肖三
摘 ?要:在新課改背景下,高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)秉承著學(xué)生綜合能力培養(yǎng)的重要任務(wù),傳統(tǒng)的高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)不能滿足當(dāng)下的高中生物教學(xué)了,通過實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新,培養(yǎng)高中生的科學(xué)精神、創(chuàng)新能力成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要目標(biāo)之一,對(duì)促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展,培養(yǎng)其生物核心素養(yǎng)具有積極意義。通過多年的教學(xué)實(shí)踐及較多文獻(xiàn)資料的查閱,通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)教材中一些實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)操作方面不太合理,需加以改進(jìn)和創(chuàng)新。該文結(jié)合自身的多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn),提出了幾點(diǎn)有關(guān)高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)和創(chuàng)新的嘗試,以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的可行性、有效性。
關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)教學(xué) ?改進(jìn) ?創(chuàng)新 ?高中生物學(xué)
中圖分類號(hào):G633.91 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2019)06(b)-0084-02
1 ?實(shí)驗(yàn)《檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)》的改進(jìn)
在人教版高中生物教材必修一的18~19頁中有關(guān)于“檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”,實(shí)驗(yàn)一般會(huì)分別選擇花生子葉、榨好的梨汁和稀釋的蛋清液作為材料,與蘇丹Ⅲ染液、斐林試劑和雙縮脲試劑反應(yīng),通過相應(yīng)的顯色反應(yīng)分別進(jìn)行鑒別。這些實(shí)驗(yàn)材料作為鑒定對(duì)象本身沒有問題,但容易給學(xué)生造成認(rèn)知誤區(qū):即花生子葉只有油脂,梨汁中只有還原糖,蛋清只含有蛋白質(zhì)。事實(shí)上,這3種生物組織中都含有糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì),在有機(jī)物種類上沒有差異,只是在數(shù)量上存在著顯著差異。因此,教師可考慮用全脂奶粉替代上述材料探究其中的脂肪、糖類和蛋白質(zhì)。另外,也可以在先向?qū)W生說明不同的植物器官的細(xì)胞中糖類、脂類、蛋白質(zhì)都有,只是有的富含其中的某一種之后,選取一些實(shí)驗(yàn)效果明顯的實(shí)驗(yàn)材料,如還原糖的檢測(cè)中用白心蘿卜或白洋蔥的組織樣液代替容易發(fā)生氧化呈褐色的蘋果組織樣液以及成本相對(duì)比較高的梨。脂肪檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)材料可以用植物油或者肥肉替代實(shí)驗(yàn)效果不明顯的花生勻漿及考驗(yàn)切片技術(shù)且耗費(fèi)時(shí)間的花生子葉切片,這樣只需要用膠頭滴管滴1~2滴在濾紙上或者切肥肉,然后再進(jìn)行其他步驟的操作。蛋白質(zhì)檢測(cè)中可以用熟雞蛋清( 蛋白質(zhì)變性后雖然空間結(jié)構(gòu)被破壞了,但是肽鏈間的肽鍵依然存在,使學(xué)生進(jìn)一步理解檢測(cè)原理是雙縮脲試劑與肽鍵發(fā)生反應(yīng));也可以用白蘿卜汁。
在此實(shí)驗(yàn)的操作過程中,用斐林試劑檢測(cè)還原性糖的存在時(shí),操作一般是在盛有50℃~60℃溫水的大燒杯中水浴加熱至煮沸約2min,結(jié)果在實(shí)驗(yàn)中得到的是黑色氧化銅沉淀而不是預(yù)期的磚紅色的氧化亞銅沉淀的顏色。究其原因是:Cu2O極不穩(wěn)定,在緩慢水浴加熱的過程中被O2氧化生成CuO;再有,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(yīng)的能力。因此可以改進(jìn)一下該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)條件:快速加熱至沸騰來替代水浴的緩慢加熱,這樣做不僅防止Cu2O被氧化也能防止Cu(OH)2的分解,能夠得到更好的實(shí)驗(yàn)效果。在檢測(cè)脂肪時(shí),選擇植物油或肥肉作為實(shí)驗(yàn)材料后,如果將蘇丹Ⅲ染液濃度由0.1%改為0.2%,實(shí)驗(yàn)效果更明顯。
2 ?實(shí)驗(yàn)《觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布》的改進(jìn)
“觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布”是高中生物學(xué)要學(xué)習(xí)的第二個(gè)觀察類實(shí)驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)觀察,可幫助學(xué)生直觀感知細(xì)胞中的DNA和RNA的分布情況。但由于染色劑的成本高,并且根據(jù)課本提供的化學(xué)藥劑和實(shí)驗(yàn)方法很難獲得理想的實(shí)驗(yàn)效果。為此筆者以此實(shí)驗(yàn)為契機(jī),引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究性活動(dòng),讓他們積極動(dòng)手、動(dòng)腦,主動(dòng)參與,小組間進(jìn)行討論、交流、合作,最終找到最佳的實(shí)驗(yàn)方案,體驗(yàn)到科學(xué)發(fā)現(xiàn)的快樂。
教材中以人的口腔上皮細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)材料,學(xué)生嚴(yán)格按照課本中的操作程序進(jìn)行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)明顯達(dá)不到實(shí)驗(yàn)效果。筆者以此為契機(jī),激發(fā)學(xué)生的探究興趣,思考討論以下問題:(1)選用人的口腔上皮細(xì)胞為實(shí)驗(yàn)材料,可否簡化實(shí)驗(yàn)步驟?(2)使用洋蔥鱗片也內(nèi)表皮細(xì)胞替代口腔上皮細(xì)胞,效果如何?(3)使用不同濃度的HCI溶液處理,怎么樣?(4)分別使用1%的NaHCO3溶液進(jìn)行沖洗,哪種效果更好?(5)甲基綠吡羅紅染色劑的混染和分染比較,哪一種效果更好?
