初中生物实验改进的方法
作者:fosu 来源:佛山市教育装备
佛山市华英学校 曾庆国
摘要 实验是学习生物学的重要方法，实验教学在生物学教学中有着不可替代的作用。但进行实验教学经常遇到实验条件差、实验操作难、实验效果不理想等诸多困难和问题。本文以人教版初中生物实验“绿叶在光下制造有机物”为例，介绍了初中生物实验在实验材料、实验装置、实验操作等方面改进的方法，提高了实验课的效率。
关键词 天竺葵 酢浆草 蔓花生 人工辅助光照 实验改进
2011版新课标在“课程资源的开发和利用”中指出：“应鼓励学生和教师充分利用身边费用低廉的器具和材料，设计富有创造性的实验和实践活动。”如何在实践中挖掘身边的资源，使生物学实验低成本、低损耗和简单易行呢？人教版七年级上册有一个探究实验“绿叶在光下制造有机物”，该实验的原理主要是利用淀粉遇碘变蓝的特性来检验绿叶在光下制造出以淀粉为主的有机物。在实际的教学中，由于地域原因取材较难，且实验时间较长，易受天气等客观因素影响，导致该实验的开出率不高。本文以此实验为例，阐述初中生物实验改进的方法与过程。
1 实验材料的改进
1.1 需要改进的原因
“绿叶在光下制造有机物”这一实验需要“绿叶”做实验材料，但教材上介绍的实验材料天竺葵在南方不太常见，笔者所在的学校每个年级有20个教学班，合计约有300个实验小组，要获得充足的材料较难，全部购买需要较大的实验费用，而且天竺葵叶片较大，较难完整放入小容器中，溶解叶绿素所需要的乙醇也更多，水浴加热的时间较长，容易造成乙醇和燃料
的浪费。
1.2 实验材料的探索
针对上述情况，笔者尝试在校园内取材，主要寻找叶片较小的植物，并以天竺葵为对照组对几种植物叶片进行了等组实验。
表1 几种绿叶实验效果的比较 室温22～25℃
备注：脱色时黄花酢浆草和蔓花生采用完整的小叶，天竺葵、蕃薯叶、垂叶榕叶则剪成相应的大小。
实验发现，黄花酢浆草和蔓花生的脱色时间比天竺葵更短，而蕃薯叶加热时间过长，叶软易烂，且因为产生淀粉过少，现象不明显，垂叶榕则无法在30分钟内完全脱色，不能作为实验材料。为进一步比较天竺葵和黄花酢浆草、蔓花生在实验中的效果，笔者利用这三种植物在暗处理的最佳时间（即暗处理后脱色滴碘不显蓝，说明淀粉完全耗尽）、光照的最佳时间（即暗处理后进行光照的时间，以光照后再脱色滴碘叶片出现明显的变蓝现象为准）、溶解叶绿素需要的无水乙醇用量方面进行了更多的等组实验，得出以下数据。
表2 三种植物叶片完成绿叶在光下制造有机物实验的数据比较 温度20～25℃
备注：黄花酢浆草、蔓花生采用完整的小叶，天竺葵采用完整的叶片，脱色时水温70℃后才放入叶片计时。
1.3 改进实验材料的两点方法和体会
在本实验中，黄花酢浆草和蔓花生由于叶片更小更薄，特别是黄花酢浆草，大大节约了无水乙醇的使用量，缩减了处理叶片和加热的时间，既提高了实验的效率，又节省了乙醇和燃料，是天竺葵的优良替代材料。黄花酢浆草和蔓花生是多年生草本，一般园土即可生长，
蔓花生为豆目蝶形花科蔓花生属，多见于华南地区，而黄花酢浆草为牻牛儿苗目酢浆草科酢浆草属，全国各地都有分布，是比较理想的实验材料。除寻找替代材料外，改良材料也能达到比较理想的效果，如“制作洋葱鳞片叶表皮细胞的临时装片”这一实验，洋葱内表皮本身无色透明，在白亮的视野中效果不好，如果使用紫色的外表皮，又不易撕取，实际上，在实验前，将洋葱从顶部十字形切开，再分成一片片放在通风处，四、五天后内表皮变成紫色，这样既好撕取，又不用染色，而且效果极好。这些实验材料的优选和改良，能增强生物学实验教学的有效性。
2 实验装置的改进
2.1 需要改进的原因
