“生物体维持pH稳定的机制”实验的改进
刘执平 胡亚辉
[摘? ?要]“生物体维持pH稳定的机制”实验的改进,解决了传统实验仅能定性分析而难以准确分析结果的问题。实验中,用灵敏且能精确记录数据的pH计取代pH试纸可达到实验数据的直观效果;利用数据釆集器等现代技术手段做实验的定量分析,能给学生留出更多的思考时间,极大地提高了學生的思维能力和科学探究能力。
[关键词] pH稳定;传感器;实验;改进
[中图分类号]? ? G633.91? ? ? ? [文献标识码]? ? A? ? ? ? [文章编号]? ? 1674-6058(2019)29-0094-02
“生物体维持pH稳定的机制”是人教版生物必修3教材第一章的实验,主要是通过比较加入酸、碱后各种材料pH的变化,思考人体pH变化的机理,提升学生深入研究生命活动规律的意识和科学探究能力。在2017年版《普通高中生物学课程标准》中,“比较水、缓冲液、体液对pH变化的调节作用”被列为应开展的实验。教材对该实验的方法和过程都有简单的描述,但在实际教学中,使用万用pH试纸的效果并不理想。学生在实验过程中通过比色得到的pH值往往有很大的误差,得不到理想的曲线图。为了强化学生对选择性必修课程“概念1”的理解,促进学生生物学科核心素养的提升,笔者将数据采集器和pH计引入该实验。
一、实验设计思路
将各种材料的pH变化进行对比,发现生物体和缓冲液的pH变化比较小,猜想可能有相似的机制维持着相似的变化。为了能达到实验数据的直观效果,本实验用灵敏且能精确记录数据的pH计取代粗略估测的pH试纸。
二、 实验方法和过程
3. 实验步骤
① 每5人为一小组,每组以自来水、磷酸缓冲液、蛋清稀释液和黄瓜匀浆为材料进行实验。
② 用pH计测量并记录烧杯中自来水的初始值;依次滴加5、10、15、20、25、30滴酸(或碱),记录pH值。
③分别用磷酸缓冲液、蛋清稀释液和黄瓜匀浆代替自来水,重复过程②,记录实验结果。
④ 以自变量(滴数)为横坐标,以因变量(pH)为纵坐标,用EXCEL表格将所得实验数据绘制成曲线图。
4.注意事项
① 加酸或碱:应逐滴加入,控制加入的滴数,搅拌充分后再用pH计测量,待反应体系稳定后再读取数据。
②? 实验安全:HCl和NaOH具有腐蚀性,使用过程中要避免直接接触试剂。
三、实验结果及误差分析
1.实验结果分析
记录实验数据并整理结果,见图2。
2. 实验误差分析
造成实验误差的主要原因有:
① 试剂配制过程或量取过程不够准确。
② 未等到实验数据稳定就读取pH值。
③ 实验仪器(如烧杯或玻璃棒)混用或清洗不够干净。
四、实验方法的改进
用pH试纸测定pH值只能精确到小数点后一位,往往测得的数据不够精确,且不同的实验者对比色结果的认识会略有差异,导致所得的pH值曲线图有所差异,而使用pH计可以直接准确读出相应数据,并形成更为直观、准确的曲线图。这样可以减少学生整理实验数据的时间,让学生有更多的时间去思考实验中出现的问题,探究更深入的问题,从而提升自身的思维能力和科学探究能力。
五、实验反思
通过利用pH计和传感器采集数据,能够准确、灵敏、快速地改善不同实验材料的缓冲效果,提高实验效率,尤其是使得实验数据的准确性得到了提高;pH计采集到的数据可以精确到百分位,逐渐滴加酸或碱,pH计能采集到灵敏的变化数值,现象明显。
通过实验改进,实验仪器的灵敏度得到了提高,这对学生的动手操作能力提出了有更高的要求,而实验误差的产生也与学生的实验能力密切相关。
[? ?参? ?考? ?文? ?献? ?]
[1]? 湛茹淇,林莉,杨剑. “生物体维持pH稳定的机制”实验探究[J]. 中学生物教学, 2015(20): 50-51.
[2]? 黄婷.使用PASPORT传感器探究“生物体维持pH稳态的机制”[J]. 中学生物教学,2007(6): 60-61.
(责任编辑 黄春香)