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“先有鸡后有蛋"——建设生物探室有感

发表时间：2021/6/8 来源：《现代中小学教育》2021年5月上作者：陈清建

[导读] 生物探究实验室对于农村中学来说，算是比较晚兴起又非常重要的实验设施，更多师生面对它，常常无所适从无从下手，我经过深入研究后，下面就把我的研究成果以及实验操作要点进行介绍。

福建省漳州市华安县第一中学陈清建

摘要:生物探究实验室对于农村中学来说，算是比较晚兴起又非常重要的实验设施，更多师生面对它，常常无所适从无从下手，我经过深入研究后，下面就把我的研究成果以及实验操作要点进行介绍。
关键词:传感器的使用，生物探究实验过程。
正文:是先有鸡还是先有蛋，这是一个有趣的古老哲学谜题，没有鸡哪来蛋，没有蛋又哪来鸡，不过从生物学进化理论来看，似乎有了答案，是爬行动物进化过程中产生可发育为鸟类的蛋，从这个角度看蛋应该先于鸡，我们学校生物探究室刚刚建成，所有设备也是刚添置，对师生来说对仪器设备的认知是陌生的，原有仪器设备需要添加大量自制部件才能使用，师生在生物探究室进行实验时，我经常指着自制设备对师生说:这是先有鸡后有蛋，这里我引用的"先有鸡”是指为师生准备的实验设备和材料，下面我把建设生物探究室过程中获得的经验分享给各位同仁。
一、二氧化碳传感器，这是生物探究室用途最广的设备，凡是涉及到二氧化碳浓度变化的都可以用到它，比如植物的光合作用、呼吸作用，动物的呼吸作用，酵母菌的有氧呼吸无氧呼吸等，比如在探究酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸时，需要添加试管，以及合适的橡皮塞，而橡皮塞上需要钻两个孔，分别插入两根硬管，橡皮塞的钻孔我就使用电烙铁，因为如果不加热硬钻入就会裂开，硬塑料管是从水笔空管上截取，经过软管的连接，这样试管与二氧化碳传感器的连接形成完整密闭系统，若要让学生要探究酵母菌的呼吸作用，还要培制酵母菌培养液，培养液釆用1000亳升蒸馏水加20克蔗糖加2克酵母菌颗粒，培养一段时间后取上清液通入氧气在温度26度的恒温箱中继续培养，在即将实验的前一天晚上就进行密封培养，探究实验时分两组，一组继续进行密封培养，另一组通入氧气接续十分钟，这样有氧培养液和无氧培养液制成了，然后将等量的它们分别装入两支试管，连接设备打开电脑，打开通用设备就可以进行检测，刚开始每隔1小时记录有氧呼吸和无年呼吸的试管中二氧化碳浓度，然后再进行2小时、4小时、8小时间隔测定，学生在自主探究实验过程中会出现许多有趣的现象，而他们也给合理解释，比如起始时有氧呼吸装置测定二氧化碳浓度比无氧呼吸装置小，学生相互探讨后解释是有氧呼吸培养液在通入氧气时被吹走，而无氧呼吸培养液中压缩大量二氧化碳，有些学生在测量过程中发现这两组对比实验二氧化碳浓度趋于相等，学生探讨后给予解释是这套二氧化碳传感器设备是在持续通入空气才检测二氧化碳浓度，来自瓶外的空气同时改变瓶内的二氧化碳浓度，所以测量方法是不能连续测量，也就是电脑已显示二氧化碳浓度后马上停止测量，每个测试点都要这样做。最终探究的结果与理论上推测的结果相符合，也就是随着时间的推移，培养液含氧气多的试管二氧化碳浓度逐渐升高，并且远远高于含氧气少培养液试管，说明有氧呼吸的效率高于无氧呼吸，这样学生不仅获得知识而且获得动手操作能力和科学探索精神。此酵母菌培养液也可用于学生探究酵母菌种群数量变化的实验，而探究动物植物的呼吸作用，也经常釆用二氧化碳传感器进行探究。

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        二、气体压强传感器，要形成整套完整设备也需要自制的带单管橡皮塞，制作方法与二氧化碳传感器相似，这套设备主要用于探究高中生物酶的特性的探究，也就是有关过氧化氢和过氧化氢酶的实验，相当于探究生物酶、无机催化剂如三氯化铁、温度、酸、碱等等都会影响过氧化氢分解产生氧气的速度，实验时先连接好设备，打开电脑上的通用设备，再将适量生物酶和无机′催放入试管中，塞好橡皮塞，再拿两把同一型的注射器，各装入5CmL的3%过氧化氢溶液，插入橡皮塞内，同时将过氧化氢注入试管中，电脑上就会显示两组对比实验的压力值，实验结果说明生物酶催化效果远大于无机催化剂，当然氧气传感器整套设备也可以用于探究有关酶的特性的实验，但也需要自制，也就是在大号的橡皮塞钻一个大小合适的孔连接氧气传感器，在探究酶的特性，我让学生釆用压强传感器和氧气传感器反复进行探究，取得良好效果，而探究植物光合作用，我们经常釆用氧气传感器和二氧化碳传感器组合起来进行探究，同样也取得良好效果。
        三、PH传感器，高中生物的探究生物体体液的缓冲能力就用到它，但我开始使用时，发现数值与实际相差较远，怎样更好使用它，我也进行深入研究，翻阅大量资料，获得一定的认知，也就是新购买的PH传感器还不能使用，需要将接头的电极插入加有3molKCL的溶液中一昼夜才能使用，在不用时也需要将它清洗干净后放回此溶液中，这样才可以延长它的使用寿命，其它部分比如各种溶液配制和操作步骤依教材进行。
        四、电导率传感器，高中生物的探究半透膜的性质也可以用到它，要完成此项实验，也需要制作半透膜袋，材料我们一般用鸭蛋膜或者玻璃纸，其他的溶液配制和操作过程让学生按常规操作。经过操作实验后可以让学生加深对各种膜的性质的理解，
        此外对一些有特殊要求的实验还会用到溶解氧传感器、溶解二氧化碳传感器等等，我觉得无论是哪项实验，都离不开我们这些实验员的动手制作和辛勤准备工作，我们给师生准备金母鸡，学生才能产生金鸡蛋，也就是学生通过实验操作对教材上的理论知识进行很好的验证，从而加深对教材知识的理解，所以这就是我要说的"先有鸡后有蛋"。
参考资料:
1丶《使用氧气传感器改进PH对酶活性的影响的实验》潘晓华2010.5《生物学教学》
2、《利用传感器对酵母菌呼吸方式实验的尝试及探讨》董晶 2015.7《中学生物学》