“绿叶在光下制造有机物”这一实验在水浴加热的环节中，由于小烧杯漂浮在水中，加热时容易侧倾而与大烧杯壁发生碰撞，有时会把里面的无水乙醇洒出，造成实验的安全隐患。另一方面，小烧杯的杯口较大，无水乙醇易挥发，容易造成浪费。
2.2 改进实验装置的两点方法和体会
改进实验装置的方法之一是增加辅助装置，在本实验中，经过多次的实践后，我们在大烧杯里放入一条纱布，水浴加热时可以起固定小烧杯的作用，避免小烧杯的侧倾，效果非常不错；另外，在装有无水乙醇的小烧杯口盖上一个小培养皿，可减少无水乙醇的挥发，达到节约乙醇的目的。改进实验装置的方法之二是优化实验装置，并充分利用废弃材料。如在“光合作用制造氧气”的实验中，按教材给出的装置进行实验，可操作性差，也不易成功。经上网查询，结合多次实践，可用一废弃矿泉水瓶，在盖上开一个可以放入吸管的孔，然后将水生植物放入瓶内，瓶内注满0.1%的碳酸氢钠溶液增加容器内的二氧化碳含量，加快光合作用速度，最后拧紧瓶盖，用胶水保证装置的密封效果。这样对装置优化后，操作方便，实验效果也很明显。
3 实验操作的改进
实验操作的改进需要多次实践，具体情况具体分析，可针对操作的步骤进行优化，也可针对操作方法进行优化，对于“绿叶在光下制造有机物”这一实验，本文在遮光处理、光照处理、水浴加热等方面进行了探索，介绍如下：
3.1 遮光处理的改进
3.1.1 需要改进的原因
遮光处理的目的是设置遮光和见光的部分，形成对照，教材上的遮光处理是用黑纸片把叶片的一部分从上下两面遮盖起来，用回形针固定。但在实际操作中，回形针容易夹伤叶片，它和黑纸片的重量还会压低天竺葵的叶片，特别是黄花酢浆草、蔓花生等匍匐茎的植物叶片，导致这些植物叶片的光照受到影响，进而影响实验的效果。
3.1.2 改进意见 我们参考了一些园林栽培方面的技术，采用了直立辅助杆的方法，把遮光叶片用小木棍支撑起来，保证了叶片的充分光照。还有一种方法是用贴纸在叶子的上下两面贴住遮光，贴纸轻而薄，不透光，不会对叶片造成伤害，还可以做成不同的形状，大大提高了学生的兴趣。
3.2 光照处理的改进
3.2.1 需要改进的原因
遮光处理后需要把植物放在阳光下照射一定的时间，使叶片见光部分进行光合作用。但在实践中，由于学校课时的安排有时会在早上第一节上课，太阳刚出来不久，有时会遇上阴雨天气，叶片的光照不够充分，导致叶片见光部分的淀粉制造量过少，使实验效果不理想。此时，可以采用人工辅助光照。
3.2.2 人工辅助光照的探索
第一步，我们先把经过充分暗处理的天竺葵、黄花酢浆草和蔓花生充分光照，然后脱色
滴碘后，以此现象作为光照后的实验效果标准。第二步，经过查阅资料，日光灯的光照效果最佳，但市面上所售灯管功率太小，需要光照时间过长，比较之后，我们选用220V150W、220V300W、220V500W的碘钨灯作为光源，先设置好暗室，然后分别对经过充分暗处理的三种植物进行不同时间的光照，再按相应步骤处理叶片，经过多组实验，效果最接近此前所定标准的平均光照时间如下所示：
表3 三种植物叶片在人工辅助光照下产生淀粉的实验数据比较 室温19～25℃
3.2.3 改进意见
结合上述实验结果，如果早上第一节要进行实验，以天竺葵为实验材料，宜选用220V300W的碘钨灯为光源提前一天的晚上进行人工辅助光照，第二天早上就可以使用叶片，比较方便；以黄花酢浆草和蔓花生为实验材料，则建议选用220V150W的碘钨灯为光源提前处理叶片比较方便。如果遇上阴雨天气，则可参考以上数据灵活处理。需要注意的是，光照时植物需要充足的水分，光源与叶片要保持一定的距离，避免叶片被灼伤。
