浅谈高中生物实验中几个常见问题的处理
2022-06-08
新课标高中生物课程开展多年，其突出特点是实验丰富详实。而实际操作往往会遇到很多零碎的小问题影响实验效果，恰当处理这些小细节能有意想不到的收获。笔者经过多年实践，对实验中的常见细节问题进行分析处理，总结出较为合理的解决方法。
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1 材料、试剂的处理
1.1 还原糖检测材料
“检测生物组织中糖类、脂肪、蛋白质”实验中，一般以苹果、梨的匀浆作为检测还原糖的材料，但苹果、梨等水果匀浆后会快速氧化变为深褐色，除了影响美观，更重要的是改变了材料在学生心目中的原始形象。要减慢材料的氧化速度，可以在打匀浆前加入少量盐，匀浆后便能长时间保持颜色透明鲜亮。
1.2 淀粉检测材料
淀粉的检测一般以马铃薯匀浆作为材料，而马铃薯中含直链淀粉遇碘和支链淀粉，支链淀粉遇碘变深紫色，直链淀粉遇碘则变蓝色，两者混合颜色发黑，影响实验结果的可观性。将马铃薯匀浆用脱脂棉花过滤，直链淀粉保留在棉花上，支链淀粉过滤掉。再把棉花中的直链淀粉用热水清洗出来作为实验材料，实验结果更接近教材描述的“蓝色”。
1.3 苏丹Ⅲ染液的配制
苏丹Ⅲ能溶于有机溶剂而不溶于水。配制合适的苏丹Ⅲ溶液可用于脂肪检测。根据教材描述苏丹Ⅲ与脂肪反应呈现橘黄色，但多次学生实验发现，显微镜下染色的脂肪却显橘红色。究其原因，原来配制苏丹Ⅲ的方式有两种：① 0.1 g干粉直接溶于10 mL 95%酒精，配制后的试剂呈现橘红色，对花生子叶切片染色后，显微镜下观察呈油亮的橘红色；② 0.1g干粉先溶于95%的酒精，过滤后再加入10 mL甘油，配制后呈橘黄色。显微镜下观察染色结果呈橘黄色，符合教材现象。
2 实验操作过程中的细节处理
2.1 教材脂肪检测实验的补充
教材描述花生子叶脂肪的检测方式有两种：显微镜下观察花生切片；检测花生匀浆。前者可进一步巩固学生对显微镜的使用，且若能成功看到结果，实验现象会很明显，但前提是学生对显微镜操作十分熟练，并且切片很薄。笔者在实际操作中一个班28个小组平均有10个小组成功，成功率不高。而后者以花生匀浆作材料，匀浆本来显浑浊的乳白色，滴加苏丹Ⅲ后感觉只是苏丹Ⅲ染液被稀释了，看不出书本中描述的颜色变化。建议在显微镜观测的基础上补充以下的简单实验：以未经浸泡的花生种子为材料，剥去种皮，放置于小滤纸上，用硬物（如小烧杯杯底）挤压花生子叶，滤纸上可留下透明的脂肪印迹。再滴加苏丹Ⅲ染液检测，效果明显。此操作能确保显微镜观察实验不成功的学生也能亲身体验到花生种子存在脂肪成分。
2.2 “比较过氧化氢不同条件下的分解”实验提高成功率的细节
常温下，向过氧化氢溶液中滴加肝脏研磨液后反应剧烈，气泡一直冒到试管口甚至溢出。一般学生面对剧烈产生的气泡心情兴奋，拿起卫生香跃跃欲试。但若立即把卫生香伸进试管，滚滚而上的气泡及其水分会把卫生香扑灭。建议用玻璃棒或滴管先把气泡都搅破，再把卫生香放进去，即可看到明显的剧烈复燃现象。
2.3 色素提取中无水乙醇的加入方法
