上海

顯微鏡是生命科學(xué)研究中的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)儀器，是學(xué)生認(rèn)識生物微觀世界的必備工具，其操作的考查也常出現(xiàn)在各類考試中?？疾榈膬?nèi)容包括操作步驟、成像特點(diǎn)、細(xì)胞測量等。在《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020 年修訂）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）中，要求學(xué)生能“使用光學(xué)顯微鏡觀察各種細(xì)胞”。因此如何在低倍鏡及高倍鏡下觀察到清晰的物像，是學(xué)生應(yīng)該掌握的一項(xiàng)基本實(shí)驗(yàn)技能。在教學(xué)過程中，有時教師為了追求所謂的“效率”而忽視了生物學(xué)基本實(shí)驗(yàn)的開展，一味地讓學(xué)生背誦實(shí)驗(yàn)操作、默寫實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這背離了學(xué)科的教學(xué)本質(zhì)。如果考題中規(guī)中矩，學(xué)生只需鸚鵡學(xué)舌般依此作答；但如果考查的是實(shí)驗(yàn)中的異常情況或細(xì)節(jié)，學(xué)生勢必會因?yàn)槠綍r缺乏實(shí)踐而對此類題目束手無策。因此筆者以光學(xué)顯微鏡下各類真實(shí)圖像為載體，歸納高中階段顯微鏡實(shí)驗(yàn)操作的命題特點(diǎn)，設(shè)計原創(chuàng)題目，以期為顯微鏡實(shí)驗(yàn)教學(xué)的更好開展提供借鑒。

1.注重方法，考查操作步驟

顯微鏡的發(fā)明將生命科學(xué)引入了細(xì)胞水平，人們可以借助顯微鏡觀察到自然界中微米級別的物體，這是生物學(xué)科中最為基礎(chǔ)的操作技能，學(xué)生要能熟練掌握載玻片的放置、低倍鏡下物像的初步觀察、高倍鏡的流暢轉(zhuǎn)換及相關(guān)結(jié)構(gòu)的測量等操作。圍繞這些方面的考查歷來是各類試題中的熱點(diǎn)。

【例題1】（2019 年，上海嘉定區(qū)二模，第15 題）在“觀察蠶豆葉下表皮”實(shí)驗(yàn)中，低倍鏡視野下觀測到保衛(wèi)細(xì)胞位于視野右下角，欲在高倍鏡視野下進(jìn)一步清晰觀察該細(xì)胞，下列操作過程中錯誤的是 （ ）

A.移動載玻片 B.換為低倍鏡

C.換為高倍鏡 D.調(diào)節(jié)細(xì)調(diào)節(jié)器

【答案】B

【分析】若要在顯微鏡下觀察到清晰的物像，需遵循先低倍鏡后高倍鏡的操作步驟，不能省略或跳躍，否則將觀測不到物像。按照表分析例題1 應(yīng)選擇B。

表 顯微鏡的基本操作步驟

續(xù)表

【原創(chuàng)題1】在“觀察蠶豆葉下表皮”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)在低倍鏡下清晰地觀察到了氣孔，調(diào)至高倍鏡后，卻沒有看到這個結(jié)構(gòu)，不可能的原因是 （ ）

A.未調(diào)節(jié)光亮度 B.未移動載玻片

C.未調(diào)節(jié)細(xì)調(diào)節(jié)器 D.未轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器

【答案】D

【分析】題目考查的是如何正確地從低倍鏡轉(zhuǎn)換為高倍鏡，首先需要將要觀察的對象移至視野正中央，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器調(diào)至高倍鏡下，視野變暗，需調(diào)節(jié)光圈和聚光器增大亮度，再微微調(diào)整細(xì)調(diào)節(jié)器，直至物像清晰。

【原創(chuàng)題2】在“觀察蠶豆葉下表皮”實(shí)驗(yàn)中，若要將低倍鏡下的視野甲換至高倍鏡下的視野乙（如圖1），需要經(jīng)歷哪些步驟 （ ）

圖1

①轉(zhuǎn)動目鏡 ②調(diào)暗視野 ③轉(zhuǎn)動粗調(diào)節(jié)器

④轉(zhuǎn)動物鏡至高倍鏡 ⑤調(diào)亮視野 ⑥向左下移動玻片 ⑦轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器至高倍鏡 ⑧轉(zhuǎn)動細(xì)調(diào)節(jié)器

⑨向右上移動玻片

A.①⑤⑦③ B.⑥⑤⑦⑧

C.⑨⑦⑤⑧ D.⑨①④⑤⑧

【答案】C

【分析】此題是低倍鏡轉(zhuǎn)換為高倍鏡實(shí)際操作中的具體應(yīng)用。分析甲中箭頭所指的氣孔結(jié)構(gòu)位于視野的右上方，需先將載玻片向右上方移動，然后按照表1 中的操作要點(diǎn)和順序逐一完成即可觀察到圖像乙。

