从做实验到设计实验
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【内容摘要】以高中生物学必修本中的几个实验为基础，在学生充分理解实验原理和实验目的的基础上，启发、引导学生有意识地“改变”实验的选材、试剂和步骤，以培养和提高学生设计实验的思维能力。
【关键词】实验 改变 设计
素质教育要求培养学生能力，高考也主要以能力立意，但教学的主要内容仍然是传授知识，怎样把传授知识和提高能力联系起来，应该是现代中学教学的重要课题之一。
生物学是一门自然学科，实验是其基础及重要研究方法。因此，生物学教师应该把实验作为培养、提高学生生物学思维能力的重要途径。在高中阶段，生物学教师更应该把学生掌握实验基础知识和实验基本技能与高考实验设计要求联系起来。几年教学实践中，我关于实验的一贯做法是：先让学生掌握实验目的、实验原理，再启发、鼓励学生尽量去“改变”实验。这样的做法有助于培养、提高学生的思维能力和实验设计的能力，使以往学生“听得懂、做得来、用不上”的现象有较明显的好转。
下面以高中生物学必修本中的几个实验为例，简要介绍我启发、诱导学生“改变”实验的内容。当然，这些“改变”的前提是必须先让学生掌握实验原理和实验目的。
一、改变实验材料
观察植物细胞有丝分裂实验中要用到根，教材上采用的是洋葱的根。那么，可不可以选用小麦根、豆芽的根，甚至野生的禾本科植物的根？学生经过查阅资料、实际操作对比之后得出的结果是：秋冬季做该实验时，洋葱生理功能旺盛，容易生根，仅一个洋葱经培养长出的根就可供多人实验使用；而在春夏季节做该实验时，洋葱处于休眠期，长根情况较秋冬季节差很多，所以最好选用禾本科植物的根来完成实验，如小麦（虽然其根略少一些，但萌发相对容易，可弥补数量上的不足）。
观察植物细胞质壁分离与复原实验中，要求学生选用紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料，其目的是便于观察。那么基于同样的原理，可不可以选用花瓣的表皮呢？或者将无色的表皮经过染色，例如用活体染色剂0.1mg/ml亚甲基蓝溶液进行染色后再观察可以吗？还有学生大胆的提出质疑：如果将显微镜的亮度适当调暗，无色表皮细胞肯定看不到质壁分离现象吗？
叶绿体中色素提取和分离实验中，常用新鲜浓绿的菠菜叶作为实验材料，可不可以选用其它新鲜的、浓绿的叶片作为实验材料？有学生提出，就选材的软硬程度而言，如单纯性地为了容易研磨而选用柔软的菠菜叶片，那么改用机器（如豆浆机）研磨，是不是就可选用较硬的叶片？最后几个学生用豆浆机将大叶黄杨叶子磨碎做实验（磨碎后再加丙酮），取得了很好的效果。
二、改变试剂
观察植物细胞有丝分裂实验中，用10%盐酸解离洋葱根尖约10分钟，可不可以改用15%的盐酸、同时适当缩短解离时间，能达到相同的解离效果吗？能不能选用10%的硫酸代替盐酸（不能，使用硫酸会变色不易观察）？用0.01g/ml龙胆紫作染色剂，可不可以使用其它染色剂（碱性染色剂都是可行的，如醋酸洋红）？如染色太深，能不能改用0.005g/ml的龙胆紫染液？
观察植物细胞质壁分离与复原的实验中，用30%蔗糖溶液使植物细胞质壁分离，可不可以选用50%蔗糖溶液（能质壁分离，但易导致细胞死亡）？可不可以选用5%的蔗糖溶液（低于细胞液浓度，不发生质壁分离）？能不能选用30%的尿素或KNO3 溶液（质壁分离后会自动复原）代替蔗糖溶液？
叶绿体中色素的提取和分离实验中，能用其它有机溶剂（如酒精）代替丙酮吗（能）？能用四氯化碳代替层析液吗（能）？
三、改变实验步骤
这种改变在学生理解了实验原理和实验目的后变得较为容易，也是学生实验中改变最多的地方。
观察植物细胞有丝分裂实验时，能否把洋葱根尖纵剖开（能，更容易解离和染色，更易压片）？能否在载玻片上染色（能）？能不能先染色再漂洗（不能）？能改变解离和染色的时间吗？观察时能先高倍镜再低倍镜吗（不能）？
观察植物细胞质壁分离与复原实验时，可不可以先撕下一大块表皮，再切下其较薄的地方做实验（更好）？实验中只在低倍镜下能看到质壁分离及复原吗（能）？可不可以直接把表皮放在清水或蔗糖溶液中（能，注意不能使表皮重叠）？质壁分离时间过久，会发生什么样的现象（不能复原）？
在叶绿体中色素的提取和分离实验中，只有少部分同学严格按照教材做，实验室中操作方法五花八门：有磨碎叶片后再加丙酮的；有不过滤而直接用研磨液的（用毛细管吸上层液体）；有不称量叶片重量、多多益善的；甚至有用折叠的滤纸条直接刮取去掉表皮叶片的汁液的……划滤液细线时，有用载玻片比着用小楷毛笔划的；有用棉线浸上滤液弹线的；有用折叠滤纸蘸取载玻片上推成薄层的滤液的；还有用画滤液点代替滤液线的（层析后为一些中间高的弧形色素带）；甚至有用圆形滤纸，中间为一滤液点，粘上一小条滤纸，引流层析液来层析色素的（色素带为同心圆环）……
经过启发和引导，学生对实验的“改变”兴趣日益浓厚。尽管在“改变”过程中也可能会出现一些小小的错误，或者说在中学阶段还鲜有学生能对实验的原理、实验目的加以改变，但不可否认的是学生设计实验的思维能力也在逐渐形成和提高。作为教师，如能再多变教材实验为学生设计实验，多变验证性实验为探究性实验，将实验室的门大打开，或者在实验室做实验的同时辅之以自然界的野外实验，再适当地结合讲解实验设计理论（如设置对照等有关原理），相信我们的学生在实验考试中取得好成绩是完全可能的。
（作者单位：四川省成都市第十一中学）