由于新鲜的菠菜含有较多的水分，加入10 mL的无水乙醇后，液体太多，研磨困难，并且研磨后的色素浓度低，以后分离的色素带颜色很浅。建议在研磨前加2 mL无水乙醇，在液体少的情况下可大大缩短研磨时间，待研磨到一定程度后，再一边研磨一边加约3 mL无水乙醇，即共加约5 mL无水乙醇，效果比加10 mL的色素带分离效果要好。
3 实验结果的分析
3.1 斐林试剂使用时水浴加热和直接加热结果分析
旧教材检测还原糖采用酒精灯直接加热的方式，现行高中化学教材也使用直接加热的方式检测。而新课标生物教材改用水浴加热的方式操作，并且很多练习中会经常强调这种加热方式的正确性而否定直接加热的方式。这其中的矛盾实在让指导实验的生物教师和同时学习生物、化学学科的学生百思不得其解。如果不能正确分析其中的原因，会让学生产生怀疑和厌倦情绪，认为各学科原理不统一。笔者利用相同的材料分别用两种方式处理，发现都可观察到教材描述的“砖红色沉淀”现象。只是水浴加热可以看到溶液颜色缓慢变化过程，且最后结果颜色鲜亮；而直接加热的颜色变化很快，并且砖红色偏暗，可能温度高有部分黑色的CuO生成。由此看来，教材利用水浴加热的目的是让学生能仔细观测到颜色变化的过程，增强实验结果的可观性。
3.2 色素提取实验四条色素带不平整的原因分析
色素提取实验成功率较高，但多数结果是弯弯曲曲的四条色素带，且颜色较浅。经分析，导致色素带层析不均匀的原因主要有两个：① 制作滤纸条时没剪去两角；② 滤液细线划线不均匀。制作滤纸条剪去两角能避免滤纸的毛吸作用导致两边的色素扩散过快，而划线不均匀直接导致划线深或划线粗的一边层析后的色素带凸起，划线浅或细的一边色素带凹下去且宽度变窄。可将滤纸条在近1 cm处减去两角后沿划线处折叠，再用盖玻片一端蘸取色素滤液，并轻轻把滤液擦在折叠处，风干后重复多次，再打开滤纸条，会发现滤液细线细、直、颜色深，层析结果更加理想。
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1 材料、试剂的处理
1.1 还原糖检测材料
“检测生物组织中糖类、脂肪、蛋白质”实验中，一般以苹果、梨的匀浆作为检测还原糖的材料，但苹果、梨等水果匀浆后会快速氧化变为深褐色，除了影响美观，更重要的是改变了材料在学生心目中的原始形象。要减慢材料的氧化速度，可以在打匀浆前加入少量盐，匀浆后便能长时间保持颜色透明鲜亮。
1.2 淀粉检测材料
淀粉的检测一般以马铃薯匀浆作为材料，而马铃薯中含直链淀粉遇碘和支链淀粉，支链淀粉遇碘变深紫色，直链淀粉遇碘则变蓝色，两者混合颜色发黑，影响实验结果的可观性。将马铃薯匀浆用脱脂棉花过滤，直链淀粉保留在棉花上，支链淀粉过滤掉。再把棉花中的直链淀粉用热水清洗出来作为实验材料，实验结果更接近教材描述的“蓝色”。
1.3 苏丹Ⅲ染液的配制
苏丹Ⅲ能溶于有机溶剂而不溶于水。配制合适的苏丹Ⅲ溶液可用于脂肪检测。根据教材描述苏丹Ⅲ与脂肪反应呈现橘黄色，但多次学生实验发现，显微镜下染色的脂肪却显橘红色。究其原因，原来配制苏丹Ⅲ的方式有两种：① 0.1 g干粉直接溶于10 mL 95%酒精，配制后的试剂呈现橘红色，对花生子叶切片染色后，显微镜下观察呈油亮的橘红色；② 0.1g干粉先溶于95%的酒精，过滤后再加入10 mL甘油，配制后呈橘黄色。显微镜下观察染色结果呈橘黄色，符合教材现象。
