例析“显微镜操作”的命题特点及对策

上海

显微镜是生命科学研究中的基础实验仪器，是学生认识生物微观世界的必备工具，其操作的考查也常出现在各类考试中。考查的内容包括操作步骤、成像特点、细胞测量等。在《普通高中生物学课程标准（2017 年版2020 年修订）》（以下简称《课程标准》）中，要求学生能“使用光学显微镜观察各种细胞”。因此如何在低倍镜及高倍镜下观察到清晰的物像，是学生应该掌握的一项基本实验技能。在教学过程中，有时教师为了追求所谓的“效率”而忽视了生物学基本实验的开展，一味地让学生背诵实验操作、默写实验现象，这背离了学科的教学本质。如果考题中规中矩，学生只需鹦鹉学舌般依此作答；但如果考查的是实验中的异常情况或细节，学生势必会因为平时缺乏实践而对此类题目束手无策。因此笔者以光学显微镜下各类真实图像为载体，归纳高中阶段显微镜实验操作的命题特点，设计原创题目，以期为显微镜实验教学的更好开展提供借鉴。

1.注重方法，考查操作步骤

显微镜的发明将生命科学引入了细胞水平，人们可以借助显微镜观察到自然界中微米级别的物体，这是生物学科中最为基础的操作技能，学生要能熟练掌握载玻片的放置、低倍镜下物像的初步观察、高倍镜的流畅转换及相关结构的测量等操作。围绕这些方面的考查历来是各类试题中的热点。

【例题1】（2019 年，上海嘉定区二模，第15 题）在“观察蚕豆叶下表皮”实验中，低倍镜视野下观测到保卫细胞位于视野右下角，欲在高倍镜视野下进一步清晰观察该细胞，下列操作过程中错误的是 （ ）

A.移动载玻片 B.换为低倍镜

C.换为高倍镜 D.调节细调节器

【答案】B

【分析】若要在显微镜下观察到清晰的物像，需遵循先低倍镜后高倍镜的操作步骤，不能省略或跳跃，否则将观测不到物像。按照表分析例题1 应选择B。

表 显微镜的基本操作步骤

续表

【原创题1】在“观察蚕豆叶下表皮”实验中，某同学在低倍镜下清晰地观察到了气孔，调至高倍镜后，却没有看到这个结构，不可能的原因是 （ ）

A.未调节光亮度 B.未移动载玻片

C.未调节细调节器 D.未转动转换器

【答案】D

【分析】题目考查的是如何正确地从低倍镜转换为高倍镜，首先需要将要观察的对象移至视野正中央，转动转换器调至高倍镜下，视野变暗，需调节光圈和聚光器增大亮度，再微微调整细调节器，直至物像清晰。

【原创题2】在“观察蚕豆叶下表皮”实验中，若要将低倍镜下的视野甲换至高倍镜下的视野乙（如图1），需要经历哪些步骤 （ ）

图1

①转动目镜 ②调暗视野 ③转动粗调节器

④转动物镜至高倍镜 ⑤调亮视野 ⑥向左下移动玻片 ⑦转动转换器至高倍镜 ⑧转动细调节器

⑨向右上移动玻片

A.①⑤⑦③ B.⑥⑤⑦⑧

C.⑨⑦⑤⑧ D.⑨①④⑤⑧

【答案】C

【分析】此题是低倍镜转换为高倍镜实际操作中的具体应用。分析甲中箭头所指的气孔结构位于视野的右上方，需先将载玻片向右上方移动，然后按照表1 中的操作要点和顺序逐一完成即可观察到图像乙。

2.关注知识，考查成像特点

许多实验现象的观察需要借助于显微镜从细胞水平进行辨认，这类图像表面上是考查显微镜下的物像特征，实质是相关知识的识记应用。如：植物根尖分生区细胞的不同分裂时期、成熟植物细胞的质壁分离及其复原、果蝇唾液腺细胞巨大染色体的观察等等。

【例题2】（2019 年，上海宝山区一模，第18 题）如图2 是洋葱根尖分生区细胞有丝分裂的光学显微镜照片，该细胞刚完成 （ ）

图2

A.细胞核分离 B.染色单体分离

C.DNA 双链解开 D.同源染色体分离

【答案】B

【例题3】（2019 年，上海青浦区二模，第3 题）在紫色洋葱鳞叶外表皮细胞的失水和吸水实验中，显微镜下可依次观察到如图3 所示甲、乙、丙三种细胞状态。下列叙述正确的是 （ ）

