江苏省高中生物教学论文 生物实验的改进与创新(翟天智)苏教版.doc

苏科版初中生物实验的改进与创新(翟天智)生物学科是一门实验科学。生物实验对激发学生学习兴趣，发展学生生物科学素养、形成学生科学探究能力非常重要。本人仅就苏科版初中生物实验的改进与创新谈一些做法和体会，仅供参考，不足之处欢迎大家批评指正。 一实验材料的拓展在七年级上册能量的释放和利用有关植物的呼吸释放二氧化碳、需要氧的实验中，有许多学生会认为呼吸只和叶有关，为此，我引导学生考虑选用其他植物器官来做实验材料。如，课前分小组分别选择根、茎、叶、花、果实和种子六大器官来设计对照实验，将教材上的验证实验变为探究实验，对照组多采用微波炉烤干，这样既节省时间又操作方便。探究实验一：植物呼吸释放二氧化碳课前准备：选取新鲜的植物根、茎、叶、花、果实和种子六大器官作为实验材料。将大葱根、微波炉烤过的大葱根；萝卜片、微波炉烤过的萝卜片；新鲜的藕片、微波炉烤过的藕片；新鲜的青菜叶、微波炉烤过的青菜叶；鲜花、微波炉烤过的花、小西红柿、微波炉烤过的的小西红柿；毛豆、微波炉烤过的毛豆；黄豆芽、微波炉烤过的黄豆芽等等分别装入两个不漏气的黑塑料袋中。插入软管扎紧袋口，把软管用止水夹夹紧，不加标记。（用黑塑料袋代替透明塑料袋，可以避免了光合作用对实验的影响，也不用再暗处理。）课上实验：学生在未知塑料袋里是新鲜的还是微波炉烤过的实验材料的情况下，把两袋内的气体分别通入装有澄清石灰水的两个烧杯中，通过观察现象，得出结论：生活的细胞才有呼吸现象。 实验二: 植物的呼吸需要氧气课前准备：分小组分别将鲜花和微波烤干的干花、新鲜的葱白和煮熟的葱白、新鲜的萝卜条和微波炉烤过的萝卜条、新鲜绿豆芽和微波炉烤过的绿豆芽、新鲜的香菜根和微波炉烤过香菜根、新鲜的青菜叶和微波烤干的青菜叶、新鲜的包菜叶和微波烤干的包菜、鲜毛豆和微波炉烤过的毛豆等放入两个锥形瓶中，然后用黑色塑料袋密封一昼夜。（用黑塑料袋密封避免了暗处理）课上实验：分别将点燃的蜡烛迅速伸入到甲、乙两瓶中，观察蜡烛的燃烧情况，分析实验结果。根据实验现象得出结论：植物的呼吸消耗了氧气放出了二氧化碳，只有活细胞才能进行呼吸作用，植物生命活动一旦停止，呼吸作用也就不能进行了。本实验需要注意的一点是：选择广口瓶，打开瓶口外界气体很容易进入，所以实验时要先点燃蜡烛，再打开瓶塞，两两同学配合，快速完成实验。也可用锥形瓶代替广口瓶！ 如在“观察动物和植物细胞”的实验中，教材建议选用蚕豆叶表皮或黄瓜果肉、葫芦藓的叶片、酵母菌等。观察蚕豆叶表皮的实验在第17章第1节绿色植物与生物圈中的水循环中有涉及，观察酵母菌在第八章第3节单细胞生物体中也有涉及，所以，这里可以选择一些生活中常见的实验材料来做实验，除了可以观察黄瓜的果肉细胞，也可以观察辣椒的果皮细胞或番茄的果皮和果肉细胞等等。如在“观察植物叶表皮的气孔”实验中，学生通过前面的蒸腾作用实验，知道叶是植物体内水分散失的主要器官。那么水到底是从叶片中的什么结构中散失的呢？如果是气孔，叶片正面和背面哪一面气孔数目较多？可增加一个观察实验：分小组将一片刚摘下的叶片浸在盛70以上热水的烧杯中，观察现象。通过实验观察可知，叶片的上下表面都出现了气泡，而且下表皮的气泡数目一般多于上表皮。