初中生物同一实验材料在不同实验中的使用分析

毛桂珠

摘 要：在初中生物课程中，实验是一个重要组成部分，实验教学有助于学生掌握知识点，培养动手操作能力。文章从初中生物课程的核心素养和实验类型入手，介绍了生物实验常用材料的选择与代替，以植物性、动物性和微生物实验材料为例，分析了同一实验材料在不同实验中的使用，并结合教学实践案例进行探讨，以期为实验教学提供参考。

关键词：初中生物;核心素养;实验教学;实验材料

【中图分类号】G633.91            【文献标识码】A             【文章编号】1005-8877（2022）02-0019-04

Analysis of the Use of the Same Experimental Material in Different Experiments of Junior High School Biology

MAO Guizhu（ Guangze County No. 3 Middle School， Nanping City， Fujian Province，China）

【Abstract】In junior high school biology curriculum，experiments are an important part.Experimental teaching helps students master knowledge points and cultivate their hands-on skills.Starting from the core literacy and experimental types of junior high school biology courses， the article introduces the selection and substitution of commonly used materials for biological experiments.Taking plant-based， animal-based and microbial experimental materials as examples， it analyzes the use of the same experimental material in different experiments.Combining teaching practice cases to discuss，in order to provide reference for experimental teaching.

【Keywords】Junior high school biology;Core literacy; Experimental teaching; Experimental materials

初中生物实验较多，实验教学直接影响学生的学习效果。但是，因实验材料限制，实验开课率低，会打击学生的学习积极性。站在教师的角度，实验教学不仅让学生掌握理论知识，还要熟悉实验操作过程，激发学生对生物知识的探索欲望。在新课改背景下，丰富实验材料资源，加强师生之间的沟通，并对教学方式进行创新，才能实现预期的教学目标，培养学生的生物核心素养。以下结合笔者的教学实践，探讨同一实验材料在不同实验中的使用情况。

1.初中生物课程的核心素养和实验类型

（1） 核心素养

初中生物课程的核心素养，一是树立生命观念，了解生物学的概念性知识，利用生命观念认识生命、解释生命现象。二是培养理性思维，合理运用概括归纳、推理演绎、模型分析、批判性思维等方法，对生命现象和规律进行探讨。三是科学探究能力，对于特定的生物学现象，通过观察、提问、实验分析，得出科学的结论，并在此过程中树立团队合作精神。四是承担社会责任，关注和生物学相关的社会议题，参与、讨论并给出理性解释，向他人宣传关爱生命、保护环境、健康生活等知识。

（2）实验类型

初中阶段的生物实验，主要分为观察类、演示类和模拟类。第一，观察类实验是为了培养学生的观察能力，形成科学概念，提高生物科学素养。例如：显微镜的使用，观察心脏的结构，观察动、植物细胞的结构等。第二，演示类实验是为了展示形象生动的教学过程，提高学生的学习兴趣，方便学生理解并掌握知识。例如：光合作用产生氧气，胆汁对脂肪的作用，观察加入抗凝剂的血液等。第三，模拟类实验具有一定的开放性和探究性，是为了巩固知识点，达到学以致用的效果，提高学生的实践操作能力。例如：模拟人工呼吸，模拟心血管疾病的急救，模拟碱基DNA配对等。

2.生物实验常用材料的选择与代替

生物实验中，不少材料是可以代替的，如果教材中指定的材料不方便获得，使用代替材料也能取得良好的实验效果。

（1） 塑料片代替盖玻片

生物实验需要制作临时装片，均会用到盖玻片，但盖玻片厚度薄、容易破碎，实验完成后数量不断减少，以至于影响后续实验。对此，用较薄、透明的塑料片代替盖玻片，不仅在生活中容易獲得，而且操作时不易碎。

（2）高锰酸钾溶液代替吲哚酚

在维生素C检测实验中，需要用到吲哚酚试剂。实验过程是：甲试管内放入3 mL维生素C，乙试管内放入3 mL清水，分别向两个试管内滴入10滴吲哚酚试剂，观察可见甲试管原本的蓝紫色褪色，乙试管内的清水则被染成蓝紫色。当吲哚酚试剂缺少时，可以使用高锰酸钾溶液代替，合理地控制溶液的浓度大小，能获得相同的褪色反应效果。

（3）玉米苗代替天竺葵

植物在光合作用下会产生淀粉，对于这一实验的进行，需要使用天竺葵，因为天竺葵产生的淀粉含量高，有助于观察实验现象。当天竺葵不容易获得时，可使用玉米苗代替，确保实验顺利完成。

