廣東省湛江市麻章區(qū)第一中學 潘麗君

生物學是一門以實驗為基礎的自然學科，生物學實驗是學生獲取生物知識的最有效手段之一，因此對于學生的實驗操作則有一定的要求?！短骄恐参锛毎奈褪穼傩抡n標人教版必修1第四章第一節(jié)的內容，在課本61頁，它在教材中具有承上啟下的作用，既與第三章“細胞膜的結構功能”有一定的聯(lián)系，同時又為學生理解物質跨膜運輸?shù)奶攸c和后面兩節(jié)的學習起到鋪墊作用。該實驗是高中生物課程的第一個探究實驗，第一次將科學探究獨立提出，也是高考考綱中的一個重要考點。學生在嘗試提出問題、作出假設、設計實驗等教學環(huán)節(jié)里體驗科學探究的一般過程，掌握科學探究的思維方法，從而為完成后面各章節(jié)的探究活動打下基礎。

本人根據(jù)教材實驗要求進行了實驗，發(fā)現(xiàn)實驗效果不是很理想，主要問題有，洋蔥鱗片葉外表皮不易撕取，很難撕取到單層的細胞，細胞重疊，影響觀察；實驗試劑蔗糖溶液濃度高時黏性比較高，如果在實驗過程中沾到物鏡上，不易擦拭。雖然本實驗課本定義為探究性實驗，但是實驗原理學生已經很清楚，所以整個探究過程實質是以驗證實驗進行的。故本人根據(jù)實驗出現(xiàn)的缺陷對本實驗進行了改進。

一、實驗材料的選擇

在高考中，學生在實驗試題的得分率均比較低，事實上與我們實驗教學有關，《探究植物細胞的吸水和失水》實驗教材中用到的實驗材料是洋蔥，每年學生做該實驗也是提供洋蔥做，但是近幾年高考題中涉及到該實驗時，實驗材料已經不再是紫色洋蔥鱗片葉外表皮了，比如2014年全國卷Ⅰ選擇題第4題關于植物質壁分離的敘述，選項里面除了有紫色洋蔥鱗片葉外表皮外，還出現(xiàn)了黑藻，和白色花瓣、紅色花瓣。因此，對本實驗的材料選擇進行改進已經是時代要求。

紫色洋蔥呈紫色的部分僅僅是鱗片葉的外表皮，并且僅有幾層，學生在操作過程中比較浪費，另外洋蔥鱗片葉外表皮不易撕取，很難撕取到單層的細胞，細胞重疊，影響觀察。因此在此基礎上，我做了以下改進。

一是考慮用紫色洋蔥鱗片葉內表皮，內表皮易于撕取，雖然液泡中無紫色，但是可以用添加了紅墨水的實驗試劑來進行實驗。

二是增加實驗材料，不僅僅只用洋蔥鱗片葉，在此基礎上還增加了黑藻和水綿。黑藻和水綿是高中實驗教學中常見的實驗材料，同時也是高考實驗題中高頻考點。雖然黑藻葉細胞沒有紫色液泡，但并不影響觀察質壁分離及質壁分離復原現(xiàn)象，因為其細胞質充滿葉綠體，除了液泡外，幾乎整個細胞就是綠色的，因此，也能夠與外界無色溶液形成對比，分散的葉綠體被擠壓在一起，非常容易觀察到質壁分離及質壁分離復原現(xiàn)象，同時可以觀察到液泡體積的變化，只是無法觀察液泡顏色變化。水綿也是高中生物實驗一個主要的材料，教材中對水綿的應用只有恩格爾曼探究光合作用場所時用到，在該實驗中用水綿做實驗，體現(xiàn)了實驗的創(chuàng)新性。水綿細胞是單列細胞，可直接制作裝片，制作簡單，效果顯著。水綿細胞質基質中含有大量葉綠體，幾乎整個細胞就是綠色的，因此，和黑藻細胞一樣，非常容易觀察到質壁分離及質壁分離復原現(xiàn)象。

二、實驗試劑的改進

根據(jù)教材中用到0.3g/ml蔗糖溶液進行實驗，細胞發(fā)生質壁分離和復原時間過長，一節(jié)課時間學生觀察時間有限，不能起到很好的觀察效果，并且還會因為學生操作過程中操作不當，容易將蔗糖溶液灑在載物臺上，粘稠的蔗糖溶液不易擦拭干凈。因此在實驗試劑的選擇上要遵循質壁分離和復原時間短的原理，同時操作也要簡單易進行。通過查閱文獻，發(fā)現(xiàn)用NaCl溶液代替蔗糖溶液有較好的效果。配置濃度2%-5%的NaCl溶液細胞發(fā)生質壁分離和復原的效果優(yōu)于30%蔗糖溶液發(fā)生質壁分離的效果，其中3%的NaCl溶液效果最好。另外，即使有少量NaCl溶液不慎灑在載物臺上或者粘在物鏡上，直接用吸水紙擦干即可，對顯微鏡不會造成影響

對于用無色的洋蔥鱗片葉內表皮進行實驗，不便觀察，故將配置的NaCl溶液中滴加紅墨水。通過洋蔥鱗片葉內表皮實驗，讓學生觀察色素能否進入細胞，感受細胞膜控制物質進出的功能，并能直觀地體現(xiàn)選擇透過性這一特點。 用加入紅墨水的NaCl溶液作試劑（紅墨水和NaCl溶液的比例是1∶3）進行實驗，顏色對比鮮明。當發(fā)生質壁分離時可以觀察到無色液泡的體積呈不同程度的縮小，但始終是無色的，也就說明紅色溶液進入細胞壁但不能進入原生質層，從而證明細胞壁具有全透性，而原生質層具有選擇透過性。

教材中提供蔗糖溶液和清水作為試劑進行實驗，先滴加蔗糖溶液讓植物細胞發(fā)生質壁分離，之后再滴加清水，讓植物細胞質壁分離復原，可以考慮配置一定濃度的KNo3溶液來進行質壁分離和自動復原的實驗。KNo3溶液可以被植物細胞吸收發(fā)生質壁分離復原，從而省卻清水步驟，操作方便，用時較短。KNo3溶液的最適分離濃度為0.10g/mol，此濃度下植物細胞質壁分離時間較短，同時自動復原時間也較短。但是用KNo3溶液做實驗試劑時間則比較難控制，要求學生要連續(xù)觀察，對學生實驗操作能力要求比較高。

上述的實驗材料和實驗試劑的改進，不僅可以節(jié)約觀察時間，又可以實驗質量，大大提高了生物實驗課堂的效率。另外，在該節(jié)實驗課中，一個學生不可能完成全部的實驗操作，因此可以分組進行，通過不同實驗材料和實驗試劑的對比，可以擴大學生的研究范圍，通過改進實驗，學生已經初步具有了設計并進行相關實驗的能力。在實驗中，學生們通過直接觀察色素不能進入細胞，深刻感受到了細胞膜的控制物質進出的功能，為后續(xù)的物質跨膜運輸?shù)膶W習打下了堅實的基礎。同時通過自己設計并進行實驗，大大提升了學生設計實驗以及實驗操作的能力。

在本節(jié)實驗課中，學生自己動手，自己選材，自己設計實驗，對學生生物科學素養(yǎng)及實驗操作能力都有很大提升，真正做到了探究實驗中的探究。同時改進后的實驗與教材有出入，無章可循，學生必須自己探究實驗過程，在此過程中發(fā)現(xiàn)問題解決問題，這些對學生都是一個學習的過程，同時也是提高生物學實驗操作能力的過程。