3.3 其他改进
3.3.1 水浴加热时用热水代替冷水
水浴加热的目的是加快叶绿素溶解的速度，实际操作中用酒精灯将大烧杯的水加热时间较长，既耗费燃料，又浪费实验课的时间。为节约宝贵的课堂时间，有些老师选择在加热的过程中讲授知识，这样做不利于学生对现象的观察，又打断了实验的连续性，有些时候还会在讲课过程中出现实验安全问题，得不偿失。其实，改进的方法非常简单，只需要用70℃左右的热水（酒精的沸点为78℃左右，热水温度过高易加快酒精蒸发，造成浪费）代替冷水，便可大大加快实验的速度，减少酒精的浪费，节约课堂时间。
3.3.2 增加废弃酒精的回收环节
新课标提倡要注重提高学生的环保意识，因此，在教学中涉及到此方面内容时应及时向学生进行环保教育。本实验中，为避免实验结束后“绿色酒精”的挥发和浪费，可在课堂上穿插一个环节让学生把溶解了叶绿素的无水乙醇及时倒入回收瓶，并通过点燃或其他方法告诉学生要珍惜能源，爱护环境，提高学生的环保意识。
4 结语
生物实验改进的方法是多种多样的，随着新课改的不断深入，越来越多有效的实验改进将会被发现，总的来说，在实验条件上，对所需的设备和材料尽量采用因地制宜，因陋就简，废物利用；在实验操作上，尽量化繁就简，突破难点；在实验效果上，应着重分析失败的原因，找出相应的策略和方法，确保实验的成功。
参考文献
1 刘恩山，汪忠等．义务教育生物学课程标准（2011年版）解读．北京：北京师范大学出版社，2012：121．
2 王云香．探索几种绿叶在光下制造淀粉的实验．生物学通报，2005，40（2）：52．
3 崔庚寅，赫子瑞，尹惠芳等．生物学实验教学疑难解答（初中）．北京：化学工业出版社，2008：35—39．
4 闫秀芹．初中生物学实验的几点改进．生物学教学，2010，35（1）：46
初中生物实验改进的方法
作者:fosu 来源:佛山市教育装备
佛山市华英学校 曾庆国
摘要 实验是学习生物学的重要方法，实验教学在生物学教学中有着不可替代的作用。但进行实验教学经常遇到实验条件差、实验操作难、实验效果不理想等诸多困难和问题。本文以人教版初中生物实验“绿叶在光下制造有机物”为例，介绍了初中生物实验在实验材料、实验装置、实验操作等方面改进的方法，提高了实验课的效率。
关键词 天竺葵 酢浆草 蔓花生 人工辅助光照 实验改进
2011版新课标在“课程资源的开发和利用”中指出：“应鼓励学生和教师充分利用身边费用低廉的器具和材料，设计富有创造性的实验和实践活动。”如何在实践中挖掘身边的资源，使生物学实验低成本、低损耗和简单易行呢？人教版七年级上册有一个探究实验“绿叶在光下制造有机物”，该实验的原理主要是利用淀粉遇碘变蓝的特性来检验绿叶在光下制造出以淀粉为主的有机物。在实际的教学中，由于地域原因取材较难，且实验时间较长，易受天气等客观因素影响，导致该实验的开出率不高。本文以此实验为例，阐述初中生物实验改进的方法与过程。
1 实验材料的改进
1.1 需要改进的原因
“绿叶在光下制造有机物”这一实验需要“绿叶”做实验材料，但教材上介绍的实验材料天竺葵在南方不太常见，笔者所在的学校每个年级有20个教学班，合计约有300个实验小组，要获得充足的材料较难，全部购买需要较大的实验费用，而且天竺葵叶片较大，较难完整放入小容器中，溶解叶绿素所需要的乙醇也更多，水浴加热的时间较长，容易造成乙醇和燃料
的浪费。
1.2 实验材料的探索
针对上述情况，笔者尝试在校园内取材，主要寻找叶片较小的植物，并以天竺葵为对照组对几种植物叶片进行了等组实验。
表1 几种绿叶实验效果的比较 室温22～25℃
