吳敬燚

摘 要：通過(guò)“細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系”實(shí)驗(yàn)的思考及探究，對(duì)教材中采用的實(shí)驗(yàn)試劑、實(shí)驗(yàn)用具及實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行改良，設(shè)計(jì)四個(gè)改進(jìn)方案：石蕊瓊脂塊+冰乙酸溶液；淀粉瓊脂塊+碘液；豆腐塊+紅墨水；瓊脂塊+碘液。通過(guò)教材實(shí)驗(yàn)和四個(gè)改進(jìn)方案實(shí)驗(yàn)的對(duì)比，從成本、反應(yīng)時(shí)間、可否回收、實(shí)驗(yàn)效果四個(gè)層面比較優(yōu)缺點(diǎn)，瓊脂塊+碘液的方案在達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡幕A(chǔ)上，更具有取材簡(jiǎn)便、安全性高、可回收、實(shí)驗(yàn)效果明顯等優(yōu)勢(shì)。擬出一套簡(jiǎn)捷、方便并能資源回收的實(shí)驗(yàn)方案，并提出了幾點(diǎn)改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：細(xì)胞大??；物質(zhì)運(yùn)輸；分子擴(kuò)散深度；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

在中等職業(yè)教育農(nóng)林類專業(yè)的課程體系中，生物學(xué)作為一門公共基礎(chǔ)課，開設(shè)的范圍幾乎涵蓋了農(nóng)林類的所有專業(yè)。生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，許多生物學(xué)知識(shí)必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)的手段來(lái)體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)不僅是鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力的重要途徑，更是激發(fā)學(xué)生探索興趣、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的切入點(diǎn)。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，把實(shí)驗(yàn)操作和理論學(xué)習(xí)結(jié)合起來(lái)，不僅能更好地理解和掌握相關(guān)的知識(shí)，更能培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、觀察能力、思維能力、解決問(wèn)題能力等，還能增強(qiáng)對(duì)專業(yè)的興趣以及研究能力，為將來(lái)的學(xué)習(xí)、生活、工作奠定的專業(yè)技能基礎(chǔ)。自2015年起，福建省高等職業(yè)教育入學(xué)考試大綱中明確，農(nóng)林類專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)考試增設(shè)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能測(cè)試，分值為100分，并計(jì)入總分，以測(cè)試中職學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作水平。因此，在中等職業(yè)教育農(nóng)林類專業(yè)的生物學(xué)教學(xué)中，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力的培養(yǎng)和對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究的精神是非常重要的教學(xué)目標(biāo)。

1 實(shí)驗(yàn)基本情況

本實(shí)驗(yàn)是廈大版福建省高等職業(yè)教育入學(xué)考試復(fù)習(xí)指導(dǎo)用書《農(nóng)林牧漁類專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)》第二版教材中第一部分生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的第二章的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)探究細(xì)胞大?。醇?xì)胞的表面積與體積之比）與物質(zhì)運(yùn)輸效率之間的關(guān)系，探討細(xì)胞不能無(wú)限長(zhǎng)大的原因。在實(shí)際課堂中，因教材中所采用的NaOH溶液屬于強(qiáng)堿，即使?jié)舛群苄∫簿哂幸欢ǖ母g性，若學(xué)生接觸到皮膚或眼睛存在危險(xiǎn)，因此，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中增加了學(xué)生及老師潛在的心理負(fù)擔(dān)。另外，傳統(tǒng)方法制作瓊脂塊的過(guò)程比較麻煩，實(shí)際教學(xué)過(guò)程中往往會(huì)因?yàn)橛昧看蠖斐衫速M(fèi)，因此就實(shí)驗(yàn)的試劑、用具與材料進(jìn)行了改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)試劑：楊運(yùn)春在《“細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系”模擬實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)》 中提到，以淀粉代替酚酞，碘液替換NaOH 來(lái)改進(jìn)該實(shí)驗(yàn) [1 ]。實(shí)驗(yàn)用具：杜曉捷在《“細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系”實(shí)驗(yàn)中含酚酞瓊脂塊的制作》中提到，為了使瓊脂塊的制作更簡(jiǎn)單方便，設(shè)計(jì)了瓊脂塊制作模具 [2 ]。實(shí)驗(yàn)材料：王秀莉在《細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系”模擬實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)》中考慮到球體更接近細(xì)胞的形狀，建議用瓊脂球代替瓊脂塊來(lái)完成實(shí)驗(yàn) [3 ]。潘建勛在《“細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系”模擬實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)探究》中建議利用生活中常見(jiàn)的、柔軟的、容易切成塊的東西來(lái)代替瓊脂塊，例如豆腐 [4 ]。

