探索高中生物實驗改進研究

1、團隊研修教案一探索高中生物實驗改進研究團隊活動記錄1.課題的提由生物學實驗是學生獲取生物知識的最有效手段之一，同 時在對學生整體素質(zhì)的提高方面，也起到了非實驗教學無法 替代的作用?，F(xiàn)行的生物課本中安排的生物實驗仍有不少的 遺憾，如：實驗方法陳舊，跟不上時代發(fā)展等。翻看國外及港臺的中學生物實驗指導，其中我們教師大學時代才接觸 到實驗有很多，如果蠅的培養(yǎng)實驗、利用小白鼠的多種實驗、 蛋白質(zhì)的雙縮尿試驗、還原糖的斐林試劑實驗等等，且實驗 更注重研究性與實驗設計的科學性，不少的實驗材料及實驗 器材已經(jīng)更新。反觀我們的實驗教材，確實有一種跟不上時 代發(fā)展的感覺。所以應從實驗教材的改革入手，做些適應當 前

2、素質(zhì)教育要求的必要調(diào)整，遵循“以學生發(fā)展為本”的原 則。高中生物新教材中增添了許多實驗內(nèi)容，意在通過加強實驗教學，培養(yǎng)學生的動手能力、科技創(chuàng)新能力以及探索科學 知識的方法技巧，這非常好也非常必要。但在教學過程中， 通過反復實驗驗證，發(fā)現(xiàn)教材中一些實驗操作不太合理，需 加以改進和創(chuàng)新。2、研究的目的與理論依據(jù)生物科學和其他自然科學一樣，本質(zhì)上是實驗科學。實驗 教學是生物學教學的基本形式之一，課程標準所倡導的探究 性學習，有許多活動也是通過實驗來進行的。實驗教學就需 要對生物學實驗室，基本的實驗器材和條件，還有實驗的動 植物、微生物材料不斷的設計與改善。新課程標準在“課程資源的開發(fā)利用”中指由：“

3、應高度重視學校生物學實驗室建設，積極營造良好的實驗、實踐環(huán) 境，同時也應豉勵學生和教師充分利用身邊廉價的器具和材 料，設計富有創(chuàng)造性的實驗和實踐活動?！睂嶒炇业目茖W設 計，設備配置，乃至管理，都需要生物學教師由主意、想辦 法。對于實驗教學，教師們是很有經(jīng)驗的，因此，這里僅提 由加強和改進方面的一些意見。3.課題主要研究方法和過程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 驗原理和實驗改進的實例，從中借鑒經(jīng)驗。4. 2. 2、對比法。以對比研究的形式，組織同一課內(nèi) 容在平行班級做不同處理改進的研究課、通過對比研究，進 一步觀察實際效果和由現(xiàn)的問題。5. 3. 3、經(jīng)驗

4、總結法。及時總結經(jīng)驗，概括提煉由可 供多實驗改進借鑒的一般“原則”和“方法”。3. 2研究過程6. 2. 1問題發(fā)現(xiàn)實驗七“ pHt酶活性的影響”，該實驗設計用斐林試 劑來檢測淀粉是否被催化水解為還原性糖，從而驗證不同 pH對酶活性的影響。這樣設計有缺陷，因為斐林試劑就是 新制的氫氧化銅懸濁液，氫氧化銅遇酸發(fā)生中和反應，導致 實驗失敗。故在實驗過程中改用碘液來驗證淀粉是否被水 解，結果實驗仍然失敗。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，用碘液檢驗無顏色 變化，說明淀粉已水解。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，用碘液檢測顯紫色或無色。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號試管對照可知），則試管中加碘液為無色， 這又說明淀粉已水解。但淀粉酶在強酸性環(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 中化學第二冊（新教材） P.191實驗74即有驗證。8. 2. 3實驗改進方案本實驗有多處設計不合理，需要重新設計?？捎萌?/p>

6、下的 創(chuàng)新小實驗來代替實驗七。創(chuàng)新：探索pH對酶(過氧化氫酶)活性的影響。實驗原理：新鮮的肝臟中含有過氧化氫酶，可催化過氧 化氫水解成水和氧氣。3.2.4改進設計方法步驟：(1)取3支潔凈的試管，編上號，并分別按下表中序號1至序號4的要求操作序號而目1號調(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，反應快。實驗結果：1號試管反應劇烈，氣泡最多；2號試

7、管氣泡很少；3號試管幾乎不產(chǎn)生氣泡。3. 2. 5結論：用不同pH對過氧化氫酶活性的影響，催化過氧化氫水 解成水和氧氣代替淀粉被催化水解為還原性糖。上述實驗說明，過酸過堿都影響過氧化氫酶的活性，過氧化氫酶的催化 作用需要適宜pH值。4.研究的成果與分析4 .1實驗材料的改進“觀察葉綠體與細胞質(zhì)流動”教材建議的實驗材料是鮮 類和菠菜，這兩種實驗材料不理想主要是比較難取材，或者 取材受季節(jié)限制，實驗證明韭菜是比較理想的觀察葉綠體的 實驗材料。具體實驗步驟是：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 分布在葉肉細胞邊緣）。再換高倍鏡觀察。用韭菜做實驗材料的好處是：取材容易，不受季節(jié)限制, 觀察到的葉綠體多而清晰?！坝^察植物細胞的有絲分裂”教材中給生的實驗材料是 洋蔥，經(jīng)過的實驗比較，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)省開支又方便實驗。5 . 2實驗材料預處理“觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復原”這個實驗中所采用的試驗材料是紫色洋蔥，選用紫色洋蔥作為實驗材料的目的是因為紫色洋蔥的細胞液中含有的色素使其呈現(xiàn)為紫色，這樣便于學生觀察實驗結果。但在實驗過程中存在著這樣兩