备注：脱色时黄花酢浆草和蔓花生采用完整的小叶，天竺葵、蕃薯叶、垂叶榕叶则剪成相应的大小。
实验发现，黄花酢浆草和蔓花生的脱色时间比天竺葵更短，而蕃薯叶加热时间过长，叶软易烂，且因为产生淀粉过少，现象不明显，垂叶榕则无法在30分钟内完全脱色，不能作为实验材料。为进一步比较天竺葵和黄花酢浆草、蔓花生在实验中的效果，笔者利用这三种植物在暗处理的最佳时间（即暗处理后脱色滴碘不显蓝，说明淀粉完全耗尽）、光照的最佳时间（即暗处理后进行光照的时间，以光照后再脱色滴碘叶片出现明显的变蓝现象为准）、溶解叶绿素需要的无水乙醇用量方面进行了更多的等组实验，得出以下数据。
表2 三种植物叶片完成绿叶在光下制造有机物实验的数据比较 温度20～25℃
备注：黄花酢浆草、蔓花生采用完整的小叶，天竺葵采用完整的叶片，脱色时水温70℃后才放入叶片计时。
1.3 改进实验材料的两点方法和体会
在本实验中，黄花酢浆草和蔓花生由于叶片更小更薄，特别是黄花酢浆草，大大节约了无水乙醇的使用量，缩减了处理叶片和加热的时间，既提高了实验的效率，又节省了乙醇和燃料，是天竺葵的优良替代材料。黄花酢浆草和蔓花生是多年生草本，一般园土即可生长，
蔓花生为豆目蝶形花科蔓花生属，多见于华南地区，而黄花酢浆草为牻牛儿苗目酢浆草科酢浆草属，全国各地都有分布，是比较理想的实验材料。除寻找替代材料外，改良材料也能达到比较理想的效果，如“制作洋葱鳞片叶表皮细胞的临时装片”这一实验，洋葱内表皮本身无色透明，在白亮的视野中效果不好，如果使用紫色的外表皮，又不易撕取，实际上，在实验前，将洋葱从顶部十字形切开，再分成一片片放在通风处，四、五天后内表皮变成紫色，这样既好撕取，又不用染色，而且效果极好。这些实验材料的优选和改良，能增强生物学实验教学的有效性。
2 实验装置的改进
2.1 需要改进的原因
“绿叶在光下制造有机物”这一实验在水浴加热的环节中，由于小烧杯漂浮在水中，加热时容易侧倾而与大烧杯壁发生碰撞，有时会把里面的无水乙醇洒出，造成实验的安全隐患。另一方面，小烧杯的杯口较大，无水乙醇易挥发，容易造成浪费。
2.2 改进实验装置的两点方法和体会
改进实验装置的方法之一是增加辅助装置，在本实验中，经过多次的实践后，我们在大烧杯里放入一条纱布，水浴加热时可以起固定小烧杯的作用，避免小烧杯的侧倾，效果非常不错；另外，在装有无水乙醇的小烧杯口盖上一个小培养皿，可减少无水乙醇的挥发，达到节约乙醇的目的。改进实验装置的方法之二是优化实验装置，并充分利用废弃材料。如在“光合作用制造氧气”的实验中，按教材给出的装置进行实验，可操作性差，也不易成功。经上网查询，结合多次实践，可用一废弃矿泉水瓶，在盖上开一个可以放入吸管的孔，然后将水生植物放入瓶内，瓶内注满0.1%的碳酸氢钠溶液增加容器内的二氧化碳含量，加快光合作用速度，最后拧紧瓶盖，用胶水保证装置的密封效果。这样对装置优化后，操作方便，实验效果也很明显。
3 实验操作的改进
实验操作的改进需要多次实践，具体情况具体分析，可针对操作的步骤进行优化，也可针对操作方法进行优化，对于“绿叶在光下制造有机物”这一实验，本文在遮光处理、光照处理、水浴加热等方面进行了探索，介绍如下：
3.1 遮光处理的改进
3.1.1 需要改进的原因
遮光处理的目的是设置遮光和见光的部分，形成对照，教材上的遮光处理是用黑纸片把叶片的一部分从上下两面遮盖起来，用回形针固定。但在实际操作中，回形针容易夹伤叶片，它和黑纸片的重量还会压低天竺葵的叶片，特别是黄花酢浆草、蔓花生等匍匐茎的植物叶片，导致这些植物叶片的光照受到影响，进而影响实验的效果。