學(xué)生做實(shí)驗(yàn)探究之后,總結(jié)出:一般分染法(先用吡羅紅,再用甲基綠)優(yōu)于混染法;采用1%NaHCO3溶液沖洗比蒸餾水的效果強(qiáng);用2%的HCI溶液效果更好。最終確定實(shí)驗(yàn)方法如下:
(1)撕取洋蔥內(nèi)表皮,置于1滴2%HCL溶液中處理2min。
(2)吸水紙吸去HCL溶液,滴加1%NaHCO3溶液,而后吸水紙吸干,重復(fù)2~3次,直至不再產(chǎn)生氣泡。
(3)滴加1滴吡羅紅染劑1~2min,吸去染液并滴加蒸餾水,吸水紙吸干。
(4)滴加1滴甲基綠染色劑1min,蒸餾水洗去浮色后蓋片觀察。
3 ?實(shí)驗(yàn)《pH對(duì)酶活性的影響》的改進(jìn)
在必修一的第5章第1節(jié)“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”介紹酶的特性中涉及到“探究影響酶活性的條件”,此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)斐林試劑來檢測(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。但是在實(shí)驗(yàn)過程中,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)無顏色變化,說明淀粉被水解了。難道在堿性條件下,淀粉酶催化淀粉水解了嗎?不是的,其實(shí)在堿性條件下淀粉酶已經(jīng)失活了。淀粉水解的原因是堿性可作為淀粉水解的催化劑,在NaOH的催化作用下,淀粉快速被水解。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,用碘液檢驗(yàn)無顏色或紫色。如果保溫的溫度稍高(不影響酶活性,1號(hào)對(duì)照試管可知),則試管中加碘液呈無色,說明淀粉已被分解。而保溫較低,試管呈紫色。這說明了淀粉在酸性和加熱條件下被水解了。此實(shí)驗(yàn)有諸多的設(shè)計(jì)不合理的地方,需要重新創(chuàng)新和改進(jìn)。
創(chuàng)新:探索pH對(duì)過氧化氫酶活性的影響。
方法步驟:
(1)取3支潔凈的試管,編號(hào)1、2、3,并分別都裝入1mL的新鮮的肝臟研磨液。
(2)1號(hào)試管注入1mL的蒸餾水,2號(hào)和3號(hào)試管分別注入5%NaOH溶液和5%HCL溶液1mL。輕輕振蕩這3支試管,混勻。
(3)3~5min后,在以上的3支試管中都加入2mL3%的H2O2溶液。振蕩搖勻。
(4)觀察比較試管中產(chǎn)生氣泡的多少和快慢。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
1號(hào)試管產(chǎn)生氣泡最多,反應(yīng)劇烈;2號(hào)和3號(hào)試管產(chǎn)生氣泡很少,幾乎沒有氣泡產(chǎn)生。
4 ?實(shí)驗(yàn)結(jié)論
過酸、過堿都會(huì)影響過氧化氫酶的活性,只有在適宜的pH值下過氧化氫酶才能發(fā)揮催化作用。總之,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高中生物教學(xué)的重要內(nèi)容,在新課程背景下教學(xué)地位更加凸顯,教師在組織實(shí)踐生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),不僅要重視實(shí)驗(yàn)原理和基礎(chǔ)知識(shí)的講解,高中生物學(xué)教師更應(yīng)認(rèn)真思考關(guān)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問題,如把更多的實(shí)驗(yàn)主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生,鼓勵(lì)他們將實(shí)驗(yàn)操作與現(xiàn)實(shí)生活相銜接,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐性、互動(dòng)性和創(chuàng)新性,這樣才能更有效地開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng),讓學(xué)生形成生物學(xué)核心素養(yǎng),激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究熱情,提升生物課堂效果,使學(xué)生真正成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)最大的受益者。
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