《教学通讯(64期)》(老校区)专业成长——浅谈生物实验教学中的对比实验
创建时间:2016-05-11
所属分类: 教学教研

生物作为以实验为基础的学科,在高中教学中几乎每节课都涉及到实验内容。不论演示实验还是学生实验,都需要精心安排实验内容,巧妙布置实验形式,以达到预期的教学目标。对比实验的运用有利于学生对概念及原理的掌握,使课堂气氛变得生动、有趣,从而取得良好的教学效果。下面是对比实验在教学中运用的两个例子:


过氧化氢酶的材料选取


生物课本上比较过氧化氢在不同条件下分解,选取的材料是富含过氧化氢酶的动物肝脏,实验效果很好,但肝脏研磨液有一股血腥味,而且新鲜的肝脏容易变质,肝脏研磨过滤后的渣滓很容易发臭,带来诸多不便。网上有资料提到土豆研磨液的效果不错,土豆片的浸出液也能做出现象,而且土豆容易保存。不妨把土豆作为实验材料,来和肝脏做一下对比,既可以提高学生的学习兴趣,又改善了实验操作。


实验步骤如下:


1.取鸡肝一块,用剪刀剪碎,研磨加水制得20%的鸡肝研磨液;切取一块土豆,用刀切成碎片,研磨加水制得20%的土豆研磨液。配置好3%的过氧化氢溶液和3.5%的氯化铁溶液。


2.取3支洁净的试管,分别编上序号1、2、3,向各试管内分别加入2毫升3%的过氧化氢溶液,按序号放置在试管架上。


3.向1号试管内滴入2滴鸡肝研磨液,向2号试管内滴入2滴土豆研磨液,向3号试管内滴入2滴氯化铁溶液,仔细观察并比较3支试管中发生的变化和产生气泡的多少。


4.2~3min后,将点燃的卫生香分别放入3支试管内液面的上方,仔细观察并比较。


结果及分析:①1号试管反应最快最激烈,产生了大量气泡;其次是2号试管,反应也很快很激烈,产生了大量气泡;3号试管反应缓慢,产生少量的气泡。说明肝组织和土豆组织中都含有大量的过氧化氢酶(肝脏中更多些),遇到过氧化氢立即起催化反应,放出大量的氧气,而氯化铁作为无机催化剂,效率要低得多。②放入1号试管内的卫生香猛烈地燃烧,放入3号试管内的卫生香没有明显变化,放入2号试管内的卫生香只是有些变亮,并没有猛烈燃烧。2号试管内虽然产生了大量气泡,但在液面上形成了一层厚厚的泡沫,卫生香放入液面上方没能剧烈燃烧。


总的来说,土豆作为提供过氧化氢酶的实验材料,能够促使过氧化氢迅速分解放出氧气,但在卫生香燃烧这一环节,效果明显不及鸡肝研磨液,所以肝脏仍然是最理想的实验材料。(鸡肝在冰箱冷冻一个月左右,取出恢复至室温,实验效果依然明显,且冷冻后的鸡肝更易于研磨)


橙皮精油的蒸馏法粗提取


生物校本课程涉及到生物技术实践中有关植物芳香油的提取。在自然界中,许多植物的组织器官中都含有不同的芳香油,比如玫瑰油、薄荷油、橙皮油、桂皮油等。橙子皮中含有的橙皮精油是重要的化工原料,其主要成份为柠檬烯,具有令人愉悦的香味,能够激发学生进行实验的兴趣。


橙皮精油提取的主要方法有萃取法、压榨法和水蒸气蒸馏法等,由于橙子皮中通常有农药残留,采用前两种方法提取的精油的品质会受影响,而采用水蒸气蒸馏法则可避免农药残留的问题。原理是利用水蒸气将挥发性较强的橙皮精油携带出来,形成油水混合物,冷却后,混合物又会重新分出油层和水层。


水蒸气蒸馏装置主要由蒸馏烧瓶、分液漏斗、冷凝管、牛角管、锥形瓶组成,原料为新鲜的橙子皮和蒸馏水。考虑到橙皮精油的产率受到多重因素(如橙子种类、果皮类型、果皮粉碎程度、蒸馏时间等)的影响,本课从果皮类型和是否用添加剂(添加剂为NaCl,主要起到盐析作用,使更多的橙皮精油被水蒸气带出)两个方面设计了3组对比实验:①实验原料为未去除白色内层的橙子皮;②实验原料为去除白色内层的橙子皮;③实验原料为去除白色内层的橙子皮,且添加了NaCl。


实验步骤如下:


1.称取50g新鲜橙子皮剪成0.3cm见方的小块(②、③组事先去除白色内层再称量),捣碎后装入250ml的蒸馏烧瓶中;


2.加入100ml水和少量碎瓷片(防暴沸),③组需要加入1gNaCl,连接好实验装置;


3.加热蒸馏烧瓶,橙皮精油被水蒸气带出,通过冷凝管冷却最后收集到锥形瓶中;


4.加热1.5h后,反应结束。


5.蒸馏结束后,向锥形瓶中的油水混合物加入20ml石油醚进行萃取,合并有机相,用分液漏斗分离出油层。向油层中加入少量无水硫酸钠干燥,然后过滤,收集溶液于小试管中(小试管需要提前称重)。


6.把装有溶液的小试管置于恒温水浴锅中,水浴加热5min除去石油醚,浓缩得到淡黄色的液体即为粗提取的橙皮精油,称量小试管的质量再计算可得精油质量。


结果及分析:根据出油率计算公式:出油率=(精油质量/橙皮质量)×100%,最后计算得出3个组的出油率分别为:①组0.6%, ②组0.8%,③组1.2%。


通过对比出油率可以看出,去除白色内层的橙子皮出油率更高,而添加NaCl可以有效提高出油率。


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