9、 個問題影響到實驗的效果：一是每個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 想的實驗結果，最好只用外面的一層或兩層鱗片葉，但這樣 做浪費太大。二是越往里鱗片葉越嫩，葉肉細胞與表皮細胞 結合越緊密，不容易分離。學生在撕表皮細胞時，往往撕得 不完整，將細胞撕破，并且?guī)в泻芏嗳~肉細胞，不利于學生 觀察。在實驗中改進如下，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，然后放在解剖盤或其它器皿 中，讓每片鱗片葉的上表皮朝外，放到窗臺上曬14天,這樣葉片通過蒸騰作用蒸發(fā)掉一部分水分，葉片變軟，使得 葉肉細胞與表皮細胞接合不緊密，便于撕下完整的表皮細 胞。再者是

10、通過蒸發(fā)水分，液泡中色素的濃度增大，顏色加 深，實驗效果明顯。但在曬制的過程中要特別注意，一不要 放在太陽底下爆曬，二不要曬制的時間過長。如果洋蔥表皮 細胞失水過多，雖然顏色加深，但已發(fā)生了質(zhì)壁分離，容易 給學生造成錯覺。4. 3實驗藥品的改進“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，教材中給生的實驗藥品是蘇丹田染液，染色時 間2分鐘至3分鐘，實驗現(xiàn)象是橘黃色。但市場上不容易購 到蘇丹田，容易購到蘇丹 IV染液，如果用蘇丹IV染液，由 于后者與脂肪的親和力更強，染色時間比較短，一般為 2到 3分鐘左右，實驗現(xiàn)象為紅色。4 . 4調(diào)整實驗順序“生物組織中可溶性還原糖、脂肪、

11、蛋白質(zhì)的鑒定”包 括三個小實驗，若按教材實驗順序，從學生實際操作來看， 做得非常緊張、忙亂，因為第二個實驗涉及到了高倍顯微鏡 的使用，而對這部分內(nèi)容，學生以前并沒有接觸；還有初中 階段學生對于顯微鏡使用的機會不多，即使有用到顯微鏡的 地方，也只不過在低倍鏡下用用而已，所以，做實驗時對高倍物鏡的使用非常生疏，有的同學還沒有來得及觀察到現(xiàn)象， 因為時間的原因，就必須停止進行，開始做下一個實驗。結 果后兩個實驗完成得都不太理想。把三個實驗的順序做了一 下調(diào)整：先做第三個，再做第一個，后做第二個?；虬阎?鑒定實驗與葉綠體與細胞質(zhì)流動實驗，同時熟悉顯微鏡的操 作5 . 5改進取材方法對“脂肪的鑒定”實

12、驗中，建議為學生每人準備一小段 膠皮管，大約3cm長，沿管用剪子將其沖開。在做徒手切 片實驗時，讓學生把它套在食指的指肚一側，這樣取材時可以避免學生切傷手指；同時由于有保護措施，學生也敢于大 膽操作。4. 6實驗步驟順序改變“葉綠體中色素的提取和分離”實驗的第一步提取綠 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 驗步驟，往往還沒有充分研磨，丙酮已經(jīng)基本揮發(fā)完畢，既 傷害身體，實驗效果也不好?？蓪嶒灢襟E改為：在研缽中 放人葉片和二氧化硅以及碳酸鈣后，就開始迅速研磨，研磨 后再放入丙酮使色素溶解。“觀察植物細胞的有絲分裂”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 ,在以后的幾個步驟當中都要用銀子取放 2 3mm的根尖，因為根尖太 短小給操作帶來很多不方便。為此可在解離這一步驟將根剪 取長一些，比如Icm左右到制片這一步，將染過色的 Icm 左右的根放到載玻片上，再把它切成2-3mm ,加清水。4. 7實驗操作改變“觀察植物細胞的有絲分裂”裝片制作”過程第四步 “制片”的改進。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，以便使細胞分散開來。在做這一步驟時往往有一部分同學不能做成功，或者 在把蓋玻片

14、上再蓋的載玻片取下來時，標本移動了，或者細 胞分散不好。在做這一步時可以取消在蓋玻片上加一片載玻 片，用拇指輕輕壓載玻片，教材實驗一、實驗六及實驗七中皆有用斐林試劑驗證還 原性糖的存在，操作中都用水浴加熱至煮沸1min ,結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 程中被氧氣氧化生成C u O; Cu (OH) 2在緩慢水浴加 熱過程中分解也生成 CuO而失去與還原性糖發(fā)生氧化還原 反應的能力。改進：將水浴加熱改為直接加熱至沸騰。4 . 8實驗材料培養(yǎng)方法、用具“觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復原”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。培養(yǎng)時可以采用面積較大、平扁的容器， 如托盤。在托盤上用鐵絲拉曲線格，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：利于洋蔥由 根，盛水量較大水質(zhì)維持時間較長，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）的晶體結構，能使學生將生物與化學有機統(tǒng)一起來， 并使學生從微觀上認識化合物的形狀。4. 10實驗創(chuàng)新“ DNA的提取與鑒定”不需要特別的設備，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 溶解洋蔥的細胞壁，食鹽保持溶液中的鹽度與細胞液相當， 酒精則可以萃取 DNA o實驗步驟為：先將10毫升加了鹽的 洗滌靈放入100克剁碎的洋蔥中，搗碎后將洋蔥過濾倒入燒 杯，將澄清的溶液加入等量酒精后輕輕搖動，DNA將會以白色的“毛絮狀”由現(xiàn)。但這種簡單的方法更適合于中學 生。5.總結與反思實驗教學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