2 幾種實(shí)驗(yàn)方法比較

利用分子擴(kuò)散來(lái)模擬細(xì)胞的物質(zhì)交換，通過(guò)顏色反應(yīng)確認(rèn)物質(zhì)擴(kuò)散的深度，結(jié)合化學(xué)知識(shí)中酚酞遇堿變紅及石蕊遇酸變紅，以石蕊代替酚酞，冰乙酸代替NaOH，由于冰乙酸為弱酸，較為安全；淀粉遇碘變藍(lán)，用淀粉代替酚酞，碘液代替NaOH，碘液更為安全；利用碘遇熱揮發(fā)，將瓊脂塊直接放入碘液中，實(shí)驗(yàn)結(jié)束可繼續(xù)加熱含碘的瓊脂溶液，利用碘遇熱揮發(fā)的特性，碘揮發(fā)后剩余的瓊脂還可繼續(xù)回收利用。因此設(shè)計(jì)出4種改進(jìn)方案：“石蕊瓊脂塊+冰乙酸溶液”、“淀粉瓊脂塊+碘液”、“豆腐塊+紅墨水”、“瓊脂塊+碘液”。

2.1 方法一

實(shí)驗(yàn)成本雖然較低，反應(yīng)時(shí)間短且效果明顯，但是所使用的NaOH溶液屬于強(qiáng)堿溶液，即使?jié)舛戎挥?.1%但也存在著一定的危險(xiǎn)性，容易造成學(xué)生的心理負(fù)擔(dān)，不易于實(shí)驗(yàn)的展開。另外實(shí)驗(yàn)結(jié)束后酚酞瓊脂塊無(wú)法回收，若學(xué)生不慎倒入水槽中，會(huì)造成水槽嚴(yán)重的堵塞。

2.2 方法二

采用的試劑為冰乙酸，冰乙酸屬于弱酸，但其味道較為刺鼻，即使稀釋到一定的倍數(shù)也存在著較難聞的味道，且石蕊的成本高，若要實(shí)驗(yàn)效果明顯所采用的石蕊溶液的量就要大，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后石蕊瓊脂塊無(wú)法回收。

2.3 方法三

采用的試劑較為安全，且成本較低，但是淀粉瓊脂塊在制備過(guò)程中較為麻煩。淀粉容易形成顆粒，造成其在瓊脂塊中分布不均勻，影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，無(wú)形中也會(huì)造成實(shí)驗(yàn)材料的浪費(fèi)。另外，碘液滲透入淀粉瓊脂塊2mm左右需要45分鐘以上，實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)法在一節(jié)課內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

2.4 方法四

采用的是生活中常見(jiàn)的材料——豆腐，但是豆腐的軟硬程度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響較大。若豆腐過(guò)硬，紅墨水滲透入豆腐2mm左右需要45分鐘以上，耗時(shí)長(zhǎng)。另外豆腐及紅墨水的成本高，容易造成浪費(fèi)。

2.5 方法五

采用的是純的瓊脂塊加碘液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)試劑較為安全，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，實(shí)驗(yàn)用時(shí)適中。且利用碘遇熱揮發(fā)的特性，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將滲透入碘液的瓊脂塊，加熱煮沸，待碘完全蒸發(fā)后瓊脂可以繼續(xù)利用，不會(huì)造成浪費(fèi)，能夠有效地節(jié)約資源。因此本方法為最佳改進(jìn)方案，能很好地達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

2.6 5種實(shí)驗(yàn)方法的比較

3 改進(jìn)建議

3.1 實(shí)驗(yàn)試劑的選擇

采用碘液與瓊脂塊直接反應(yīng)替代教材上NaOH溶液與酚酞試劑的反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)反應(yīng)時(shí)間適中且效果明顯，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后利用碘遇熱揮發(fā)的特性能夠?qū)?shí)驗(yàn)材料瓊脂進(jìn)行充分回收，節(jié)約資源。但碘液易揮發(fā)，因此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中最好能將燒杯包上暗色紙且蓋上培養(yǎng)皿或其他遮蓋工具。

3.2 實(shí)驗(yàn)用具的選擇

利用模具制作瓊脂塊，縮短實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的時(shí)間。模具由模具本身和四塊透明塑料隔板組成。模具底部粘貼的膠帶要牢固緊實(shí)，以避免瓊脂從邊緣處和底部滲漏，瓊脂溶液的水平面與模具的最高位置應(yīng)保持水平，這樣才能符合各個(gè)規(guī)格的大小要求 [2 ]。

3.3 瓊脂塊的切割方法

由于瓊脂是透明的，如果照書上說(shuō)的切成兩半，觀察時(shí)會(huì)誤以為通體都染上顏色，因此無(wú)法看清切面上擴(kuò)散的深度。切取時(shí)可兩刀切為平行的三塊，取中間一塊來(lái)觀察測(cè)量，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更為明顯 [5 ]。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊運(yùn)春. “細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系”模擬實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J]. 生物學(xué)通報(bào)， 2005，40（9）：29.

[2]杜曉捷. “細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系”實(shí)驗(yàn)中含酚酞瓊脂塊的制作[J] 生物學(xué)教學(xué)， 2009，34（8）：24.

[3]王秀莉. “細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系”模擬實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J]. 教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)， 2008，24（1）：223-230.

[4]潘建勛. “細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系”模擬實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)探究[J]. 生物學(xué)通報(bào)， 2009，44（7）： 38-39.

[5] 姜永均. 關(guān)于“細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)思考[J].中小學(xué)實(shí)驗(yàn)與裝備，2006，16（5）：15-16.