浅谈生物学实验方法的改进

　　浅谈生物学实验方法的改进

　　生物学是一门以实验为基础的学科，所以生物教师为了提高生物学教学质量，必须加强实验教学，尽量按教材的要求开出全部实验，使生物实验在教学中的作用充分发挥出来。但是教材中的实验总存在着不尽如意的缺点，使实验难以开出来，或即使开出来，实验效果不是很好，因此教师必须改进这些实验。改进实验是一项创造性劳动，要付出非常艰苦的劳动。不过它跟其他创造性活动一样，是有规律可循的，因此我们不能满足于引用和推广已经改进了的实验方法，而应该进一步研究改进实验的方法，总结出其规律性的东西，以便在以后的改进实验过程中少走弯路。下面仅以高中生物四个必做实验为例，谈些粗浅的看法。

　　一、寻找实验存在的缺点

　　做任何事情，都要有明确的目标。改进实验，就要明确改什么，这就必须首先寻找出原实验所存在的缺点，然后针对所发现的缺点，有的放矢地进行研究，从而获得创造性的，新的实验方法。

　　不要以为教材是专家编写的，其中的实验不可能有缺点。虽然专家在设计实验方案时，也考虑到种种可能存在的缺点而设法避免，但任何事情不可能十全十美，课本中的实验（包括已作过改进的实验）也不例外，难免有某些不足之处。更何况各地各校的情况不同，如教材中规定的实验材料在某地某校易采集或购买到，而在另一地另一校可能不易采集或购买到。其次要克服懒惰思想，不要满足于实验基本上能顺利完成就可以了。当实验效果不理想或失败时，不要简单地认为自己操作方法不当或经验不足所致，而不肯主动地去分析其中的原因并努力寻找实验存在的缺点。

　　二、寻找实验改进的方法

　　纵观近几年来在《生物学教学》、《中学生物学》、《生物学通报》等杂志发表的实验改进方案，都自觉或不自觉地运用了一些常用的创造性方法，现参考上述杂志举例说明之。

　　1、替代法 替代法就是利用具有相同或相似功能的其它物品来代替原实验规定的物品。这种方法主要用于实验用品的改进。替代法看起来很简单，却解决了不少难题。不过，替代实验用品的要求有二：一是与原实验用品相比，实验现象至少同样明显；二是易找到或购买到。如在实验材料方面，用蒜、葱、小麦、蚕豆、美人蕉等的根尖代替洋葱根尖做有丝分裂实验；用马齿苋茎表皮细胞、紫鸭跖草叶表皮细胞、彩叶草茎表皮细胞、水绵、红色或紫色胡萝卜表皮细胞等代替紫色洋葱表皮细胞做质壁分离和复原的实验；观察根对矿质元素离子的交换吸附实验的材料可用蒜、葱、豌豆、大豆、小麦、鸭跖草、豆芽等的根代替洋葱根；叶绿体中色素的提取和分离可用韭菜、葡萄、葱、柳树、珊瑚树、槐树、泡桐叶片等代替菠菜、青菜等绿色叶片。在药品方面，做有丝分裂实验时可用浓盐酸和酒精的混合物（1∶1）、15％盐酸来代替10％盐酸来解离根尖；做质壁分离和复原实验时，可用10％左右的氯化钠、氯化钾、硝酸钾等无机盐代替30％蔗糖做植物细胞的质壁分离和复原实验；可用无色可溶性的盐如硫酸铵、硫酸钠、氯化铵、氯化钠、氯化钾等代替氯化钙做观察根对矿质元素离子的交换吸附实验；可用汽油、四氯化碳等代替石油醚等配制层析液；用酒精代替丙酮，用洗净的河沙代替二氧化硅做叶绿体中色素提取与分离实验。在实验仪器方面，在做有丝分离实验时，用一块白色空穴板代替两个培养皿盛盐酸和龙胆紫；做根对矿质元素离子的交换吸附实验时，也可用一块白色空穴板代替两只小烧杯盛氯化钙和蒸馏水；在做叶绿体中色素提取和分离实验时，我们一直用四季润喉片的玻璃管及塑料盖代替烧杯和培养皿盖组成的分离叶绿体中色素的实验装置。总之，在缺少实验材料、仪器和药品情况下，我们就可用替代法来改进实验，使教材所要求的实验全部开出来。