3.1.2 改进意见 我们参考了一些园林栽培方面的技术，采用了直立辅助杆的方法，把遮光叶片用小木棍支撑起来，保证了叶片的充分光照。还有一种方法是用贴纸在叶子的上下两面贴住遮光，贴纸轻而薄，不透光，不会对叶片造成伤害，还可以做成不同的形状，大大提高了学生的兴趣。
3.2 光照处理的改进
3.2.1 需要改进的原因
遮光处理后需要把植物放在阳光下照射一定的时间，使叶片见光部分进行光合作用。但在实践中，由于学校课时的安排有时会在早上第一节上课，太阳刚出来不久，有时会遇上阴雨天气，叶片的光照不够充分，导致叶片见光部分的淀粉制造量过少，使实验效果不理想。此时，可以采用人工辅助光照。
3.2.2 人工辅助光照的探索
第一步，我们先把经过充分暗处理的天竺葵、黄花酢浆草和蔓花生充分光照，然后脱色
滴碘后，以此现象作为光照后的实验效果标准。第二步，经过查阅资料，日光灯的光照效果最佳，但市面上所售灯管功率太小，需要光照时间过长，比较之后，我们选用220V150W、220V300W、220V500W的碘钨灯作为光源，先设置好暗室，然后分别对经过充分暗处理的三种植物进行不同时间的光照，再按相应步骤处理叶片，经过多组实验，效果最接近此前所定标准的平均光照时间如下所示：
表3 三种植物叶片在人工辅助光照下产生淀粉的实验数据比较 室温19～25℃
3.2.3 改进意见
结合上述实验结果，如果早上第一节要进行实验，以天竺葵为实验材料，宜选用220V300W的碘钨灯为光源提前一天的晚上进行人工辅助光照，第二天早上就可以使用叶片，比较方便；以黄花酢浆草和蔓花生为实验材料，则建议选用220V150W的碘钨灯为光源提前处理叶片比较方便。如果遇上阴雨天气，则可参考以上数据灵活处理。需要注意的是，光照时植物需要充足的水分，光源与叶片要保持一定的距离，避免叶片被灼伤。
3.3 其他改进
3.3.1 水浴加热时用热水代替冷水
水浴加热的目的是加快叶绿素溶解的速度，实际操作中用酒精灯将大烧杯的水加热时间较长，既耗费燃料，又浪费实验课的时间。为节约宝贵的课堂时间，有些老师选择在加热的过程中讲授知识，这样做不利于学生对现象的观察，又打断了实验的连续性，有些时候还会在讲课过程中出现实验安全问题，得不偿失。其实，改进的方法非常简单，只需要用70℃左右的热水（酒精的沸点为78℃左右，热水温度过高易加快酒精蒸发，造成浪费）代替冷水，便可大大加快实验的速度，减少酒精的浪费，节约课堂时间。
3.3.2 增加废弃酒精的回收环节
新课标提倡要注重提高学生的环保意识，因此，在教学中涉及到此方面内容时应及时向学生进行环保教育。本实验中，为避免实验结束后“绿色酒精”的挥发和浪费，可在课堂上穿插一个环节让学生把溶解了叶绿素的无水乙醇及时倒入回收瓶，并通过点燃或其他方法告诉学生要珍惜能源，爱护环境，提高学生的环保意识。
4 结语
生物实验改进的方法是多种多样的，随着新课改的不断深入，越来越多有效的实验改进将会被发现，总的来说，在实验条件上，对所需的设备和材料尽量采用因地制宜，因陋就简，废物利用；在实验操作上，尽量化繁就简，突破难点；在实验效果上，应着重分析失败的原因，找出相应的策略和方法，确保实验的成功。
参考文献
1 刘恩山，汪忠等．义务教育生物学课程标准（2011年版）解读．北京：北京师范大学出版社，2012：121．
2 王云香．探索几种绿叶在光下制造淀粉的实验．生物学通报，2005，40（2）：52．
3 崔庚寅，赫子瑞，尹惠芳等．生物学实验教学疑难解答（初中）．北京：化学工业出版社，2008：35—39．
4 闫秀芹．初中生物学实验的几点改进．生物学教学，2010，35（1）：46