（4）大蒜代替洋葱

洋葱是生物实验中常用的一种材料，且不同取材部位在实验中的作用也不同。例如：以洋葱叶片为材料提取色素，对提取到的色素进行分离;取洋葱鳞片叶细胞，可进行“植物细胞的吸水和失水”实验;取洋葱根尖分生区细胞，可观察细胞有丝分裂特征。观察洋葱下表皮细胞的特征时，如果因季节原因买不到洋葱，可以使用大蒜皮代替，能获得一样的实验效果。

（5）鸡蛋清代替豆浆

对生物组织中的蛋白质进行观察检测时，教材中使用豆浆作为原材料。在实际教学中，因为需要的豆浆数量大，学校内没有大规模制作豆浆的设备，再加上新鲜豆浆的保存时间短，均会影响实验进行。对此，可使用鸡蛋清代替豆浆，获得鸡蛋清后，使用清水稀释处理，一般稀释6-8倍实验效果最好;如果产生白色絮状物，用纱布进行过滤即可。假设一枚鸡蛋有35-45 mL鸡蛋清，只需把4枚鸡蛋稀释后就能满足50人的班级进行实验。如此代替，在保证实验效果的前提下，不仅获取方法简单，而且鸡蛋清容易冷藏保存。

（6）平菇代替动物肝脏

在过氧化氢分解实验中，教材中使用新鲜的动物肝脏制作研磨液，用来催化过氧化氢。实际教学中，准备大量的动物肝脏，不仅获取难度大，而且成本较高。实验操作中，要求学生亲自研磨，由于研磨步骤复杂，可能一堂课无法完成，容易导致肝脏变质，继而影响实验效果。对此，可使用平菇代替动物肝脏，平菇作为一种菌类蔬菜，对于过氧化氢的催化作用明显。将其用于实验中，在装有过氧化氢的试管内，只需要加入指甲盖大小的平菇，就会产生大量气泡，促使点着但不燃烧的卫生香复燃，得出的实验效果和使用新鲜动物肝脏基本一致。

3.同一实验材料在不同实验中的使用

在不同生物实验中使用同一实验材料，首先能降低材料成本，通过材料的代替选择，将不容易获得、不容易保存、不容易操作的材料，转变为易获得、易保存、易操作的材料，促使成本费用降低。其次生物实验之间彼此独立，探讨不同的生物现象，学习不同的知识点。使用同一实验材料，能让学生看到不同实验之间的关联性，实现知识体系的融会贯通。最后能激发学生的兴趣，学生看到同一实验材料应用在多个实验中，会使实验教学变得生动有趣，甚至有学生大开脑洞，思考还能用在哪些实验中，以满足生物课程的核心素养培养要求。

（1）同一植物性实验材料在不同实验中的使用

植物性实验材料，常见如洋葱、菠菜叶片、玉米等，这些材料价格低廉，而且容易获得，必要时可以代替使用。从初中生物教材的编排设计来看，各個单元之间有一定关联性，一些实验材料或题目可重复使用。以玉米为例，在不同实验中的使用情况如下：

第一，生物圈中的绿色植物。对不同类型的种子进行分析，教师可以选择一类种子，作为整个单元的实验材料，既能节约材料资源，又能实现教学的连贯性。其中，玉米在生活中很常见，选择玉米作为实验材料，可降低实验成本。首先，对全班学生进行分组，小组内分配玉米数量，让学生仔细观察种子的形状和结构，必要时还可以和其他种子进行比较。

第二，探究种子萌发的条件。准备9粒玉米种子（分为A、B、C三类，每类3粒）、6个棉签棒、3个杯子（编号甲、乙、丙），采用对照实验，比较水分、空气、温度对种子萌发的影响，实验设计见表1。通过实验，让学生掌握种子萌发的条件，包括水分、空气和适宜温度，从而培养学生的观察能力和动手能力。

第三，种子发芽率测定。准备100粒玉米种子、培养皿、纱布等材料，实验步骤如下：在培养皿内铺设2-4层纱布，洒水湿润;在纱布上摆放玉米种子，然后放在10-20℃的环境中;每天观察发芽的种子数量，并保持纱布处于湿润状态，记录在表格后计算发芽率，公式是：发芽率=发芽种子数/总数×100%。通过实验，明确测定种子发芽率的实际意义，培养学生的动手、动脑能力以及科学素养。

利用玉米开展多个生物实验，总结教学优势如下：第一，提高实验课程的开课率。既能节约实验材料，又能降低实验成本，有助于实验活动顺利开展。多个实验均使用玉米，还能实现知识点的相连，缩短实验需要的时间。第二，能培养学生的逻辑思维能力。教师对知识点进行合理编排，形成清晰的知识结构顺序，可提高实验的系统性，帮助学生梳理知识脉络，从零碎的知识点变成完整的知识面，帮助学生更好地认识生物现象。第三，有助于教学方式改革。将玉米用在不同实验中，需要教师对教材内容进行整合，合理设计教学活动方案，促进教学水平不断提升。与此同时，也能锻炼学生的探究能力，将实验环节衔接起来，从而激发学生的设计灵感，培养学生的创新能力。