2.關(guān)注知識，考查成像特點(diǎn)

許多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察需要借助于顯微鏡從細(xì)胞水平進(jìn)行辨認(rèn)，這類圖像表面上是考查顯微鏡下的物像特征，實(shí)質(zhì)是相關(guān)知識的識記應(yīng)用。如：植物根尖分生區(qū)細(xì)胞的不同分裂時期、成熟植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離及其復(fù)原、果蠅唾液腺細(xì)胞巨大染色體的觀察等等。

【例題2】（2019 年，上海寶山區(qū)一模，第18 題）如圖2 是洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞有絲分裂的光學(xué)顯微鏡照片，該細(xì)胞剛完成 （ ）

圖2

A.細(xì)胞核分離 B.染色單體分離

C.DNA 雙鏈解開 D.同源染色體分離

【答案】B

【例題3】（2019 年，上海青浦區(qū)二模，第3 題）在紫色洋蔥鱗葉外表皮細(xì)胞的失水和吸水實(shí)驗(yàn)中，顯微鏡下可依次觀察到如圖3 所示甲、乙、丙三種細(xì)胞狀態(tài)。下列敘述正確的是 （ ）

圖3

A.由甲到乙需將低倍鏡轉(zhuǎn)換到高倍鏡

B.甲、乙、丙不能在同一個細(xì)胞內(nèi)依次發(fā)生

C.與甲相比，乙液泡內(nèi)溶液濃度較低

D.由乙到丙的過程中需滴加清水引流

【答案】D

【例題4】（2017 年，上海虹口區(qū)一模，第6 題）顫藻和水綿都是綠色絲狀水生生物，將它們放在同一塊載玻片上染色后用光學(xué)顯微鏡的高倍鏡觀察，確認(rèn)絲狀物是水綿的依據(jù)是 （ ）

A.葉綠體 B.線粒體

C.高爾基體 D.核糖體

【答案】A

【分析】這類題目表面上是考查顯微鏡的成像特點(diǎn)，但實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)、注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等方面，該題都有所涉及，其實(shí)質(zhì)考查的是與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的知識點(diǎn)。要求學(xué)生平時在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時，能夠?qū)F(xiàn)象與概念相結(jié)合，做出正確的判斷。

【原創(chuàng)題3】圖4 表示大蒜根尖分生區(qū)正在進(jìn)行有絲分裂的細(xì)胞，該細(xì)胞所處的時期是 （ ）

圖4

A.前期 B.中期

C.后期 D.以上皆有可能

【答案】D

【原創(chuàng)題4】圖5 是水綿細(xì)胞在光學(xué)顯微鏡下經(jīng)碘液染色后的狀態(tài)，以下說法正確的是 （ ）

圖5

A.顫藻中不存在箭頭所指的顆粒物質(zhì)

B.顫藻細(xì)胞放大到圖5 中水綿細(xì)胞大小時，放大倍數(shù)相同

C.圖5 中螺旋帶狀的結(jié)構(gòu)是水綿細(xì)胞光合作用的場所

D.顫藻沒有螺旋帶狀結(jié)構(gòu)，不能進(jìn)行光合作用

【答案】C

【原創(chuàng)題5】圖6 是將相同的洋蔥鱗葉外表皮細(xì)胞放置在不同濃度蔗糖溶液中一段時間后的形態(tài)，下列說法正確的是 （ ）

圖6

A.乙此時的吸水能力最強(qiáng)

B.清水引流，甲比丙的復(fù)原花費(fèi)更長時間

C.乙的細(xì)胞液濃度與外界溶液相等

D.外界溶液濃度丙>甲>乙

【答案】D

【分析】判斷有絲分裂的細(xì)胞所處的時期均是平視細(xì)胞的赤道面，然后根據(jù)染色體的形態(tài)和位置區(qū)分前、中、后、末四個時期，但細(xì)胞是立體的結(jié)構(gòu)，如果觀察的角度沒有與赤道面保持水平，就會出現(xiàn)偏差，如原創(chuàng)題3 中的圖4，故答案為D。原創(chuàng)題4 中的圖5 箭頭指的是淀粉顆粒，位于水綿細(xì)胞的螺旋狀葉綠體上；顫藻是原核生物，個體小，只有擬核，沒有葉綠體，但可以進(jìn)行光合作用，也能產(chǎn)生淀粉顆粒，故答案為C。原創(chuàng)題5 中洋蔥鱗葉外表皮放置在比自身細(xì)胞液濃度高的蔗糖溶液中會發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，現(xiàn)象越明顯，內(nèi)外濃度差越大，細(xì)胞的吸水能力就越強(qiáng)，經(jīng)清水引流恢復(fù)原樣的時間也越長；乙未發(fā)生質(zhì)壁分離，外界溶液濃度可能小于或等于細(xì)胞液的濃度，故答案為D。

