新课标下高中生物实验教学的改进与研究论文

新课标下高中生物实验教学的改进与研究
赵强 沧州实验高级中学 062150
高中生物新教材中增添了许多实验内容，意在通过加强实验教学，培养学生的动手能
力、科技创新能力以及探索科学知识的方法技巧，这非常好也非常必要。但在教学过程
中，通过反复实验验证，发现教材中一些实验操作不太合理，需加以改进和创新，新课程
标准在“课程资源的开发利用”中指出：“应高度重视学校生物学实验室建设，积极营造
良好的实验、实践环境，同时也应鼓励学生和教师充分利用身边廉价的器具和材料，设计
富有创造性的实验和实践活动。”实验室的科学设计，设备配置，乃至管理，都需要生物
学教师出主意、想办法，这里仅提出加强和改进方面的一些意见，望各位教育界同仁参考
指正。

一、研究的目的与理论依据
生物科学和其他自然科学一样，本质上是实验科学。实验教学是生物学教学的基本形
式之一，课程标准所倡导的探究性学习，有许多活动也是通过实验来进行的。实验教学就
需要对生物学实验室，基本的实验器材和条件，还有实验的动植物、微生物材料不断的设
计与改善。从实验的基本原理出发，结合教师多年的实验教学经验，查阅并搜集与教材所
设置实验有关的文献资料，作为实验改进的理论依据。

二、研究方法和过程
（1）研究方法：
1.资料法。广泛搜集、阅读、研究高中生物实验原理和实验改进的实例，从中借鉴经验。
2.对比法。以对比研究的形式，组织同一课内容在平行班级做不同处理改进的研究课、通
过对比研究，进一步观察实际效果和出现的问题。

3.经验总结法。及时总结经验，概括提炼出可供多实验改进借鉴的一般“原则”和“方
法”。

（2）研究过程（新课标教材实验案例）
必修一教材《分子与细胞》实验七“pH对酶活性的影响”，该实验设计用斐林试
剂来检测淀粉是否被催化水解为还原性糖，从而验证不同pH对酶活性的影响。这样设计有
缺陷，因为斐林试剂就是新制的氢氧化铜悬浊液，氢氧化铜遇酸会发生中和反应，导致实
验的失败。如果在实验过程中改用碘液来验证淀粉是否被水解，实验结果仍然还会失败。

1.原因分析如下：该实验按照原理，应该设置三组实验作对照，试管1：新鲜的淀粉酶
溶液1mL+蒸馏水1mL+可溶性淀粉溶液2 mL；保温，用碘液检验，结果无颜色变化，说明
淀粉酶在中性环境条件下可将淀粉催化水解。试管2：新鲜的淀粉酶溶液1mL+5%NaOH溶液
1mL+可溶性淀粉溶液2mL，保温，用碘液检验，结果无颜色变化，说明淀粉已水解。是淀
粉酶催化淀粉水解的吗?不是，在这种碱性（pH约为13～14）条件下淀粉酶已失去活性。
那淀粉为什么会水解?高中化学教材必修二中介绍，碱可作为淀粉水解的催化剂，在NaOH
的催化作用下，淀粉迅速水解，所以并非是在碱性条件下淀粉酶未失活的缘故。试管3：
新鲜的淀粉酶溶液1mL+5%HCl溶液1mL+可溶性淀粉溶液2mL，保温，用碘液检测显蓝色或
无颜色变化。若保温的温度较低，试管中呈蓝色；原因，较低温度条件，淀粉酶在酸性条
件下失活。若保温的温度稍高（不影响酶的活性，1号试管对照可知），则试管中加碘液
为无颜色变化，这又说明淀粉已水解。但淀粉酶在强酸性环境中已失去活性。究其原因：
淀粉在酸作催化剂和加热的条件下水解。高中化学第二册（新教材）P.191实验7～4即有
验证。

2．实验改进方案
本实验有多处设计不合理，需要重新设计。可用如下的创新小实验来代替实验七。
创新：探索pH对酶（过氧化氢酶）活性的影响。
实验改进具备和注意的条件：
1、过氧化氢溶液不会被酸碱催化水解。
2、过氧化氢溶液被催化水解会产生大量的氧气，效果明显容易验证，能够得到准确的实验
结论。
3、过氧化氢溶液可自然分解，且分解速度受温度的影响，实验时注意控制该变量的一致
性。
实验原理：新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶，可催化过氧化氢水解成水和氧气。
改进设计
方法步骤：（1）取3支洁净的试管，编上号1,2,3，并分别按下表中序号1至序号4的要
求操作。
序号 项目 试管
1号 2号 3
号
1 注入新鲜肝脏研磨液2 mL 1mL 1mL 1mL
2 注入蒸馏水1mL 1mL / /
3 注入5%NaOH溶液1mL / 1mL /
4 注入5%HCl溶液1mL / /
1mL