2 实验操作过程中的细节处理
2.1 教材脂肪检测实验的补充
教材描述花生子叶脂肪的检测方式有两种：显微镜下观察花生切片；检测花生匀浆。前者可进一步巩固学生对显微镜的使用，且若能成功看到结果，实验现象会很明显，但前提是学生对显微镜操作十分熟练，并且切片很薄。笔者在实际操作中一个班28个小组平均有10个小组成功，成功率不高。而后者以花生匀浆作材料，匀浆本来显浑浊的乳白色，滴加苏丹Ⅲ后感觉只是苏丹Ⅲ染液被稀释了，看不出书本中描述的颜色变化。建议在显微镜观测的基础上补充以下的简单实验：以未经浸泡的花生种子为材料，剥去种皮，放置于小滤纸上，用硬物（如小烧杯杯底）挤压花生子叶，滤纸上可留下透明的脂肪印迹。再滴加苏丹Ⅲ染液检测，效果明显。此操作能确保显微镜观察实验不成功的学生也能亲身体验到花生种子存在脂肪成分。
2.2 “比较过氧化氢不同条件下的分解”实验提高成功率的细节
常温下，向过氧化氢溶液中滴加肝脏研磨液后反应剧烈，气泡一直冒到试管口甚至溢出。一般学生面对剧烈产生的气泡心情兴奋，拿起卫生香跃跃欲试。但若立即把卫生香伸进试管，滚滚而上的气泡及其水分会把卫生香扑灭。建议用玻璃棒或滴管先把气泡都搅破，再把卫生香放进去，即可看到明显的剧烈复燃现象。
2.3 色素提取中无水乙醇的加入方法
由于新鲜的菠菜含有较多的水分，加入10 mL的无水乙醇后，液体太多，研磨困难，并且研磨后的色素浓度低，以后分离的色素带颜色很浅。建议在研磨前加2 mL无水乙醇，在液体少的情况下可大大缩短研磨时间，待研磨到一定程度后，再一边研磨一边加约3 mL无水乙醇，即共加约5 mL无水乙醇，效果比加10 mL的色素带分离效果要好。
3 实验结果的分析
3.1 斐林试剂使用时水浴加热和直接加热结果分析
旧教材检测还原糖采用酒精灯直接加热的方式，现行高中化学教材也使用直接加热的方式检测。而新课标生物教材改用水浴加热的方式操作，并且很多练习中会经常强调这种加热方式的正确性而否定直接加热的方式。这其中的矛盾实在让指导实验的生物教师和同时学习生物、化学学科的学生百思不得其解。如果不能正确分析其中的原因，会让学生产生怀疑和厌倦情绪，认为各学科原理不统一。笔者利用相同的材料分别用两种方式处理，发现都可观察到教材描述的“砖红色沉淀”现象。只是水浴加热可以看到溶液颜色缓慢变化过程，且最后结果颜色鲜亮；而直接加热的颜色变化很快，并且砖红色偏暗，可能温度高有部分黑色的CuO生成。由此看来，教材利用水浴加热的目的是让学生能仔细观测到颜色变化的过程，增强实验结果的可观性。
3.2 色素提取实验四条色素带不平整的原因分析
色素提取实验成功率较高，但多数结果是弯弯曲曲的四条色素带，且颜色较浅。经分析，导致色素带层析不均匀的原因主要有两个：① 制作滤纸条时没剪去两角；② 滤液细线划线不均匀。制作滤纸条剪去两角能避免滤纸的毛吸作用导致两边的色素扩散过快，而划线不均匀直接导致划线深或划线粗的一边层析后的色素带凸起，划线浅或细的一边色素带凹下去且宽度变窄。可将滤纸条在近1 cm处减去两角后沿划线处折叠，再用盖玻片一端蘸取色素滤液，并轻轻把滤液擦在折叠处，风干后重复多次，再打开滤纸条，会发现滤液细线细、直、颜色深，层析结果更加理想。