綠色飽滿、新鮮的最好是露生的 韭菜葉片，用刀片在葉背面橫切一下，用銀子從此處撕取下 表皮，用刀片取稍帶綠色葉肉的一小段，放于載玻片的清水

8、滴中，蓋蓋玻片。在低倍鏡下找到裝片上葉肉細(xì)胞重疊少， 即顏色稍淺的部分，此處容易觀察到葉綠體（葉綠體大部分 分布在葉肉細(xì)胞邊緣）。再換高倍鏡觀察。用韭菜做實(shí)驗(yàn)材料的好處是：取材容易，不受季節(jié)限制, 觀察到的葉綠體多而清晰。“觀察植物細(xì)胞的有絲分裂”教材中給生的實(shí)驗(yàn)材料是 洋蔥，經(jīng)過(guò)的實(shí)驗(yàn)比較，發(fā)現(xiàn)用大蒜代替洋蔥容易生根而且 生根量是洋蔥的許多倍，這樣既節(jié)省開(kāi)支又方便實(shí)驗(yàn)。5 . 2實(shí)驗(yàn)材料預(yù)處理“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”這個(gè)實(shí)驗(yàn)中所采用的試驗(yàn)材料是紫色洋蔥，選用紫色洋蔥作為實(shí)驗(yàn)材料的目的是因?yàn)樽仙笫[的細(xì)胞液中含有的色素使其呈現(xiàn)為紫色，這樣便于學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在著這樣兩

9、 個(gè)問(wèn)題影響到實(shí)驗(yàn)的效果：一是每個(gè)洋蔥的最外一層鱗片葉 紫色深，越往里顏色越淺，最里面近似白色。如果想獲得理 想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最好只用外面的一層或兩層鱗片葉，但這樣 做浪費(fèi)太大。二是越往里鱗片葉越嫩，葉肉細(xì)胞與表皮細(xì)胞 結(jié)合越緊密，不容易分離。學(xué)生在撕表皮細(xì)胞時(shí)，往往撕得 不完整，將細(xì)胞撕破，并且?guī)в泻芏嗳~肉細(xì)胞，不利于學(xué)生 觀察。在實(shí)驗(yàn)中改進(jìn)如下，首先把洋蔥縱剖，一分為二，把鱗 片葉從鱗莖上全部剝離下來(lái)，然后放在解剖盤(pán)或其它器皿 中，讓每片鱗片葉的上表皮朝外，放到窗臺(tái)上曬14天,這樣葉片通過(guò)蒸騰作用蒸發(fā)掉一部分水分，葉片變軟，使得 葉肉細(xì)胞與表皮細(xì)胞接合不緊密，便于撕下完整的表皮細(xì) 胞。再者是

10、通過(guò)蒸發(fā)水分，液泡中色素的濃度增大，顏色加 深，實(shí)驗(yàn)效果明顯。但在曬制的過(guò)程中要特別注意，一不要 放在太陽(yáng)底下爆曬，二不要曬制的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。如果洋蔥表皮 細(xì)胞失水過(guò)多，雖然顏色加深，但已發(fā)生了質(zhì)壁分離，容易 給學(xué)生造成錯(cuò)覺(jué)。4. 3實(shí)驗(yàn)藥品的改進(jìn)“生物組織中可溶性還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)的鑒定”中， 脂肪的鑒定，教材中給生的實(shí)驗(yàn)藥品是蘇丹田染液，染色時(shí) 間2分鐘至3分鐘，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是橘黃色。但市場(chǎng)上不容易購(gòu) 到蘇丹田，容易購(gòu)到蘇丹 IV染液，如果用蘇丹IV染液，由 于后者與脂肪的親和力更強(qiáng)，染色時(shí)間比較短，一般為 2到 3分鐘左右，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為紅色。4 . 4調(diào)整實(shí)驗(yàn)順序“生物組織中可溶性還原糖、脂肪、

11、蛋白質(zhì)的鑒定”包 括三個(gè)小實(shí)驗(yàn)，若按教材實(shí)驗(yàn)順序，從學(xué)生實(shí)際操作來(lái)看， 做得非常緊張、忙亂，因?yàn)榈诙€(gè)實(shí)驗(yàn)涉及到了高倍顯微鏡 的使用，而對(duì)這部分內(nèi)容，學(xué)生以前并沒(méi)有接觸；還有初中 階段學(xué)生對(duì)于顯微鏡使用的機(jī)會(huì)不多，即使有用到顯微鏡的 地方，也只不過(guò)在低倍鏡下用用而已，所以，做實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)高倍物鏡的使用非常生疏，有的同學(xué)還沒(méi)有來(lái)得及觀察到現(xiàn)象， 因?yàn)闀r(shí)間的原因，就必須停止進(jìn)行，開(kāi)始做下一個(gè)實(shí)驗(yàn)。結(jié) 果后兩個(gè)實(shí)驗(yàn)完成得都不太理想。把三個(gè)實(shí)驗(yàn)的順序做了一 下調(diào)整：先做第三個(gè)，再做第一個(gè)，后做第二個(gè)。或把脂肪 鑒定實(shí)驗(yàn)與葉綠體與細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)熟悉顯微鏡的操 作5 . 5改進(jìn)取材方法對(duì)“脂肪的鑒定”實(shí)

