張命康

實(shí)驗(yàn)材料的選擇是生物學(xué)實(shí)驗(yàn)首先要面對(duì)的問題，也是高考考查學(xué)生關(guān)于實(shí)驗(yàn)探究能力的命題范疇和角度。面對(duì)實(shí)驗(yàn)新情境題，學(xué)生需要自主選擇實(shí)驗(yàn)材料，但常感到束手無策。實(shí)驗(yàn)材料是實(shí)驗(yàn)成功的基石，材料選對(duì)了，則事半功倍；選錯(cuò)了，則實(shí)驗(yàn)失敗，只有正確的實(shí)驗(yàn)材料，才能保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行和結(jié)果的正確性。縱觀生命科學(xué)研究史，不少科學(xué)家取得的成功與實(shí)驗(yàn)材料的恰當(dāng)選擇是分不開的。如德爾布呂克、盧利亞和赫爾希，歸功于選擇了噬菌體病毒；摩爾根的成功在于選擇用個(gè)體小、易飼養(yǎng)、染色體少、相對(duì)性狀易區(qū)分、雌雄易辨等特征的果蠅來做遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)。

選擇實(shí)驗(yàn)材料的試題及分析

試題：某生物課外活動(dòng)小組在探究酶的特性時(shí)，教師提供了如下可供選擇的材料用具：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的可溶性淀粉溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鹽酸、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的淀粉酶溶液、體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液、新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的豬肝研磨液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的碘液、蒸餾水、90℃熱水、冰水、試管、量筒、小燒杯、大燒杯、膠頭滴管、試管夾、酒精燈、三腳架、石棉網(wǎng)、溫度計(jì)、pH試紙、火柴、標(biāo)簽紙、衛(wèi)生香。

問題：1.若要探究pH對(duì)酶活性的影響，應(yīng)選擇哪些實(shí)驗(yàn)材料？2.若要探究溫度對(duì)酶活性的影響，應(yīng)選擇哪些實(shí)驗(yàn)材料？

正確的選擇：1.質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鹽酸、體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液、新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的豬肝研磨液、蒸餾水、試管、量筒、膠頭滴管、試管夾、pH試紙、火柴、標(biāo)簽紙、衛(wèi)生香；2.質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的可溶性淀粉溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的淀粉酶溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的碘液、蒸餾水、90℃熱水、冰水、試管、量筒、膠頭滴管、試管夾、標(biāo)簽紙。

在實(shí)測時(shí)，學(xué)生感到難度大，因此錯(cuò)誤百出，教師也覺得要快速從眾多材料中做出正確選擇并非易事。學(xué)生的主要錯(cuò)誤在于反應(yīng)物與酶制劑的選擇上，在探究pH對(duì)酶活性的影響時(shí)，錯(cuò)誤選擇了淀粉與淀粉酶；在探究溫度對(duì)酶活性的影響時(shí)，錯(cuò)誤選擇了過氧化氫溶液與豬肝研磨液反應(yīng)。其實(shí)，淀粉在酸性條件下會(huì)分解，在堿性條件下會(huì)生成碘化鈉和碘酸鈉，故淀粉不宜作為探究pH對(duì)酶活性的反應(yīng)物；過氧化氫在高溫下會(huì)分解，產(chǎn)生氣泡，故過氧化氫不宜作為探究溫度對(duì)酶活性影響的反應(yīng)物。

學(xué)生選擇了錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)材料的原因及分析

首先，教材必做的實(shí)驗(yàn)沒有做。由于學(xué)校辦學(xué)條件、教師實(shí)驗(yàn)意識(shí)和教學(xué)課時(shí)緊張等種種原因，課標(biāo)和考試說明要求必做的實(shí)驗(yàn)沒有做好，或口頭實(shí)驗(yàn)，或合并做，致使學(xué)生只有書本知識(shí)，沒有親身體驗(yàn)的感性認(rèn)識(shí)，不了解各種實(shí)驗(yàn)試劑的作用和實(shí)驗(yàn)器材的用途。就算硬件設(shè)施齊全，有的教師認(rèn)為選材簡單而不重視實(shí)驗(yàn)材料選擇的訓(xùn)練，導(dǎo)致自主選擇材料進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)被呆板的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)所替代，只有考試時(shí)，學(xué)生才有機(jī)會(huì)進(jìn)行實(shí)踐。

其次，缺乏獨(dú)立思考的習(xí)慣。對(duì)于一些實(shí)驗(yàn)用具，學(xué)生缺乏生化知識(shí)，一知半解，照方抓藥，沒有深入理解反應(yīng)的原理和機(jī)制，沒有進(jìn)行材料的對(duì)比和選擇，遇到易混的材料時(shí)就不能做出正確的選擇，張冠李戴。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)材料不能做出的正確選擇，除了與學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)少有關(guān)之外，還與學(xué)生缺乏獨(dú)立思考的習(xí)慣有關(guān)，在提倡合作學(xué)習(xí)的課程背景下，教師不能忽視學(xué)生獨(dú)立思考品質(zhì)的培養(yǎng)。