　　2、引入法 引入法就是根据某一特定需要，灵活地引用其他地方的成功方法和经验。运用这种方法思考解决问题的方案时，关键是要善于发现各种事物之间的相似之处，从中寻找启发。例如，有人从验证光合作用的产物是淀粉的实验中，将叶片放在盛有酒精的小烧杯中，隔水加热，使叶绿素溶解在酒精里得到启发，将叶绿体中色素的提取和分离实验中色素的提取改为在小烧杯中放入约5毫升的酒精，加入绿叶约2克，放在酒精灯上隔水加热，一直煮到叶子变黄白色为止，此时液体变绿，色素也就提取出来了。有人还巧妙地引用化学实验方法来改进生物学实验。如根据Fe3+和SCN-作用生成红色的Fe（SCN）3，把观察根对矿质元素离子的交换吸附现象实验改为在实验前10小时左右，将洗净的根置于盛有1％FeCl3溶液的小烧杯中，实验时洗去根表面的Fe3+，取等量根分别放入盛有等量的蒸馏水和氯化钙的两只小烧杯中，静置3～4小时，再用镊子取出根，然后向小烧杯中滴加 KSCN溶液，结果盛氯化钙溶液的烧杯变红，而盛蒸馏水无颜色变化。有人还根据化学上的萃取原理，把叶绿体中色素提取液用少量四氯化碳进行萃取，使色素溶解在少量四氯化碳中，从而使色素浓度提高，因而实验更加明显；由于生物学和化学是两门关系密切的学科，因此改进生物学实验时，可以考虑能否用化学实验方法来进行改进。

　　3、组合法 许多创造发明，就是先把现有事物的各种要素分开，然后再按照新的观点加以重新组合，从而产生新事物、新方法。运用这种组合法来改进实验时，就是把原来分解成若干部分的实验方案或实验装置，重新科学地组合，从而创造新的实验方法。如有人运用这种思想，在植物有丝分裂实验中，巧妙地采用活体染色剂0.02％亚甲基蓝溶液培养活体植物洋葱根，从而省去课本中装片制作中的染色过程，效果更明显；有人还用白色空穴板任意两个小孔代替两只培养皿，使洋葱根尖的解离和染色都在白色空穴板中完成。在观察离子交换吸附实验中，在白色空穴板的任意两个小孔中分别滴上6～8滴蒸馏水和氯化钙使原来需两只小烧杯盛蒸馏水和氯化钙组合在一块空穴板中。总之，如果改进实验的主要目的是简化实验装置或实验方案，便于操作，节省实验时间，则一般可以从组合的思路来考虑。

　　4、添加法 有时在一件东西中再加上具有不同功能的组件，或者把一件东西中不十分需要的部分去掉，就创造出新的东西来，前者称为添加法，后者叫做缩减法。有些教师在改进实验时，就是想到了需要添加什么？即运用添加法达到改进实验的目的。例如，有人在30％蔗糖溶液中加入红墨水，使之不仅具有使质壁分离的功能，还有染色功能，因而可用普通洋葱做质壁分离和复原实验。在叶绿体色素提取和分离实验中，实验效果的好坏，决定于滤液浓度，因此有人增加萃取一步，使滤液浓度提高。在观察有丝分裂实验中，为了缩短解离时间，有人将室温下解离改为热水浴解离，增加了加热一步：将用10％盐酸解离很尖的小烧杯，放入盛有60℃水的大烧杯中进行热水浴，仅需1～2分钟根尖已全部酥软透明，实验成功率提高。

　　5、缩减法 与上述相反，为了便于操作和观察，突出重点，有人运用缩减法的思路，减少实验中的某些辅助步骤。如有人将叶绿体中色素提取和分离实验改进为；①将菠菜叶剪碎后放入研钵中，加入少量酒精，加碳酸钙和二氧化钙各少许，迅速把碎叶研磨成绿色浆糊状；②在圆形滤纸中心放少许上述绿色浆糊状物，并把滤纸放在培养皿玻璃边框上，稍干后用汽油（代替层析液）在浆糊状物上逐滴滴上3～5滴，色素随着汽油扩散很快在滤红上出现四条色素带。这样就省去了过滤、制作滤纸条、划滤液线等步骤，也减少了漏斗、试管、毛细吸管等仪器，因此操作简便，所需时间短，一般10～15分钟就能完成，其次色素浓度高，层析后的色素带较浓而清晰，而且节约汽油。在做有丝分离实验时，降低龙胆紫的浓度，使用0.5％或0.25％的龙胆紫染色，染色效果更好。

　　综上所述，我们在改进生物学实验时，常用替代法、引用法、组合法、添加法和缩减法，当然还有其他一些方法。不过，我们在改进实验的思考过程中，往往不是单独运用某一种思路，所以，为了在改进实验时有清晰的思路可循，有必要根据生物学实验和实际情况，自己设计一张提示思考方向的实验改进方案。当然，改进时还要考虑学生的基本操作的训练，基本功的训练。在条件允许的情况下，应尽量用课本中介绍的方法和步骤进行实验。