图3

A.由甲到乙需将低倍镜转换到高倍镜

B.甲、乙、丙不能在同一个细胞内依次发生

C.与甲相比，乙液泡内溶液浓度较低

D.由乙到丙的过程中需滴加清水引流

【答案】D

【例题4】（2017 年，上海虹口区一模，第6 题）颤藻和水绵都是绿色丝状水生生物，将它们放在同一块载玻片上染色后用光学显微镜的高倍镜观察，确认丝状物是水绵的依据是 （ ）

A.叶绿体 B.线粒体

C.高尔基体 D.核糖体

【答案】A

【分析】这类题目表面上是考查显微镜的成像特点，但实验的细节、注意事项、实验现象等方面，该题都有所涉及，其实质考查的是与实验相关的知识点。要求学生平时在进行实验操作时，能够将现象与概念相结合，做出正确的判断。

【原创题3】图4 表示大蒜根尖分生区正在进行有丝分裂的细胞，该细胞所处的时期是 （ ）

图4

A.前期 B.中期

C.后期 D.以上皆有可能

【答案】D

【原创题4】图5 是水绵细胞在光学显微镜下经碘液染色后的状态，以下说法正确的是 （ ）

图5

A.颤藻中不存在箭头所指的颗粒物质

B.颤藻细胞放大到图5 中水绵细胞大小时，放大倍数相同

C.图5 中螺旋带状的结构是水绵细胞光合作用的场所

D.颤藻没有螺旋带状结构，不能进行光合作用

【答案】C

【原创题5】图6 是将相同的洋葱鳞叶外表皮细胞放置在不同浓度蔗糖溶液中一段时间后的形态，下列说法正确的是 （ ）

图6

A.乙此时的吸水能力最强

B.清水引流，甲比丙的复原花费更长时间

C.乙的细胞液浓度与外界溶液相等

D.外界溶液浓度丙>甲>乙

【答案】D

【分析】判断有丝分裂的细胞所处的时期均是平视细胞的赤道面，然后根据染色体的形态和位置区分前、中、后、末四个时期，但细胞是立体的结构，如果观察的角度没有与赤道面保持水平，就会出现偏差，如原创题3 中的图4，故答案为D。原创题4 中的图5 箭头指的是淀粉颗粒，位于水绵细胞的螺旋状叶绿体上；颤藻是原核生物，个体小，只有拟核，没有叶绿体，但可以进行光合作用，也能产生淀粉颗粒，故答案为C。原创题5 中洋葱鳞叶外表皮放置在比自身细胞液浓度高的蔗糖溶液中会发生质壁分离现象，现象越明显，内外浓度差越大，细胞的吸水能力就越强，经清水引流恢复原样的时间也越长；乙未发生质壁分离，外界溶液浓度可能小于或等于细胞液的浓度，故答案为D。

3.提升能力，考查细胞测量

显微镜下细胞大小的测量也是一个重要的考查方向，旨在考查学生对测微尺的熟练程度。考查内容通常将低倍镜与高倍镜下的测量格数进行比对，以此判断学生是否真正理解测微尺的原理与使用规则。

【例题5】（2019 年，上海嘉定区一模，第17 题）用10×目镜、40×物镜的显微镜观测口腔上皮细胞，结果如图7 所示。若改用10×物镜观测，测到的细胞宽度应该是 （ ）

图7

A.3 格 B.6 格 C.12 格 D.64 格

【答案】A

【分析】测微尺分为目镜测微尺和物镜测微尺。目镜测微尺安装于显微镜目镜的光阑圈上，用于测定微小物体的大小，它为一圆形玻片，中央有一分为50 格或100 格的微尺，每格代表的长度随着显微镜类型、物镜放大倍数不同而有所差异，甚至还受目镜镜筒长度的影响。物镜测微尺则是其进行量度的基准，测量前先将物镜测微尺置于载物台上，然后用它去校正目镜测微尺中每小格所代表的实际长度。在进行实际测量时，只需要用目镜测微尺量出小格数，再乘以每小格的实际长度即可。但因细胞的实际大小不变，低倍镜下每小格的实际长度大于高倍镜下的每小格的实际长度，所以相同物像的格数在高倍镜下成倍增加。