最后，不了解實(shí)驗(yàn)材料的選擇原則。選取的材料要符合實(shí)驗(yàn)的要求。如觀察動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核或有絲分裂時(shí)，選擇的材料要含有細(xì)胞核，不能選擇哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞，因?yàn)榇思?xì)胞沒有細(xì)胞核，不能進(jìn)行有絲分裂；選取的材料要符合實(shí)驗(yàn)的原理。實(shí)驗(yàn)原理是完成實(shí)驗(yàn)的依據(jù)，選擇的材料既要保證反應(yīng)原理的實(shí)現(xiàn)，又要方便檢測結(jié)果的觀察。如探究pH對(duì)酶活性的影響，選擇過氧化氫與過氧化氫酶進(jìn)行反應(yīng)，生成的氧氣易于檢測，可通過觀察氣泡的多少，用帶火星的木條或衛(wèi)生香來檢測；選取的材料要易獲得、低成本。如在非板栗產(chǎn)區(qū)，生物組織中淀粉的檢測不適宜選取板栗，可選擇不受季節(jié)限制且來源廣泛的大米、面粉等；選取的材料要易于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。如，根據(jù)健那綠染色法觀察植物細(xì)胞的線粒體時(shí)不能選用黑藻，因?yàn)樗哂芯G色的葉綠體，會(huì)干擾對(duì)藍(lán)綠色線粒體的判斷；選取的材料要易操作。如檢測生物組織中的脂肪時(shí)，必須選用較大的花生種子，不能用含脂肪多的芝麻種子做切片觀察，因?yàn)橹ヂ榉N子太小，不易徒手切片。

正確選擇實(shí)驗(yàn)材料的對(duì)策

破解實(shí)驗(yàn)材料的選擇難題，只靠做題是解決不了的，一定要?jiǎng)邮肿鰧?shí)驗(yàn)，在操作中理解材料，熟悉各實(shí)驗(yàn)材料的特性，靈活選取材料。

教材必做的實(shí)驗(yàn)一定要認(rèn)真做，積累實(shí)驗(yàn)材料選擇的經(jīng)驗(yàn)

對(duì)于課標(biāo)和考試說明要求必做的實(shí)驗(yàn)，教師一定要?jiǎng)?chuàng)造條件讓學(xué)生親手做，而不能進(jìn)行口頭或筆頭實(shí)驗(yàn)，否則學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)嚴(yán)重不足，僅靠背誦的實(shí)驗(yàn)知識(shí)不能解決材料的正確選擇問題。例如，在探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式時(shí)，沒有動(dòng)手做過實(shí)驗(yàn)的學(xué)生連有氧呼吸裝置——錐形瓶的數(shù)量與順序都不清楚，選擇材料時(shí)難免會(huì)出錯(cuò)，更不用說解答創(chuàng)新的變式題。教師最好能把驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)變?yōu)樘骄繉?shí)驗(yàn)，增加自主選擇實(shí)驗(yàn)材料的訓(xùn)練機(jī)會(huì)。

必須對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行歸納分類，正確理解材料選擇的原因

人教版高中生物必做的實(shí)驗(yàn)多達(dá)19個(gè)，這些實(shí)驗(yàn)包括顯微觀察類、模擬類、調(diào)查類、生化鑒定類，每類實(shí)驗(yàn)選擇材料都有一定的共性。如顯微觀察類的實(shí)驗(yàn)，選擇材料時(shí)，要突出顏色對(duì)比，必須易于在顯微鏡下觀察；做生化鑒定類的實(shí)驗(yàn)時(shí)，要突出顏色反應(yīng)，注意選擇材料的顏色與反應(yīng)后的顏色不能相同或接近，避免干擾。對(duì)實(shí)驗(yàn)歸類后，有助于理解材料選擇的原因，有利于正確遷移知識(shí)。

要有一定的試題操練，鞏固各種實(shí)驗(yàn)材料的特點(diǎn)

要找一些典型的有關(guān)實(shí)驗(yàn)材料選擇的精品題進(jìn)行練習(xí)，熟悉各種實(shí)驗(yàn)材料的特點(diǎn)、優(yōu)勢、長處。如，豌豆與玉米不同，豌豆為閉花授粉、自花傳粉的植物，可用于研究自交的材料，而玉米是雌雄同株、異花傳粉的植物，可用于研究測交、雜交等。在習(xí)題訓(xùn)練中，熟悉考法和設(shè)問，提高解題能力。假如沒有一定的操練，則易遺忘和回生，從而導(dǎo)致誤選。

變式頭腦風(fēng)暴，靈活選取實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)材料要活用，學(xué)生可經(jīng)常進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，思考實(shí)驗(yàn)材料一種多用、多種一用、替代性創(chuàng)造使用。如對(duì)于常見且易栽的洋蔥，其作為實(shí)驗(yàn)材料，適用范圍廣，可以“一種多用”：洋蔥的根可用于“觀察根尖分生區(qū)細(xì)胞的有絲分裂”“低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍”；將洋蔥的鱗片葉搗碎后可用于“檢測生物組織中脂肪、淀粉（或還原糖）、蛋白質(zhì)”；鱗片葉外表皮可用于“臨時(shí)裝片的制作”“使用高倍鏡觀察植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)”“植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原”；內(nèi)表皮可用于“觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布”；洋蔥的綠葉可用于“葉綠體中色素的提取和分離”。在日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可引導(dǎo)學(xué)生思考：“洋蔥能用于高中生物哪些實(shí)驗(yàn)？”

結(jié)語

綜上所述，只有理解實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)材料的特性，分析實(shí)驗(yàn)類型，多思考、常操練，才能對(duì)實(shí)驗(yàn)材料做出正確選擇。

基金項(xiàng)目：福建省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2018年度立項(xiàng)課題“基于自主學(xué)習(xí)的高中生物大概念教學(xué)實(shí)踐研究”（項(xiàng)目編號(hào)：FJJKXB18-374）