“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）