环保理念指导下的生物实验创新

【内容提要】从资源保护、环境保护、降低成本等方面对现行中学生物实验的材料、仪器用品和方法进行探索和创新。

【摘 要 题】教研心得

【关 键 词】环保理念/生物实验/探索与创新

【正 文】 为提高学生创新的实践能力，中学生物新课程设置了“学生探究实验”“课外实践”“调查”“技能训练”“观察与思考”等，形式生动活泼，内容丰富多彩。这对于激发学生学习兴趣、培养动手能力、提高科学素养、发掘创造潜能无疑是非常重要的。面对大量增加的实验内容，学校实验室的装备条件、资金支撑面临诸多不便和困难。就目前大多数学校办学条件、经费情况而言，一味地等待解决，无疑于事无补。努力学习，不断跟进，充分利用现有资源，才不失为解决问题的上策。下面就这一问题分两个方面与同行商榷。

1关于实验教学改进的理念和原则

(1)环境保护的原则《中国环境报》2004年3月19日头版发出题为《实验室类污染将纳入环境监管范围》的报道称：“2005年1月1日起，科研、监测（检测）、试验等单位实验室、化验室、试验场的污染将纳入环境监管范围。”“国家环保总局已于日前下发了《关于加强实验室类污染环境监管的通知》，详细规定了检查的重点和要求。” 长期以来，中学化学、生物实验室的三废排放及病原生物的危害一直未能引起重视。因有毒、有害、易燃、易爆，生物感染造成的室内和局域危害，影响师生的身心健康，及至造成对居民的危害。随着人口持续增长，学校数量规模不断增加，同时，由于学生实验项目的增多，排污种类、数量大增，且点多面广，难以集中治理，因此，中学实验室的污控问题必须摆到环保监管的层面上来。

(2)节约资源的原则建设节约型的社会是体现我国坚持可持续发展战略的基本保障。节约资源、反对浪费，坚持回收利用的理念应贯彻落实到一切领域之中。就中学生物实验而言，必须改进那些浪费严重、消耗量大、排污量大的实验。

(3)以人为本的原则随着社会物质文明、精神文明和政治文明的提升，以人为本的理念已渗透到社会各个领域。学校是人才的摇篮，教育是国家的奠基。学校是人口密度最大的局域。目前，许多超大规模的学校、班级可谓比比皆是。如何在中学实验中探索出一套“人本化”的实验项目，减少实验室室内污染，保障学生和教师的身心健康、减轻实验教师的劳动强度，减少和避免事故是改进传统实验的一项重要内容。

(4)降低成本的原则教育经费不足将是困扰教育事业发展的一个长期的瓶颈。因此，中学实验，应倡导开源节流，降低成本，在保证实验效果的前提下，研究改进实验，用方便易得，价格低廉，可循环利用的材料、用具进行替代。

(5)简便快捷的原则一节课的时间有限，有的实验程序繁琐、操作不便、耽误时间，往往没有做完，下一个班就进入实验室。这种现象是普遍存在的。用简便快捷的方法同样验证深刻的道理，减小劳动强度，节省时间，提高效率，维护好实验室纪律，为学生探究活动腾出时间和空间，是探索实验改进的一项值得研究的问题。 总之，教师必须富于创新精神，以创造性思维来审视教学内容。大胆探索，努力实践，使自己成为时代所需的创造型教师。

2关于实验教学改进的思路和途径

(1)实验设计的改进教材上的实验往往是十分经典的，照本去做一般都能成功。但有的不符合前面所谈的一些要求。例如，耗材多，较繁琐、污染重，易发生事故等，或者地区差异大、物候情况与课本设计实验相去甚远。这样，就有必要改进实验设计。如“观察唾液淀粉酶的消化作用”这一学生分组实验需材料、试剂、用品14种。存在繁琐、消耗大、污染重、易损坏物品、交叉传染疾病、易发生烧（烫）伤事故等。经改进，只需淀粉试纸，碘液，塑料吸管，清水4种物品即可完成，上述问题迎刃而解。