3.提升能力，考查細(xì)胞測量

顯微鏡下細(xì)胞大小的測量也是一個重要的考查方向，旨在考查學(xué)生對測微尺的熟練程度?？疾閮?nèi)容通常將低倍鏡與高倍鏡下的測量格數(shù)進(jìn)行比對，以此判斷學(xué)生是否真正理解測微尺的原理與使用規(guī)則。

【例題5】（2019 年，上海嘉定區(qū)一模，第17 題）用10×目鏡、40×物鏡的顯微鏡觀測口腔上皮細(xì)胞，結(jié)果如圖7 所示。若改用10×物鏡觀測，測到的細(xì)胞寬度應(yīng)該是 （ ）

圖7

A.3 格 B.6 格 C.12 格 D.64 格

【答案】A

【分析】測微尺分為目鏡測微尺和物鏡測微尺。目鏡測微尺安裝于顯微鏡目鏡的光闌圈上，用于測定微小物體的大小，它為一圓形玻片，中央有一分為50 格或100 格的微尺，每格代表的長度隨著顯微鏡類型、物鏡放大倍數(shù)不同而有所差異，甚至還受目鏡鏡筒長度的影響。物鏡測微尺則是其進(jìn)行量度的基準(zhǔn)，測量前先將物鏡測微尺置于載物臺上，然后用它去校正目鏡測微尺中每小格所代表的實(shí)際長度。在進(jìn)行實(shí)際測量時，只需要用目鏡測微尺量出小格數(shù)，再乘以每小格的實(shí)際長度即可。但因細(xì)胞的實(shí)際大小不變，低倍鏡下每小格的實(shí)際長度大于高倍鏡下的每小格的實(shí)際長度，所以相同物像的格數(shù)在高倍鏡下成倍增加。

【原創(chuàng)題6】用10×目鏡、40×物鏡的顯微鏡觀測口腔上皮細(xì)胞，測得12 小格，每小格的長度為a。若改用10×物鏡觀測，此時每小格的長度應(yīng)該是 （ ）

A.4a B.1/4a

C.1/2a D.3a

【答案】A

【原創(chuàng)題7】在用目鏡測微尺測量保衛(wèi)細(xì)胞的長度時，低倍鏡與高倍鏡相比，細(xì)胞的實(shí)際長度、小格數(shù)目、每小格的長度變化分別是 （ ）

A.不變，變多，變小

B.不變，變少，變大

C.變大，變多，變小

D.變大，變少，變大

【答案】B

【原創(chuàng)題8】若要對圖8 中的細(xì)胞長度進(jìn)行測量，從低倍鏡調(diào)至高倍鏡需要經(jīng)歷哪些步驟（ ）

圖8

①將細(xì)胞移至視野中央 ②調(diào)節(jié)粗調(diào)節(jié)器

③調(diào)節(jié)細(xì)調(diào)節(jié)器 ④轉(zhuǎn)動測微尺 ⑤轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器

⑥調(diào)節(jié)光圈 ⑦轉(zhuǎn)動物鏡

A.②①⑦⑤④ B.①⑤⑥③④

C.⑥⑤④③① D.①⑦⑥③④

【答案】B

【分析】在原創(chuàng)題6 中，高倍鏡下細(xì)胞的長為12 小格，每小格長度為a，因此細(xì)胞的實(shí)際長度應(yīng)為12a，現(xiàn)換用低倍鏡，觀察到的細(xì)胞變小，小格數(shù)應(yīng)是原來的1/4，也就是3小格，每小格的實(shí)際長度是12a÷3=4a，故答案選A。由此可知，無論是在何種放大倍數(shù)下，細(xì)胞的實(shí)際大小是不變的，低倍鏡下細(xì)胞小，所占格數(shù)少，高倍鏡下細(xì)胞大，所占格數(shù)也就多，因此原創(chuàng)題7 答案為B。原創(chuàng)題8 考查的是測微尺如何在低、高倍鏡下進(jìn)行實(shí)際測量，首先需要保證物像在高倍鏡下可正常觀察到，然后通過旋轉(zhuǎn)裝有測微尺的目鏡，使尺與被測量物像重疊或平行，從而精準(zhǔn)讀取格數(shù)，故答案為B。