【原创题6】用10×目镜、40×物镜的显微镜观测口腔上皮细胞，测得12 小格，每小格的长度为a。若改用10×物镜观测，此时每小格的长度应该是 （ ）

A.4a B.1/4a

C.1/2a D.3a

【答案】A

【原创题7】在用目镜测微尺测量保卫细胞的长度时，低倍镜与高倍镜相比，细胞的实际长度、小格数目、每小格的长度变化分别是 （ ）

A.不变，变多，变小

B.不变，变少，变大

C.变大，变多，变小

D.变大，变少，变大

【答案】B

【原创题8】若要对图8 中的细胞长度进行测量，从低倍镜调至高倍镜需要经历哪些步骤（ ）

图8

①将细胞移至视野中央 ②调节粗调节器

③调节细调节器 ④转动测微尺 ⑤转动转换器

⑥调节光圈 ⑦转动物镜

A.②①⑦⑤④ B.①⑤⑥③④

C.⑥⑤④③① D.①⑦⑥③④

【答案】B

【分析】在原创题6 中，高倍镜下细胞的长为12 小格，每小格长度为a，因此细胞的实际长度应为12a，现换用低倍镜，观察到的细胞变小，小格数应是原来的1/4，也就是3小格，每小格的实际长度是12a÷3=4a，故答案选A。由此可知，无论是在何种放大倍数下，细胞的实际大小是不变的，低倍镜下细胞小，所占格数少，高倍镜下细胞大，所占格数也就多，因此原创题7 答案为B。原创题8 考查的是测微尺如何在低、高倍镜下进行实际测量，首先需要保证物像在高倍镜下可正常观察到，然后通过旋转装有测微尺的目镜，使尺与被测量物像重叠或平行，从而精准读取格数，故答案为B。

4.开拓思维，考查实验异常

实验现象是否成功呈现有赖于操作的正确与否，但实际过程中会碰到各种异于常规的现象，包括实验操作不熟练引起的异常、材料选取不得当引起的异常、材料处理不规范引起的异常等，需要学生在实验操作时就要培养善于发现的眼睛、勤于思考的思维，并对可能出现的情况做出较为正确的预判。

【原创题9】在观察洋葱鳞叶外表皮细胞的临时装片时，发现视野中出现如图9 所示纵横交错的细胞，最可能的原因是 （ ）

图9

A.光亮度没有调好 B.没有调节粗调节器

C.材料没有处理好 D.没有调节细调节器

【答案】C

【原创题10】在高倍镜下，微调细调节器，洋葱鳞叶外表皮的临时装片出现如图10 所示两种排列方式的细胞群，不可能的原因是 （ ）

图10

A.材料撕取过厚

B.材料有重叠

C.清水滴加过少未展平

D.未放置盖玻片

【答案】D

【原创题11】在制作洋葱鳞叶外表皮的临时水装片时，显微镜下往往会出现如图11 箭头所指的物像，其最可能是 （ ）

图11

A.气泡 B.液泡

C.细胞壁 D.细胞膜

【答案】A

【原创题12】在制作洋葱鳞叶外表皮的临时水装片时，有些细胞未见紫红色液泡，原因可能是 （ ）

A.这些细胞中没有液泡

B.液泡大量失水萎缩

C.处理材料时不慎撕破液泡

D.光线调得太暗

【答案】C

【原创题13】在制作洋葱鳞叶外表皮的临时水装片时，某位同学将临时装片放置在显微镜下观察时间过久，未进行任何溶液的引流也发生了质壁分离现象，可能的原因是 （ ）

A.光源散发的热使液泡中水分大量蒸发

B.细胞内发生了反应消耗了大量的水分

C.液泡膜失去选择透过性

D.原生质层失去选择透过性

【答案】A

【分析】显微镜操作不熟练、材料选取不恰当、材料处理不规范等都可能造成显微镜下的异常现象，对于这些现象的透彻认识，需要教师重视学生的平时训练，多引导学生思考现象发生的原因。如清水滴加过少或盖玻片未先与清水滴接触而直接覆盖，常会出现形状较大、不规则的气泡；或操作规范，但细胞的呼吸作用产生的CO2气体未及时排出而产生的圆形小气泡如图11。再如撕取表皮细胞连带叶肉细胞，使材料过厚，或者滴加清水过少，影响了材料的平展，在显微镜下微调会出现多层细胞重叠现象，如原创题9、原创题10。还有撕取表皮细胞不可避免会使得一些细胞的液泡破损，导致紫色变淡甚至透明；或材料被观察时间过长受到光源的灼烧，水分大量蒸发，势必引起质壁分离现象甚至萎蔫死亡，如原创题12、原创题13。这些都属于实验材料处理的不得当引起的异常物像。

在《课程标准》中提到，“试题素材应贴近学生生活实际，以真实问题情境组织命题，应注重考查学生综合运用所学的知识和技能解决问题的能力。”显微镜作为实验室中基础、常用的仪器，其实验操作也是生命科学的一项基本内容，以此为参考设计的题目应注重对学科核心素养的考查，应该引起教师的重视。