（关注点：其一，实验时叶片一定要是刚摘下来的，如果时间长了气孔会关闭，实验现象不明显；其二，水温一定要70以上热水；其三，不要将叶片放在烧杯里再倒热水，因为在倒水的过程中气泡会被冲走，另外，这样也只能看到一面叶表皮的气孔出现的气泡。所以，应该将热水先倒在烧杯里，再用镊子夹着叶柄竖着浸没在水中，这样可以同时观察到上表皮和下表皮气泡冒出的位置和数目多少。）在“观察植物叶表皮的气孔”实验中，实验材料选择蚕豆叶效果明显，气孔周围的保卫细胞饱满。在没有蚕豆叶的情况下，可以选择常见的青菜叶和菠菜叶观察，效果也很好！选择单子叶植物如吊兰的叶做实验材料也很不错，气孔排列有规则，一排排的容易找到。除了观察常见的陆生植物叶表皮气孔外，还可以拓展观察水生植物的叶表皮气孔，如观察睡莲的上下叶表皮气孔。（上表皮每平方毫米约625个，下表皮每平方毫米约3个）从而让学生知道植物上下表皮气孔的数目差异是和它们生活的环境相适应的。如在“观察鸟卵结构”的实验中，也可以选择常见的鹌鹑卵来代替鸡卵实验，这样做的优点是经济实惠、方便等。 二实验设计的优化和创新如在种子的呼吸消耗氧呼出二氧化碳实验中，兴趣小组课前准备几组对照实验，课上进行演示。演示实验一：会呼吸的花朵用新鲜的两朵康乃馨和微波炉烤干的两朵康乃馨分别用线吊在两个盛有石灰水的锥形瓶中，用黑色塑料袋密封放置一昼夜。演示实验二：取甲、乙两个锥形瓶，每瓶注入少量澄清的石灰水。在甲瓶内，用线悬挂装有新鲜绿豆芽的纱布袋（注意：纱布袋口要扎紧，袋不要碰到石灰水），再用瓶塞塞紧。乙瓶照样处理，但瓶内的布袋装微波炉烤干的绿豆芽。（或用黄豆芽和微波烤干的黄豆芽）。演示实验三：会呼吸的叶子用新鲜的一束叶子和微波炉烤干的一束叶子分别用线吊在两个盛有石灰水的锥形瓶中，放置一昼夜。课上观察并实验：学生通过观察，发现装有新鲜绿豆芽、新鲜康乃馨、新鲜叶子的瓶中石灰水变浑浊，想到植物呼吸可能产生了二氧化碳。而其他三个对照组瓶中石灰水没有变浑浊。然后再让学生分别将点燃的蜡烛或卫生香迅速伸入到甲、乙两瓶中，观察蜡烛的燃烧情况，进一步分析得出植物呼吸消耗氧气、产生二氧化碳的实验结论。 如在“探究种子萌发的外部条件”实验中，教材上是用大烧杯、玻璃棒及蚕豆种子为实验材料和用具。本实验时间跨度长，但是实验难度不大，所以采取的实验策略是，在小组讨论的基础上，引导学生大胆尝试改用生活中易得的材料动手实验（课前一周准备），这样实验场所由学校延伸到校外，课上再让学生将实验装置和实验记录带到课堂进行观察讨论、通过课前实验观察、课上分组交流分享成果等策略，帮助学生建构重要概念。实验设计一：在剪掉三分之一的透明大可乐杯子中，挂上用铁丝绕成两层环状结构并上层和中层缝上纱网的装置，侧面三根铁丝挂在可乐瓶子的顶端，将绿豆种子分置杯子的上层、中层和杯底，将水加到中层纱网处（两组）。一组放在常温下，一组放在低温下（5）观察实验现象。 实验设计二：在五支透明的吸管的上部、中部和下部位置打开半侧管壁，塞上黄豆种子，放入盛有水的大的透明果冻杯子中，杯子中的水加到中间黄豆种子的位置（两组）。一组放在常温下，一组放在低温下（5），观察实验结果。 实验设计三：在透明的一次性杯子的顶端位置固定了四根线，分别在每根线上拴三粒蚕豆种子，使其位于杯子的上部、中部和底部位置，将水加到中间种子的位置使其浸没大半（两组）。