浅谈基于学生核心素养的生物创新教学

摘要：根据课本上《观察DNA和RNA在细胞中分布》的实验为例，浅谈基于学生核心素养的生物创新教学。课本上《观察DNA和RNA在细胞中分布》的实验步骤进行实验操作，很难观察到理想的实验结果，经过分析和探究发现，利用洋葱鳞片叶内表皮细胞比用人的口腔上皮细胞做材料更容易操作。同时利用烘箱低温长时间烘干实验材料比用酒精灯加热效果更好。另外，使用甲基绿吡罗红染色剂后，尽可能多的洗去浮色效果明显。

关键词：DNA   RNA    实验改进

人教版必修一《分子与细胞》第二章第三节《遗传信息的携带者——核酸》中实验《观察DNA和RNA在细胞中的分布》实验步骤包括：

1.       取口腔上皮细胞制片。制片后需点燃酒精灯，将涂有口腔上皮细胞的载玻片烘干。
2.       水解。利用质量分数为8%的盐酸水解细胞5min。
3.       冲洗涂片。用蒸馏水缓缓冲洗载玻片。
4.       染色。用甲基绿吡罗红染色5min后，吸取多余染色剂，盖上盖玻片。
5.       观察。选择染色均匀、色泽浅的区域观察。

严格按照课本的实验步骤进行后，实验结果如图：

         a. 口腔上皮细胞                           b.洋葱鳞片叶内表皮细胞

很明显，实验结果并不理想，无论细胞核还是细胞质都呈现红色，没有出现课本描述的细胞核呈绿色、细胞质呈红色。经分析、讨论并查阅资料发现，“盐酸水解”导致该实验失败的假设得到普遍认可[1]，该假设认为盐酸水解后，仅用蒸馏水冲洗10s不能完全去除细胞质中的盐酸，染色剂的染色条件是pH=4.8的条件下发挥作用，残留的盐酸改变了染液的pH，从而导致实验失败[2，3]；或者盐酸水解使细胞中的DNA降解，降低了DNA与甲基绿的亲和力[4]。

为了使实验结果更加明显，本实验从以下几方面进行改进后，实验结果明显：

1. 选取学生较为熟悉的实验材料进行简单探究，可以让学生更加清楚的认识不同细胞的结构存在差异，也让学生更加理解选材对实验的重要性。
2. 甲基绿吡罗红染色剂并非配置而成，而是用现有的A液和B液混合后使用甲基绿吡罗红染色剂(A液、B液，取A液20ml、B液80ml配成染色剂)，，效果明显，容易着色。排除了试剂本身的问题对实验结果的影响。
3. 水解时不是用酒精灯加热，而是使用恒温水浴锅，温度恒定，避免的温度的变化对结果造成影响。
4. 用50℃恒温烘箱代替酒精灯烘干实验材料，避免高温破坏DNA的空间结构。并且在该过程中不进行解离，直接染色。
5. 染色后的细胞除了用吸水纸洗去多余的燃料以外，还用蒸馏水用引流的方法洗去浮色，使实验现象更明显。
6. 为了缓解盐酸使细胞过度水解，我们选用质量分数8%的盐酸和质量分数4%的盐酸分别水解洋葱鳞片叶内表皮细胞后，用质量分数1% NaHCO3溶液替代蒸馏水冲洗。
7. 为了防止细胞被水流冲走，冲洗盐酸的方法也使用引流法。

在实验过程中，为了更好的提高实验效率，精简实验步骤，本实验利用两种方案分别进行实验，实验方法和实验结果如下：

方案一：

1.用50℃烘箱代替酒精灯烘干实验材料。

2.不用盐酸水解细胞。

3.染色后的细胞用吸水纸洗去染色剂后，再用蒸馏水洗去浮色。

实验现象明显：细胞核呈现蓝绿色，细胞质呈现紫红色。

但需严格控制烘干时间，时间过长，细胞会出现一定程度皱缩。

还需严格控制洗去浮色的时间，时间过长，细胞质颜色不明显；时间过短，细胞核质颜色不易区分。

方案二：

1.实验材料不进行烘干处理。

2.直接用盐酸处理细胞。

3.用质量分数为1%NaHCO3溶液代替蒸馏水冲洗，冲洗方法改为引流法。

4.染色后的细胞用蒸馏水洗去浮色。

评价实验效果：

方案一方法较为简单，实验现象明显。但要严格控制烘干和洗色时间才能达到较好的实验效果。

方案二用质量分数为4%HCl水解实验材料，然后用质量分数为1% NaHCO3冲洗，实验现象明显，实验效果较好。质量分数为8%HCl浓度偏高，可能破坏了细胞的原有结构，使细胞出现一定程度的破损或皱缩。

本实验创新与探究过程都是基于学生充分查阅资料、课堂充分讨论，课后反复实践得出的结论，教与学的整个过程都是师生共同参与，教师起指导作用，充分发挥学生的主体作用。本节课培养学生的生命观念：观察并区分DNA和RNA在细胞中的分布 ，形成结构与功能相统一观念；科学思维：通过对实验的操作分析，使学生掌握基本原理，培养学生的科学思维；科学探究：通过该实验过程培养学生观察、分析、质疑等科学探究能力；社会责任：通过对实验进行改进和创新，培养学生实事求是的科学态度和不断探索的科学精神。