（2）同一动物性实验材料在不同实验中的使用

动物性实验材料，常见如鸡蛋、口腔上皮细胞、动物血液等。以鲤鱼为例，在不同实验中的使用如下：

第一，观察鱼的呼吸。准备活鲤鱼、装有清水的鱼缸、墨水、吸管等材料，实验步骤如下：观察鲤鱼在鱼缸内，口和鳃盖后缘的张合特点;然后用吸管吸取一些墨水，将其滴在鱼口前方，看墨水的流动特征;轻轻打开鳃盖，观察鱼鳃的颜色和形态;最后比较鲤鱼在水中和离开水后的状态。通过实验，让学生掌握鱼鳃的结构，了解鱼的呼吸特点。

第二，探究鱼鳍在水中游动的作用。准备活鲤鱼、鱼缸、纱布条、薄木板、橡皮筋等材料，教师提问：①鱼没有了鳍，还能游泳吗？②鱼鳍和鱼身体保持平衡有关系吗？③没有尾鳍，会影响鱼的游动速度吗？根据这些问题，让学生分组后自行设计实验，利用纱布条、橡皮筋、薄木板等材料约束鱼鳍，模拟失去鱼鳍的效果，观察实验并解决问题。通过实验，进一步了解鱼类是如何适应水生环境的，并明确鱼鳍在鱼游动过程中的作用。

第三，观察鱼尾鳍的血液流动。准备活鲤鱼、显微镜、培养皿、滴管、棉絮、载玻片等材料，实验步骤如下：包裹安放鲤鱼，将培养皿放在载物台上，使用显微镜观察尾鳍血管中的血液流动情况，并区别粗细不同血管中的血液流动速度。通过实验，理解血管的结构和功能特点。

此外，光线对鱼生活的影响，鱼临时血涂片特征等实验，也可以使用鲤鱼作为实验材料，此处不再一一阐述。以鲤鱼为实验材料进行多个生物实验时，教学注意事项如下：①课前预习。教师以教材内容、实验方法为依据，结合实际生活，提出有价值的问题，让学生思考，并且自主查阅资料，达到预习效果，有助于课堂教学进行。②在实验教学中，注重知识点的连贯性，适当增加或删减教学内容，为实验操作服务;同时合理分组，一般每组3-5人，男生、女生相互搭配，不同学习能力的学生相互搭配。③教学完成后，教师及时总结课程重点，对学生的实验操作过程进行点评，并解答学生提出的疑问。

（3）同一微生物实验材料在不同实验中的使用

微生物实验材料，主要是真菌、细菌和霉菌，在实验中的应用并不多，其中应用最广泛的是酵母菌。酵母菌的来源，通常是在超市购买干酵母粉，然后加入蒸馏水搅拌均匀，成糊状后放置1h，当酵母菌活化后在适宜温度下保存。以酵母菌为例，在不同实验中的使用如下。

第一，观察酵母菌的形态。使用吸管吸取酵母菌培养液，制作涂片后在显微镜下观察，可见酵母菌是椭圆形的小细胞，而且细胞内含有液泡。在盖玻片的一侧滴加碘液，在另一侧用吸水纸吸引，可见细胞核染成棕色。通过本次实验，让学生初步了解了酵母菌的形态特征。

第二，探究酵母菌的呼吸方式。分别在有氧、无氧的条件下，对酵母菌进行培养，并观察、鉴定代谢产物。通过本次实验，可见酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，代谢产物是水和二氧化碳;在无氧条件下进行无氧呼吸，代谢产物是水和酒精或乳酸。通过本次实验，让学生了解酵母菌的呼吸方式，认识到酵母菌属于碱性厌氧型生物。

第三，探究培养液中酵母菌种群数量的变化。先用蒸馏水溶解干酵母粉，当酵母菌活化后，加入一定数量的葡萄糖进行培养。通过该实验，让学生认识到酵母菌容易培养，可使用血球计数板计算酵母菌的数量，

掌握酵母菌在培养液中的数量变化特征。

此外，酵母细胞的固定化、酸碱度对酵母菌中过氧化氢酶活性的影响、果酒的制作等实验中，均会用到酵母菌材料，此处不再一一阐述。

4.教学实践案例分析

天竺葵别名洋葵、洋绣球、石蜡红等，属于牻牛儿苗科，是多年生草本植物，高度约30-60cm，花期是5-7月，果期是6-9月。天竺葵容易栽培管理，是多个生物实验必备的材料，使用天竺葵进行连续生物实验，能在教学之余获得一些乐趣，达到寓教于乐、生活即教育的效果。