一组放在常温下，一组放在低温下（5），观察实验现象。 实验设计四：剪取透明的大可乐杯子的下半部，用铁丝绕成两层环状结构分置杯子的上层和中层，用纱布缝在上层和中层的圆环上，分别在杯子的杯底、杯子的中间和顶层放上种子。在观察实验过程中，学生也发现了和预想的实验结果有出入的实验现象，如在实验前学生预测浸没在水中的底部的种子不会萌发，结果有萌发现象。课上学生交流得出结论：水中也含有少量的氧气。如何改进呢？如何使水中的氧气几乎没有呢？交流得出结论：改用凉开水等。如在“观察种子萌发的过程”的实验中，教材上是这样设计实验的：在一个培养皿或大的盘子里垫上湿棉花（或吸水纸），每隔两天有次序地放一粒蚕豆种子（或大豆、豌豆、玉米、棉花的种子）在湿棉花上，直到最先放入的蚕豆种子长出幼叶为止。 蚕豆种子颗粒比较大，放在湿棉花上没有足够的水分很难萌发，这样设计实验不利于学生观察到种子的根突破种皮的现象及整个的萌发过程。所以，我引导学生在设计实验时选用透明的实验器具，大胆创新实验设计，使实验的可操作性和可观察性增强，提高了实验效果。实验设计一：选取一只透明的白色大可乐瓶，在一侧剪去瓶子的三分之一侧壁，并加入水。用一根线拴上三粒蚕豆种子，并使种子大部分没入水中。每隔两天有次序地放入另一组（一根线拴上三粒蚕豆种子），直到最先放入的蚕豆种子长出幼叶为止。实验设计二：将一只大的透明的可乐瓶剪去三分之一（在顶端剪开一些缺口，便于挂线），在可乐瓶中加入三分之二的水，用线拴住一粒蚕豆种子，使蚕豆种子大部分浸没在水中，将线头挂在瓶顶端。每隔两天有次序地挂上另一粒，直到最先放入的蚕豆种子长出幼叶为止。 实验设计三：在透明的玻璃杯或透明的一次性塑料杯里放入用水打湿的白色棉质的带子或棉质的白色布，将种子放在杯子的侧壁，保证种子有充足的空气，然后放在室温的环境中，隔两天放一粒种子，直到最先放入的种子长出幼叶为止。（也有学生用海绵打湿，放在透明的杯子中，实验效果并不太好，主要是海绵吸水强，容易造成侧壁缺少空气。） 课外探究：在课外探究莲子萌发的过程中，学生发现莲子萌发的过程中，最先突破种皮的是胚芽而不是胚根，而且萌发过程中没有观察到胚根突破种皮，（如下图）学生提出：这是不是和它的水生生活相适应呢？带着这个问题，我和学生查阅了相关资料得知，莲的苗端发育先于根端，节生根首先从胚芽第一节发生，很少的莲的种子在莲萌发时有胚根原基的微弱发育，但从未见胚根突破种皮。通过课内和课外探究观察，使得学生在实验情境中探究、在合作互动中共进、在亲身体验中感悟、在创新中升华。在“验证绿叶在光下吸收二氧化碳”实验中，教材上是取甲、乙、丙3只大广口瓶，甲、乙瓶内各放入1盆枝叶茂盛的植株，丙瓶内不放植株。用麦管或吸管分别向各瓶内深吐气十余次，使瓶内含有大量的二氧化碳。用橡皮塞塞紧瓶口，并用凡士林封口。把甲瓶放到黑暗处，把乙、丙两瓶放到阳光下。2小时后，揭开瓶塞，向甲、乙、丙3个瓶底各滴入几滴澄清石灰水。 这个实验设计在操作上不太方便，可以改进如下：用黑色和白色大塑料袋代替广口瓶，用黑色塑料袋罩住甲盆植物，用白色塑料袋罩住乙盆植物，用橡皮软管通入，袋口用线将封口封住，软管用夹子夹住。丙只是一个空的透明塑料袋。 