浅谈高中生物实验误区

在考查学生的实验能力的测试中，笔者发现学生出错的一个通病，就是容易根据平常做题的经验来分析某一特殊问题。学生缺乏思维的变通性和灵活性，不能充分利用题中所给的特殊条件，尤其是不能重视文字叙述上的细微差异，忽视对生命现象的理性分析，过早地对实验中观察的现象下结论，造成这样或那样的错误。

误区一：碘遇淀粉变蓝即淀粉存在

高中生物必修一教科书中第五章“降低化学反应活化能的酶”的温度对酶活性的探究实验中，教材用水浴后的试管中碘遇淀粉变蓝色以检测淀粉是否存在。但在实际的教学中，发现当向沸水浴过后的试管里，加入碘液后，实验组和对照组试管内都不显蓝色，而呈半透明的胶体状，冷却后才变蓝色。

经查资料显示：淀粉有直链淀粉和支链淀粉两种，天然淀粉是白色无定形的粉末，由10%～30%的直链淀粉和70%～90%的支链淀粉组成。直链淀粉溶于水，分子结构呈左手螺旋状。此螺旋有6圈36个葡萄糖残基，每圈螺旋含有6个葡萄糖残基。加入碘液后，碘分子嵌入螺旋中心，每圈螺旋可容纳1个碘分子，共形成6个碘分子的长串碘分子。葡萄糖残基上的羟基和碘分子形成配位健，形成了深蓝色淀粉-碘络合物。络合物中的长串碘分子能均匀地吸收除蓝色光以外的各种色光，使淀粉溶液呈现蓝色。支链淀粉分子也具有螺旋结构，其螺旋大约有25～30个葡萄糖残基，每个支链的平均长度较短，分子中每段螺旋的圈数少，螺旋中的短串碘分子比直连淀粉中的长串碘分子吸收光波的波长要短，使支链淀粉遇碘呈现紫色或紫红色。在沸水浴条件下，直链淀粉和支链淀粉分子结构中的螺旋展开，成串的碘分子破坏，淀粉与碘分子作用的显色现象消失，冷却后淀粉分子恢复为螺旋卷曲形状，成串的碘分子再次形成，淀粉与碘的显色现象会再次出现。由此看来，教材上以水浴后试管中溶液有无蓝色来判断淀粉是否水解是不准确的。而应以可溶于水的直链淀粉为实验材料，以冷却后溶液的显色状况为依据判断。

误区二：低温或秋水仙素处理植物分生组织，染色体加倍即可观察到

高中生物必修二教科书中第五章“染色体变异”的“低温诱导植物染色体数目的变化”实验中，以洋葱、葱或蒜为实验材料，对其根尖分生组织进行低温（4℃）或秋水仙素处理后，即可在低倍镜下寻找到染色体形态较好的分裂相。视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。不少本实验的改进者都提议，要在低温或秋水仙素处理后再做室温下的恢复培养，这些细胞在恢复室温培养后能进入新的细胞周期，视野中能看到进行有丝分裂的多倍体细胞。

张兴莲、潘宁的研究结果表明，低温或秋水仙素对大蒜根尖多倍体细胞的形成具有明显的时间效应，短时的低温处理观察不到多倍体细胞。薛玺、徐香玲等以质量分数为0.05%的秋水仙素处理洋葱根尖72h，没有观察到染色体加倍的细胞，但却出现了3.83%的染色体异常或异常分裂的细胞；当以质量分数为0.1%的秋水仙素处理洋葱根尖24h，多倍体细胞仅有3.59%，而染色体异常或异常分裂的细胞高达25.23%。按照教材描述的实验要求与步骤，分别对洋葱、葱、蒜的根尖低温（4℃）处理36h，也发现了大量的染色体异常或异常分裂的细胞，却没有观察到多倍体细胞。由此看来，在低温或秋水仙素处理下，出现染色体异常或异常分裂的细胞较常见，而出现多倍体细胞较稀少。教材试图通过低温（4℃）处理36h来观察多倍体细胞，或室温恢复培养后观察多倍体细胞的有丝分裂都是一个极低概率的事件。教材以一个极低概率的事件作为学生实验的观察指标是不合适的，教师应积极引导学生观察比较低温或秋水仙素处理后染色体的形态或分布与进行正常有丝分裂的细胞的区别，让学生直观感知纺锤体破坏后所带来的染色体数目或形态的变化。教材描述的仅是获得多倍体细胞的一个实验思路、一种低概率的可能途径。教师要从实际入手，引导学生对实验现象进行理性的分析，从而对低温或秋水仙素诱导染色体数目变化的作用机制形成更加全面的认识。

误区三：橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下显灰绿色即有无氧呼吸

人教版生物教材必修一中“探究酵母菌细胞呼吸的方式”是很重要的课堂实验。酵母菌在有氧条件下呼吸作用产生H2O和CO2，无氧条件下呼吸作用产生酒精和CO2。教材通过鉴定有无酒精的产生来确定细胞是有氧呼吸还是无氧呼吸，橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应变成灰绿色。但在实际的教学中，有学生按照教材预设的实验步骤对呼吸作用的产物进行检测时，有的小组发现有氧组的产物也会使橙色的重铬酸钾变成灰绿色，于是在得出结论时质疑声不断。教师应先引导学生分析：（1）酵母菌培养时间过短，无法完全消耗掉培养液中的还原性的葡萄糖，即使采用准确无误的检测流程，同样会出现有氧条件下变为灰绿色的现象。（2）有氧条件下培养的酵母菌，在代谢中会产生除酒精以外的多种还原性中间产物。其反应流程是：葡萄糖先变成磷酸酯，后分解为2分子的丙糖磷酸，再生成2个ATP和2分子丙酮酸，以产生水和二氧化碳。有些中间产物同样会使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色。（3）若借助酵母菌清水活化实验进行探究，虽然可以避免葡萄糖对检测结果的干扰，但此培养液无法做到氧气的充足供应，不能保证每个酵母菌都进行有氧呼吸，也会出现有氧无氧条件下变为灰绿色的现象。为了答疑解惑，教师可进一步引导学生探究，可分别向盛有葡萄糖、丙酮酸、酒精溶液的3支试管中分别滴加0.1g重铬酸钾（体积分数为95%～97%浓硫酸酸化）溶液0.5mL，轻轻震荡，观察3支试管中溶液颜色的变化，结果3支试管中均出现了灰绿色。由此得出结论，有氧组中未完全消耗的葡萄糖及发酵产生的中间产物都能将重铬酸钾还原，使溶液变为灰绿色。由此看来，一定要让酵母菌充分消耗掉培养液中的葡萄糖再检验产物，或对发酵产物进行蒸馏，对蒸汽蒸馏获取的产物再进行检验，这样就会出现橙色的酸化的重铬酸钾溶液在有氧条件下不变色，无氧条件下变成灰绿色的探究结果。

参考文献：

1.张兴莲，潘宁.“低温诱导植物染色体数目变化”的实验探究[J].中学生物教学，2011（7）：45-46.

2.薛玺，徐香玲，李集临.秋水仙素对植物细胞核异常分裂的影响[J].哈尔滨师范大学自然科学学报，1988，4（2）：87-97.

（作者单位：江苏省仪征市第二中学）