（1）扦插材料的处理

该实验的教学目标，是掌握植物扦插的原理和方法，综合运用知识和技能解决生物问题，培养学生合作交流能力和科学探究能力，感受到生物和现实生活的紧密关联，提高学习生物知识的兴趣。在实验操作中，对植株进行扦插处理，教材使用的是紫背天葵，实际实验中使用天竺葵代替，更贴近学生的生活。在扦插实验中，能锻炼学生的动手能力，掌握无性生殖的概念和特点，了解哪些植物可以通过扦插培育新植株。

（2）探究植物生长的条件

该实验的教学目标，是认识植物生长需要水分和养分，了解不同土质对植物生长产生的影响，培养动手实验能力，初步学会实验设计。在实验操作中，取扦插成功的天竺葵幼苗两株，编号分别为甲、乙。其中，甲装在盛有土壤浸出液的烧杯中，乙装在盛有蒸馏水的烧杯中，两周后观察幼苗的长势。通过该实验，得到的结论是植物生长需要营养物质，相比于教师口头讲解或观察图片，亲自实验能增加趣味性，培养学生爱护植物的意识。

（3）观察花的基本结构

该实验的教学目标，是掌握花的基本结构和主要功能，了解花的种类，识别不同花的特点，培养学生的观察能力和知识运用能力。在实验操作中，教材选择桃花进行观察，但实际教学中，桃花的开放时间和教学时间不吻合，影响桃花的采集;而且实验中会消耗大量材料，购买桃花会增加教学成本。对此，使用扦插成功的天竺葵，可以代替桃花作为实验材料。天竺葵的花期长，花序上有很多小花，有利于实验进行，具体如下：①摘取一朵天竺葵花，先观察其外形整体特点;再用镊子摘下萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊，观察结构特点。②用棉签触碰雄蕊上的花药，取下橘红色的花粉，在显微镜下观察花粉粒的形态。③剖开子房，观察胚珠的形态。

（4）水分在植物体内的运输途径

该实验的教学目标，是了解植物体内水分的运输途径，掌握根毛对植物吸水的意义，并利用相关知识解释生活中的现象，增强水资源保护意识。在实验操作中，剪取天竺葵带叶的茎段，插进有红墨水的水中，然后在阳光下照射2-4小时。对天竺葵枝条进行横切、纵切，观察茎部染红部位是一根根的长管，也就是水分运输结构--导管。通过本实验，让学生感悟植物体内复杂的结构，激发学习兴趣，探究更多的生物奥秘。

（5）植物的蒸腾作用

蒸腾作用，是水分从植物表面以水蒸气的形态散失到大气中，这一过程既受到外界环境的影响，也受到植物本身的影响，是一个复杂的生理过程。植物通过蒸腾作用，为水分吸收和运输提供动力，可以降低叶片的温度，同时为大气提供水蒸气，保持空气湿润。该实验的教学目标，是认识植物的蒸腾作用，说出蒸腾作用的主要器官;学会动手制作切片，观察叶片各部分的结构特点。在实验操作中，为天竺葵套上透明的塑料袋，放置在阳光下2小时，可以看到塑料袋内有很多水蒸气，以及液化后形成的水滴，从而证实蒸腾作用。

（6）绿叶制造有机物

该实验的教學目标，是理解绿色植物通过光合作用制造有机物，在阳光下能合成淀粉，认识到光是绿叶制造有机物的必要条件，培养学生的合作精神和热爱大自然的情感。在实验操作中，选取扦插成功的天竺葵幼苗，以小组为单位进行实验操作：暗处理→部分遮光→照光→酒精脱色→漂洗→染色→观察，了解绿叶制造的有机物。该实验需要小组成员配合协作，充分发挥出每个人的功能作用，有助于培养学生的团队合作能力。

5.结语

综上所述，在初中生物实验课程中，不少实验材料可以用在不同实验中，既能节约材料资源，又能提高教学连贯性。文章以玉米、鲤鱼、酵母菌、天竺葵等实验材料为例，分别介绍了它们在多个生物实验中的应用。希望通过本文，为生物实验教学活动提供借鉴，以实现教学创新的目标，培养学生的生物核心素养。未来教学中，随着更多的生物材料得以应用，能进一步丰富实验课程，激发学生的求知欲，配合不断创新的教学方案，提高实验教学的效率和质量。

参考文献：

[1]王国平.利用一种生物材料进行一组初中生物学实验的探讨[J].求知导刊，2021（23）.

[2]林明海.学会尊重生命，热爱生活——初中生物学科核心素养教学探索[J].中学课程辅导，2020（08）.

本文系福建省教育科学“十三五”规划2020年度课题“高中生物地方实验材料开发利用研究”（课题编号：FJJKXB20-502）成果。

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