4.開拓思維，考查實(shí)驗(yàn)異常

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否成功呈現(xiàn)有賴于操作的正確與否，但實(shí)際過程中會碰到各種異于常規(guī)的現(xiàn)象，包括實(shí)驗(yàn)操作不熟練引起的異常、材料選取不得當(dāng)引起的異常、材料處理不規(guī)范引起的異常等，需要學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作時就要培養(yǎng)善于發(fā)現(xiàn)的眼睛、勤于思考的思維，并對可能出現(xiàn)的情況做出較為正確的預(yù)判。

【原創(chuàng)題9】在觀察洋蔥鱗葉外表皮細(xì)胞的臨時裝片時，發(fā)現(xiàn)視野中出現(xiàn)如圖9 所示縱橫交錯的細(xì)胞，最可能的原因是 （ ）

圖9

A.光亮度沒有調(diào)好 B.沒有調(diào)節(jié)粗調(diào)節(jié)器

C.材料沒有處理好 D.沒有調(diào)節(jié)細(xì)調(diào)節(jié)器

【答案】C

【原創(chuàng)題10】在高倍鏡下，微調(diào)細(xì)調(diào)節(jié)器，洋蔥鱗葉外表皮的臨時裝片出現(xiàn)如圖10 所示兩種排列方式的細(xì)胞群，不可能的原因是 （ ）

圖10

A.材料撕取過厚

B.材料有重疊

C.清水滴加過少未展平

D.未放置蓋玻片

【答案】D

【原創(chuàng)題11】在制作洋蔥鱗葉外表皮的臨時水裝片時，顯微鏡下往往會出現(xiàn)如圖11 箭頭所指的物像，其最可能是 （ ）

圖11

A.氣泡 B.液泡

C.細(xì)胞壁 D.細(xì)胞膜

【答案】A

【原創(chuàng)題12】在制作洋蔥鱗葉外表皮的臨時水裝片時，有些細(xì)胞未見紫紅色液泡，原因可能是 （ ）

A.這些細(xì)胞中沒有液泡

B.液泡大量失水萎縮

C.處理材料時不慎撕破液泡

D.光線調(diào)得太暗

【答案】C

【原創(chuàng)題13】在制作洋蔥鱗葉外表皮的臨時水裝片時，某位同學(xué)將臨時裝片放置在顯微鏡下觀察時間過久，未進(jìn)行任何溶液的引流也發(fā)生了質(zhì)壁分離現(xiàn)象，可能的原因是 （ ）

A.光源散發(fā)的熱使液泡中水分大量蒸發(fā)

B.細(xì)胞內(nèi)發(fā)生了反應(yīng)消耗了大量的水分

C.液泡膜失去選擇透過性

D.原生質(zhì)層失去選擇透過性

【答案】A

【分析】顯微鏡操作不熟練、材料選取不恰當(dāng)、材料處理不規(guī)范等都可能造成顯微鏡下的異常現(xiàn)象，對于這些現(xiàn)象的透徹認(rèn)識，需要教師重視學(xué)生的平時訓(xùn)練，多引導(dǎo)學(xué)生思考現(xiàn)象發(fā)生的原因。如清水滴加過少或蓋玻片未先與清水滴接觸而直接覆蓋，常會出現(xiàn)形狀較大、不規(guī)則的氣泡；或操作規(guī)范，但細(xì)胞的呼吸作用產(chǎn)生的CO2氣體未及時排出而產(chǎn)生的圓形小氣泡如圖11。再如撕取表皮細(xì)胞連帶葉肉細(xì)胞，使材料過厚，或者滴加清水過少，影響了材料的平展，在顯微鏡下微調(diào)會出現(xiàn)多層細(xì)胞重疊現(xiàn)象，如原創(chuàng)題9、原創(chuàng)題10。還有撕取表皮細(xì)胞不可避免會使得一些細(xì)胞的液泡破損，導(dǎo)致紫色變淡甚至透明；或材料被觀察時間過長受到光源的灼燒，水分大量蒸發(fā)，勢必引起質(zhì)壁分離現(xiàn)象甚至萎蔫死亡，如原創(chuàng)題12、原創(chuàng)題13。這些都屬于實(shí)驗(yàn)材料處理的不得當(dāng)引起的異常物像。

在《課程標(biāo)準(zhǔn)》中提到，“試題素材應(yīng)貼近學(xué)生生活實(shí)際，以真實(shí)問題情境組織命題，應(yīng)注重考查學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的知識和技能解決問題的能力?！憋@微鏡作為實(shí)驗(yàn)室中基礎(chǔ)、常用的儀器，其實(shí)驗(yàn)操作也是生命科學(xué)的一項(xiàng)基本內(nèi)容，以此為參考設(shè)計的題目應(yīng)注重對學(xué)科核心素養(yǎng)的考查，應(yīng)該引起教師的重視。