(2)实验材料的改进教材上例举的一些实验材料，有的在当地买不到，如黑藻；有的制备起来难以取得好的效果，如用苏丹Ⅲ鉴定花生子叶细胞中的脂肪；有的费时费力浪费严重，如：鉴定水果的可溶性还原糖，苹果、梨买来后要削皮、切块、研磨、榨汁、过滤、分装；有的难以让学生找齐找全材料，学校购置开支又太大，如制作“DNA双螺旋结构模型”，自己制作则需六色塑片若干并剪成规范图形，钉书针连接，粗细铁丝固定，十分麻烦。若买现成的材料组装，一套需100多元人民币，且易损坏。诸如此类的问题不胜枚举。笔者积极进行改进，亦取得不错的效果，例如，用苹果、葡萄原汁饮料做为可溶性还原糖鉴定材料一滴则可，用炒葵花子的透明种皮做脂肪鉴定材料，毫米见方足矣，显微镜观察颇佳。用彩色胶印的DNA双螺旋结构模型材料图片，发给学生剪纸，再用透明胶带粘接，非常方便。用菠菜叶做“叶绿体中色素提取和分离实验”，课本材料往往只能看出三条色素带，叶黄素难以分辨，改用三七叶则效果明显。可以说实验材料的改进空间很大，可以大胆地探索。

(3)仪器用品和装置的改进要遵循微型化的原则，使实验材料、试剂、洗涤用水微量化。例如，笔者自制的微型滴瓶在教学实践中使用效果很不错。实验室用的滴瓶大多是30mL或60mL，每个滴瓶分装量大，浪费大，滴管易碎，滴量大而不一，乳胶头粘结老化快，难以清洗，滴瓶倾倒后试剂到处乱流，造成污染，买一只滴瓶需3元～4元。笔者用废弃的青霉素等药瓶（这些药瓶自始至终未与病人接触过），经消毒、杀菌、清洗后，用塑料吸管（经层析液浸泡60d，未见分解变化）、自行车气门芯胶管制成微型滴瓶，每滴均匀为0.04mL，有瓶塞，倾倒后试剂不外流，清洗方便，成本只有几分钱。又如，教材中使用的毛细吸管是用细玻管在喷灯上拉制的，笔者用废弃的塑料笔芯在酒精灯上略加热便拉制成毛细吸管，制成毛细吸管非常好用，不断，不伤纸。再如，色素层析装置，课本上用一烧杯，倒入3mL层析液，放入滤纸，盖上培养皿盖。缺点是用量大，挥发量大而严重污染空气（内有石油醚、丙酮和强致癌物苯）。笔者用一小药瓶（直径25mm）放0.5mL层析液，放进滤纸条，小瓶外倒扣一支长100mm，内径为25mm的试管，用量少且滤纸不倒，污染得到有效控制。

(4)实验方法的改进科学方法是迈向成功的金钥匙，科学方法是多种多样的。教材上的实验方法虽然十分成熟的，但并不是惟一的。比如，试管法是生物、化学实验中最常用的方法，但也存在着一些不足之处。用量大，消耗多，排污也增加。清洗用水多，劳动强度也大，成本相应也高。能不能在可能的情况下用试纸法、玻片法来取代呢？例如用自制的淀粉试纸(10mm×20mm)来取代试管法所用的6mL淀粉糊，用体温取代37℃水浴恒温加热。这样的改进，简便易行，效果明显，何乐而不为呢？再如，鉴定水果中的可溶性还原糖，用试管法需2mL样液，2mL斐林试剂，并置于烧杯内水浴煮沸。改用玻片法则是：先将斐林试剂甲液、乙液分别滴一滴于载玻片中央，摇匀，再滴加一滴苹果原汁饮料，摇匀，而后把玻片在酒精灯上迅速过火，立即显现砖红色。

(5)试剂的改进教材实验中给定的试剂是久经验证的，但是若在实践中做一些变动调整，也有新的发现。例如，碘液遇淀粉变蓝这一反应，在实验中往往是黑紫色的。笔者将标定的碘液稀释3～4倍后，在与淀粉反应中则显示出漂亮的蓝色（稀释后的碘液不宜久存，需现配现用）。同样用0.01mL的龙胆紫溶液染洋葱根尖细胞则视野暗紫，若稀释1～2倍，则染色质或染色体着色好，而细胞其他部分比较明亮，效果很好。

总之，只要我们以积极的、求真务实的态度在实践中勤于探索，善于动脑，敢于创新，乐于奉献，我们就能在中学生物实验中有所创新。通过改进，让学生也切身感知到不能迷信书本，不能死学知识，应勇于探索创新，改革进取真正懂得发明创造、学无止境才是教育的终极目标。