《用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体》的几处改进

莆田一中 生物组 郑星梅

摘要：作为一门自然科学学科，只有通过生物实验才能够加深学生对生物教材理论知识的理解。本文针对《用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体》这个实验中所存在的一些问题进行探究和改进，主要针对实验内容设计与实验方法设计两个方面进行改进。

关键词：生物实验 改进 叶绿体 线粒体

一、研究背景

生物作为一门自然科学，在教学过程中不但需要注重理论教学，还需要注重实验教学^[1]。《用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体》是人教版高中生物必修1《分子与细胞》中的第5个实验，本实验的主要内容是利用显微镜进行观察，在之前的4个实验以及初中的学习过程中，学生已经初步掌握了低倍与高倍显微镜的操作观察以及临时装片的制备方法，通过本实验学生可以进一步训练和巩固该能力。在实验教学过程中，建议该实验可以进行一些改进。

二、实验内容设计与改进

本实验是一个相对简单的观察实验，包括观察教材所推荐的菠菜叶和黑藻叶中的叶绿体形态分布，人的口腔上皮细胞中的线粒体形态和分布，主要是帮助学生加强对细胞微观结构的认识。通过对这个相对简单的观察实验进行内容上的拓展，学生可以更加深刻全面地理解细胞微观结构并提升生物学素养。

1、要求学生尽可能采集多种新鲜绿色植物，比如校园中的绿色植物、超市里贩卖的新鲜蔬菜等，同时教师也通过预实验观察的效果，合理地选择收集植物材料供学生观察。通过对不同植物、植物不同部位叶绿体的观察，学生会切实体会到生物多样性与统一性；

2、本节理论课不仅学习众多细胞器，还强调细胞器分布场所——细胞质这个概念，活细胞中由于各项生命活动的进行，会出现细胞质流动现象，叶绿体形态比较大且颜色明显，可以用来作参照物，通过叶绿体的流动来体会细胞质流动，学生经过观察可以感受到生命的神奇；

3、教材中观察线粒体采用人口腔上皮细胞作为材料，优点在于就地取材，学生能够亲自看到自身的细胞和细胞器，使实验内容贴近生活，激发学习兴趣。然而不足之处在于，刮取口腔上皮细胞前需漱口，通常即使漱口后还是会刮取到各种杂质和细菌，用力刮容易导致出血，刮得太轻细胞数量不足，而且通常是最上层的死细胞，这些情况都会给观察带来困难。而且这样的实验设计容易导致学生产生一个思维误区——只有植物细胞内含有叶绿体，只有动物细胞内含有线粒体。因此本实验内容中创新性地加入了植物细胞线粒体的观察，为了避免植物细胞中叶绿体对线粒体染色观察的影响，采用不含叶绿体的植物细胞进行观察，比如洋葱鳞片叶内表皮细胞、避光培养的绿豆幼苗细胞。采用洋葱鳞片叶内表皮细胞观察线粒体效果比较好，内表皮细胞为单层，学生容易撕取，线粒体数量也比较多，而且通过材料的选择，学生可以认识到并不是所有植物细胞都含有叶绿体，动植物细胞中均含有线粒体等生物特征。

4、教材实验要求观察叶绿体和线粒体的形态和分布，通过细胞质流动现象，学生还可以观察到活细胞中两种细胞器的流动，为了让学生对细胞微观结构有进一步的认识，本实验设计创新性地提出了利用目镜测微尺来测量叶绿体和线粒体的大小，如此学生可以准确地计算出两种细胞器的大小并且加以比较。

三、实验方法设计与改进

1、教材实验中采用人的口腔上皮细胞临时装片观察线粒体，并提供了相应的实验方法。在实际操作过程中出现一些不足之处，本实验对其进行了改进：①使用新配制的质量分数为1%的健那绿染液后，发现细胞内染色过重，无法很好地将线粒体与细胞质基质区分开来。逐步稀释后发现质量分数为0.2%时，染色效果较好；②配制过程中发现常有少部分健那绿颗粒难以溶解，可以加热至30-40℃后用滤纸过滤2-3遍；③教材中没有明确提及染色时间，线粒体的细胞色素氧化酶能使健那绿染料始终保持在氧化状态而呈蓝绿色，为了使材料充分氧化，以质量分数为0.2%的健那绿进行染色，时间在10min左右效果较好；④实验过程中发现口腔上皮细胞中线粒体数量比较少，不利于观察，可能是因为表面的上皮细胞已经衰老，代谢不旺盛，线粒体数量少，而内层上皮细胞代谢相对较活跃，因此建议采集口腔上皮细胞时，可分两次用牙签在口腔粘膜同一位置刮两次，将第二次刮得的黏液状物质均匀涂于染液中；⑤教材中染色后直接观察不洗脱多余染液，经实验发现这样细胞中会滞留较多健那绿染液，影响观察。建议染色后将载玻片平放在实验台上，在载玻片一侧逐滴滴加生理盐水，在另一侧用吸水纸吸引，重复2-3次，即可洗去多余染液。

2、本实验创新性地引入测微尺来测量叶绿体和线粒体的大小，加深学生对细胞微观结构的认识。由于测微尺在高中生物实验中并未涉及到，因此教师需要在实验前做好以下准备：将目镜测微尺装在每台显微镜的目镜上，然后在不同放大倍数条件下，通过物镜测微尺较准得到目镜测微尺每格所代表的实际长度，如下表1（以实验导学案形式呈现）所示，这样学生可以直接通过数出目镜测微尺的格数得到叶绿体和线粒体的大小。

表1  低倍与高倍镜下目镜测微尺每格所代表实际长度（um）

3、本实验中观察叶绿体所用的材料如果是藓类或藻类等叶片较薄的植物，操作时比较简单，特别是选取一种地藓代替菠菜叶,效果很好,而且材料易得^[2]。但是学生可能对一些蔬菜或者校园植物感兴趣，这样以教材中提供的方法用镊子取菠菜叶稍带些叶肉的下表皮，其实有些困难，通常难以撕下或者撕下的下表皮上没有带叶肉。本实验介绍一种较为简便的方法：将菠菜去除不新鲜叶片后洗净，在无直射光和强光处晾干叶片。当菠菜叶稍微变软时（此时叶片失去一部分水，下表皮与叶肉结合力较强），取下一片较大菠菜叶，用镊子撕取下表皮，从叶中部逐步向边缘慢慢撕开，速度不要太快，镊子要贴近叶面，如此操作，下表皮上可带一定量的叶肉，效果较好。

四、总结

    生物科学应该注重实验能力的培养,然而教材中的实验可能具有一定的地域性与时效性,经过一线教师的长期实践,往往会有一些改进。因此,教师在教学过程中需要多动脑子,多动手实践,而且更应该引导学生多思考多动手,对教材实验进行各方面的改进,而不能一味地囿于成见,认为教材的实验就是最完美的,从而失去创新精神^[3]。

参考文献

1  张荣华．推进中学生物实验课程发展的新思考[J]．中国现代教育装备，2012，12：57~59．

2  周燕．高中生物实验课改进[J]．中学课程辅导，2015：29~30．

3  施亚筠．高中生物实验的几处改进和分析[J]．中学生物学，2012，28：11~47．