（2）振荡这3支试管，使试管内的液体混合均匀，等3min～5min。
（3）在3支试管内各加入2mL3%的过氧化氢溶液。轻轻振荡，使试管内的物质混合均匀。
（4）观察这3支试管内的变化，记录哪支试管产生的气泡多，反应快。
实验结果：1号试管反应剧烈，气泡最多；2号试管气泡很少；3号试管几乎不产生气泡。
实验结论：用不同pH对过氧化氢酶活性的影响，催化过氧化氢水解成水和氧气代替淀粉被
催化水解为还原性糖。上述实验说明，过酸过碱都影响过氧化氢酶的活性，过氧化氢酶的
催化作用需要适宜pH值。
三.实验的创新
（1）实验材料的改进
实验案例一： “DNA的粗提取与鉴定”
创新原因：该实验虽然现象明显, 但在实际操作过程中,或多或少的存在令人遗憾之处:1、
由于每名学生需要5～10mL的新鲜鸡血细胞,1个50人的班级,就至少需要宰杀4只活鸡,
因此,试验材料成本高;2、操作步骤较复杂,有的步骤学生不容易控制准确;3、需要离心机
或者电冰箱。因此,一般乡镇中学不容易开展。
创新的理论依据及方法：基于以上原因,为了让学校更方便地开展实验课,节省开支,让实验
易于普及推广,更为了让学生能容易地从试验材料中提取DNA,查找了相关的资料,在1998
年第12期《科学美国人》杂志中文版的业余科学家栏目中,介绍了“如何在厨房中提取
DNA”的方法。该试验是以洋葱、大蒜、香蕉、番茄等水果蔬菜为原料。其提取流程完成以
上这个科学实验不需要特别的设备,只要有洗涤灵、食盐、酒精即可。洗涤灵可以溶解洋葱
的细胞壁，食盐保持溶液中的盐度与细胞液相当，酒精则可以萃取DNA。实验步骤为：先
将10毫升加了盐的洗涤灵放入100克剁碎的洋葱中，捣碎后将洋葱过滤倒入烧杯，将澄清
的溶液加入等量酒精后轻轻摇动，DNA将会以白色的“毛絮状”出现。但这种简单的方法
更适合于中学生。
实验案例二“观察叶绿体与细胞质流动”
创新原因：教材建议的实验材料是藓类和菠菜，这两种实验材料不理想主要是比较难取
材，或者取材受季节限制。实验证明韭菜是比较理想的观察叶绿体的实验材料。
创新的理论依据及方法：用韭菜做实验材料的好处是：取材容易，不受季节限制，观察到
的叶绿体多而清晰。选取绿色饱满、新鲜的最好是露生的韭菜叶片，用刀片在叶背面横切
一下，用镊子从此处撕取下表皮，用刀片取稍带绿色叶肉的一小段，放于载玻片的清水滴
中，盖盖玻片。在低倍镜下找到装片上叶肉细胞重叠少，即颜色稍浅的部分，此处容易观
察到叶绿体（叶绿体大部分分布在叶肉细胞边缘）。再换高倍镜观察。
实验案例三：“观察植物细胞的有丝分裂”
“观察植物细胞的有丝分裂”教材中给出的实验材料是洋葱，目前市场上买到的洋葱都经
过处理，不易生根，经过的实验比较，发现用大蒜代替洋葱容易生根而且生根量是洋葱的
许多倍，这样既节省开支又方便实验。
（2）实验药品的改进
“生物组织中可溶性还原糖、脂肪和蛋白质的鉴定”中，脂肪的鉴定，教材中给出的实
验药品是苏丹Ⅲ染液，染色时间2分钟至3分钟，实验现象是橘黄色。但市场上不容易购
到苏丹Ⅲ，容易购到苏丹IV染液，如果用苏丹IV染液，由于后者与脂肪的亲和力更强，
染色时间比较短，一般为2到3分钟左右，实验现象为红色。
（3）实验步骤顺序改变
“叶绿体中色素的提取和分离”实验的第一步提取绿色叶片中的色素，要用到丙酮
（有一定的毒性且容易挥发），虽然是迅速研磨，但由于丙酮挥发比较快，如果按教材中
实验步骤，往往还没有充分研磨，丙酮已经基本挥发完毕，既伤害身体，实验效果也不
好。可将实验步骤改为：在研钵中放人叶片和二氧化硅以及碳酸钙后，就开始迅速研磨，
研磨后再放入丙酮使色素溶解。
“观察植物细胞的有丝分裂”中“剪取2—3mm根尖”步骤的改变。
教材中装片制作过程：解离——漂洗——染色——制片。其中在解离这一步骤就将根
尖切取2一3mm，在以后的几个步骤当中都要用镊子取放2—3mm的根尖，因为根尖太短小
给操作带来很多不方便。为此可在解离这一步骤将根剪取长一些，比如Icm左右到制片这
一步，将染过色的Icm左右的根放到载玻片上，再把它切成2－3mm，加清水。
四．总结与反思
基础教育课程改革呼唤创新，教师要由课程规范的复制者变为新课程的创造者，而生
物实验教学的创新重点就在实验的开发与创新设计上，首先要突破教材、课堂的限制，尽
一切可能地开发与设计新的实验；其次要从“教实验”转变为“用实验教”，充分发挥实
验的教育功能，尝试用探究的方法进行实验教学，培养学生的实践能力与创新精神；第三
要改变实验的评价机制，关注学生的实验过程，从人的一生是可持续发展的高度出发，发
现和发展学生多方面的潜能，将实验评价变为学生自主性学习的有力促进者。