多媒体技术在生物实验中的应用

唐利华

摘要：随着我国基础教育课程改革的不断推进，《普通高中技术课程标准（实验）》（信息技术）的出台，现有的信息技术教材必须以《课标》为依据重新编写，本文从信息技术课程的性质，教材的编写思路，以及教学建议和教学评价四个方面，結合自己在教学中的实践及新的试行大纲及《课标》研究，对《信息技术》教材的建设作一些论述，并提出一些见解和看法。

关键词：信息技术;教材建设;课程指导纲要;课标;教学模式;教学评价

考试说明对学生要求：

（1）能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合的运用。

（2）具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。

（3）具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查，假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。

（4）能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。

一、实验设计的类型

开放型：

只给出课题，自选材料、试剂、用具等，设计实验方案。

限制型：

给出课题、原理、材料、试剂、用具等，设计实验方案。

改进型：

分析所提供的实验方案，对其中的不完善之处提出改进方案。

二、实验方案的内容

①实验名称：是关于一个什么内容的实验。

②实验目的：要探究或者验证的某一事实。

③实验原理：进行实验的科学依据。

④材料器具：

⑤实验步骤：

⑥结果与结论：

三、实验设计的基本原则

（一）科学性原则

是指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。

例1：观察细胞的有丝分裂。

本实验课题的核心概念为有丝分裂，实验材料为分生区细胞，实验试剂为碱性染料，观测指标为染色体的形态位置。

实验原理可写为： 有丝分裂 常见于根尖、芽尖等分生区细胞。染色体易被碱性染料（ 如龙胆紫溶液或醋酸洋红液） 着色，观察各个时期细胞内染色体的形态位置，就可以判断各个时期。

例2：观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布

本实验的关键词为 DNA、RNA 和分布。所用的试剂有甲基绿，吡罗红和盐酸。书写原理时着重写实验试剂的选择依据。

实验原理写作： 甲基绿和吡罗红两种 染色剂对 DNA 和 RNA 的亲和力不同，甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色，利用甲基绿和吡罗红混合染色剂将细胞染色，可以显示DNA和RNA在细胞中的分布。盐酸能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色体中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。

例3：探究酵母菌细胞呼吸的方式

实验用到的主要试剂有石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液液、重铬酸钾。其试剂作用和反应结果即为实验原理的主要内容。

实验原理为：  酵母菌属于兼性厌氧菌，在有氧条件下，产生二氧化碳和水，在无氧条件下，产生酒精和二氧化碳。二氧化碳遇澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。在酸在酸性条件下酒精遇橙色的重铬酸钾溶液变成灰绿色。

验证探究类实验的原理书写时，难度较大，变化较多，但其共同点均围绕自变量展开。

其实验原理模式为： 结论 + 自变量的作用

①实验材料选择的科学性

根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料，是保证实验获得预期结果的关键因素之一。

孟德尔选用自花传粉的豌豆作为杂交实验材料，以及“植物细胞的质壁分离和复原实验”选用紫色洋葱作为实验材料都是经典的成功选材的范例。

注意操作细节合理性：

②溶液或培养基灭菌后是否要冷却后使用？

③使甲状腺制剂、胰岛素、生长激素进入动物体内的方法应如何操作？是饲喂，还是注射？

④不同的情况下要合理地选用不同的水。如：清水、凉开水、蒸馏水、生理盐水等等

（二）单一变量原则

在实验设计中仅仅改变实验中的某一项变量，其它因子不变，在此条件下，观察、研究该变量对实验材料和实验结果的影响。

实验中要做到“单一变量”，应注意等量的原则

①生物材料要相同

即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。

②实验器具要相同

即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小、型号、洁净度等要完全一样。

③实验试剂要相同

即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题

在上述实验中，为了使实验结果准确可靠，实验时会在每一个生长素类似物浓度下同时处理多根插条，计算在该浓度下插条生根的平均值或平均生根长度，这种通过平均值作为实验结果的实验也是平行重复实验。并不是每一个生物学实验都会用到平行重复原则

四、解题策略

例：植物叶片表皮上分布有大量的气孔，气孔结构如图所示。当组成气孔的细胞（保卫细胞）吸水后，会膨胀变形，气孔开启;反之细胞失水收缩，气孔关闭。以放置一小段时间的菠菜为材料设计一个实验，证明气孔具有开启和关闭的功能。

要求写出：

实验材料与主要用具：

实验步骤：

预测实验结果并作出解释：

（一）审题——分析理解能力（ 三明确 ）

（1）实验目的

弄清是验证性实验还是探究性實验

a.探究性实验：指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。

b.验证性实验：指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。

实验目的：证明气孔具有开启和关闭的功能。

（2）实验原理

原理的来源

来自题干b.课本中的相关知识

通过解读题干或联想课本相关知识来获取。

题中原理：保卫细胞吸水会膨胀变形，气孔开启

保卫细胞失水会收缩变形，气孔关闭

课本原理：渗透作用原理

外界溶液浓度<细胞液浓度，细胞吸水

外界溶液浓度>细胞液浓度，细胞失水

（3）变量

①因变量：

随自变量的变化而变化的变量。但因变量有时不能直接观察到，要选择一个观测指标。

②无关变量：

除自变量以外存在的对实验结果有影响的变量

（二）解题——语言表达能力 （三环节 ）

（1）选择实验材料用具

①生物实验题中已提供实验材料和用具

主要分析“有什么用？”、“怎么用？”一般应全部用上，不可遗漏，除非这道实验题是让你“选择使用”。

①自行确定实验材料和用具

a.实验材料要恰当

b.实验用具要科学

根据实验步骤，迁移运用教材相关实验中的实验用具

如：临时装片制作与观察

实验材料与主要用具：

菠菜、清水、浓盐水、盖玻片、载玻片、显微镜、吸水纸、

滴管、镊子等。

（2）明确实验设计步骤

①分组编号

②设置自变量

③交代因变量（或观测指标）

注意：答题——简明、准确组织语言文字

①编号描述

如：凡实验中涉及到两组或两组以上，所用器材需用1、2、3……或A、B、C……或甲、乙、丙……等加以编号便于区分。

②实验步骤分步描述并加以编号（一般不宜连续描述）

如：第一步……。

第二步……。

……

③在量上难以做到准确的量化描述，应尽可能用“定性”的语言表达。

如：“一段时间”、“适宜的温度”、“适量的”、“一定量的”等。

④叙述中尽量要用规范的实验术语，不能用含糊的口语

“等量的”不宜说成“一样多的”;“振荡”不宜说成“晃动”“摇动”等等。

实验步骤：①取菠菜叶，用镊子剥取表皮。在载玻片上滴一滴清水，将表皮放入清水中，盖上盖玻片，制成临时装片。

②将临时装片放在显微镜的载物台上，先用低倍镜下找到气孔，移到视野中央，再换高倍镜进行观察，记录观察到的气孔状态。

③在盖玻片的一侧滴上浓盐水，在另一侧用吸水纸吸取盖玻片下的液体，反复几次。

④观察气孔的变化，并做记录。

（3）预测实验结果及结论（注意结果与结论的区别）

预测实验结果并作出解释：在清水中气孔应开启。因为当细胞液浓度大于细胞外溶液浓度时，保卫细胞吸水膨胀变形，气孔开启。

在浓盐水中气孔应关闭。因为当细胞液浓度小于细胞外溶液浓度时，保卫细胞失水收缩，气孔关闭。

参考文献：

[1]朱正威，赵占良。普通高中课程标准实验教科书.北京.人民教育出版社

[2周广密 生物实验题-题型特点与解题思路 中学生物教学，2012（4）：54