12、驗(yàn)中，建議為學(xué)生每人準(zhǔn)備一小段 膠皮管，大約3cm長(zhǎng)，沿管用剪子將其沖開(kāi)。在做徒手切 片實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓學(xué)生把它套在食指的指肚一側(cè)，這樣取材時(shí)可以避免學(xué)生切傷手指；同時(shí)由于有保護(hù)措施，學(xué)生也敢于大 膽操作。4. 6實(shí)驗(yàn)步驟順序改變“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的第一步提取綠 色葉片中的色素，要用到丙酮（有一定的毒性且容易揮發(fā)） 雖然是迅速研磨，但由于丙酮揮發(fā)比較快，如果按教材中實(shí) 驗(yàn)步驟，往往還沒(méi)有充分研磨，丙酮已經(jīng)基本揮發(fā)完畢，既 傷害身體，實(shí)驗(yàn)效果也不好。可將實(shí)驗(yàn)步驟改為：在研缽中 放人葉片和二氧化硅以及碳酸鈣后，就開(kāi)始迅速研磨，研磨 后再放入丙酮使色素溶解?！坝^察植物細(xì)胞的有絲分裂”中“剪取

13、 2 3mm根 尖”步驟的改變。教材中裝片制作過(guò)程： 解離一一漂洗一一染色一一制片。 其中在解離這一步驟就將根尖切取2 3mm ,在以后的幾個(gè)步驟當(dāng)中都要用銀子取放 2 3mm的根尖，因?yàn)楦馓?短小給操作帶來(lái)很多不方便。為此可在解離這一步驟將根剪 取長(zhǎng)一些，比如Icm左右到制片這一步，將染過(guò)色的 Icm 左右的根放到載玻片上，再把它切成2-3mm ,加清水。4. 7實(shí)驗(yàn)操作改變“觀察植物細(xì)胞的有絲分裂”裝片制作”過(guò)程第四步 “制片”的改進(jìn)。此步驟教材中是蓋上蓋玻片以后，在蓋玻 片上加一片載玻片，用拇指輕輕壓載玻片，以便使細(xì)胞分散開(kāi)來(lái)。在做這一步驟時(shí)往往有一部分同學(xué)不能做成功，或者 在把蓋玻片

14、上再蓋的載玻片取下來(lái)時(shí)，標(biāo)本移動(dòng)了，或者細(xì) 胞分散不好。在做這一步時(shí)可以取消在蓋玻片上加一片載玻 片，用拇指輕輕壓載玻片，教材實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)六及實(shí)驗(yàn)七中皆有用斐林試劑驗(yàn)證還 原性糖的存在，操作中都用水浴加熱至煮沸1min ,結(jié)果得不到磚紅色的氧化亞銅沉淀，而得到的是黑色氧化銅沉淀。 究其失敗的原因是：氧化亞銅極不穩(wěn)定，在緩慢水浴加熱過(guò) 程中被氧氣氧化生成C u O; Cu (OH) 2在緩慢水浴加 熱過(guò)程中分解也生成 CuO而失去與還原性糖發(fā)生氧化還原 反應(yīng)的能力。改進(jìn)：將水浴加熱改為直接加熱至沸騰。4 . 8實(shí)驗(yàn)材料培養(yǎng)方法、用具“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”教材中用洋蔥放 在盛水的燒杯上，

15、于溫暖處培養(yǎng)。此培養(yǎng)過(guò)程較麻煩：須經(jīng) 常換水，且水質(zhì)容易變差，變差后不僅影響生根，又影響已 生根的正常生長(zhǎng)。培養(yǎng)時(shí)可以采用面積較大、平扁的容器， 如托盤(pán)。在托盤(pán)上用鐵絲拉曲線格，將洋蔥放在上面，盛水 培養(yǎng)，生根效果很好。此培養(yǎng)方法有以下優(yōu)點(diǎn)：利于洋蔥由 根，盛水量較大水質(zhì)維持時(shí)間較長(zhǎng)，而且換水方便。用市售 網(wǎng)眼較大的鐵絲網(wǎng)培養(yǎng)由大蒜根代用，效果也很好。4. 9學(xué)科綜合“可溶性還原糖鑒定”用顯微鏡觀察被紅色沉淀（氧化 亞銅）的晶體結(jié)構(gòu)，能使學(xué)生將生物與化學(xué)有機(jī)統(tǒng)一起來(lái)， 并使學(xué)生從微觀上認(rèn)識(shí)化合物的形狀。4. 10實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新“ DNA的提取與鑒定”不需要特別的設(shè)備，甚至在廚 房里都能做：只要有洗滌靈、食鹽、酒精即可。洗滌靈可以 溶解洋蔥的細(xì)胞壁，食鹽保持溶液中的鹽度與細(xì)胞液相當(dāng)， 酒精則可以萃取 DNA o實(shí)驗(yàn)步驟為：先將10毫升加了鹽的 洗滌靈放入100克剁碎的洋蔥中，搗碎后將洋蔥過(guò)濾倒入燒 杯，將澄清的溶液加入等量酒精后輕輕搖動(dòng)，DNA將會(huì)以白色的“毛絮狀”由現(xiàn)。但這種簡(jiǎn)單的方法更適合于中學(xué) 生。5.總結(jié)與反思實(shí)驗(yàn)教學(xué)和一般的授課有不同的要求，而生物教材又往 往受到地方性和季節(jié)性的限制，有些生理性