实验时，将夹子打开，将橡皮软管通入盛有石灰水的烧杯中，挤压塑料袋内的气体，观察石灰水的变化。 三实验材料和仪器的优化与改进如在“探究萌发的种子释放热量”实验中，教材上是用铁架台固定保温瓶，在实验操作中，往往面临夹子不够大无法固定保温瓶，分组实验保温瓶数量不够的情况，因此，这个实验的器材可进行改进，用热水瓶代替保温瓶，在瓶塞上穿孔，插入温度计，或者塞脱脂棉固定温度计。实验材料可用萌发48小时的绿豆芽或黄豆芽，（萌发48小时会比萌发24小时的实验效果显著）如果冬天很冷时，可以温水浸泡。实验时间欲缩短，萌发绿豆或黄豆的量可多放些。另外，这个实验成功的关键是，装入的豆芽一定要干爽，因为水分也吸收热量，影响实验结果。如在“模拟胸部呼吸运动”的实验中，教材上是用大的玻璃罩代表胸廓，使用起来很不方便。可用大的白色可乐瓶子或小的白色水桶瓶剪去下半部分代表胸廓，也可以用小的透明的饮料瓶剪去下半部分代表胸廓，用气球代表肺，将气球的大头剪下套在瓶子下部代表膈。如在“观察青霉和葡枝根霉”的实验中，如果挑取深色部分只能观察到大量有色的孢子；如果挑取白色部分只能观察到大量无色的菌丝，只有挑取少量颜色较浅的有色部分，既能看到无色菌丝，又能看到直立菌丝顶端的成串孢子。 但是由于馒头和桔子外皮都比较硬，长出的菌丝较短，不容易挑取和剥离，如果改用菠萝培养效果很好，将菠萝切成块状放在盘子里，不用加盖，敞开式的环境。结果葡枝根霉的菌丝很长，比馒头上好挑起。还有可以用青皮香瓜、西瓜、杏子来进行培养，菌丝很长，很容易挑起。青霉可以用面包、香蕉、白皮香瓜来培养，很容易剥离和挑起。如在“制作洋葱鳞片叶表皮细胞的临时装片”时，用镊子撕取洋葱的内表皮，制好装片后用碘液染色再观察，效果往往不佳。因为洋葱内表皮本身无色透明，在白亮的视野中效果不好，如果该实验在实验前，将洋葱从顶部十字形切开，再分成一片片放在通风处，45d内表皮变成紫色，这样既好撕取，又不要染色，而且效果极好。为了方便撕取，可以用解剖刀在内表皮处划出一个小正方形，用镊子在直角位置撕取，美观实用。 四实验材料的就地取材如在“观察河蚌”实验中，如何不损坏贝壳，又不伤害内脏器官的打开贝壳是个难题，常用的方法是把它放在50左右的温水中，否则水温过低，贝壳不易自动张开；水温过高，会使河蚌烫伤。再用锋利刀片或解剖刀把河蚌的前后闭壳肌割断，蚌壳就自然地松开，然后除去一侧贝壳。但是对于稍大一点的河蚌，放50左右的温水中贝壳也不易自动张开，有时候还面临买不到实验材料河蚌的问题，靠海边的学生可以选择贻贝或蚬子进行观察，效果也很好！（注意的是：河蚌的前端钝圆，后端稍尖；而花蚬则是后端钝圆。）如在“观察水中的小生物”实验中，可以就地选择一些池塘水或小水沟的水进行观察，但是这个实验需要教师储备一些相关水中生物的知识，因为不同水域可能水中的生物是有差异的。比如在观察实验中发现，有一种水中动物很像草履虫，但是又观察不到口沟，也不是旋转运动，后来查阅资料才知道是四膜虫。再比如，有一个水中动物有一根长长的鞭毛（实际是柄），能随着柄的结构收缩，身体发生收缩变化，查阅资料才了解是钟形虫。不管水滴中有什么样的生物，只要学生观察了，看了，思考了，探究了，并将这种研究延伸到课外，这就是收获。如在“观察花的结构”实验中，如选用桃