“滲透作用”演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)及教學(xué)組織

新人教版高中生物(必修1)教材在第四章的第一節(jié)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例中以滲透作用作為問題探討來引入課題，區(qū)別于原來老教材中的演示實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證滲透作用的發(fā)生，充分體現(xiàn)出生物實(shí)驗(yàn)探究對于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新意識都有著非常重要的意義。而筆者在上此課時將其改為探究性對照實(shí)驗(yàn)，也收到了較好的教學(xué)效果?，F(xiàn)將實(shí)驗(yàn)裝置的幾點(diǎn)改進(jìn)、教學(xué)要點(diǎn)及體會總結(jié)如下。

1 教材中的取材

教材選用的是一種半透膜——玻璃紙即賽璐玢，目前不易找到，備選的替代材料很多，如花生種皮、豬腸衣、魚鰾及卵黃膜等。而操作時發(fā)現(xiàn)花生種皮小，易破，不透明，直觀性差；腸衣要將豬小腸的漿膜剝離才能得到，操作麻煩，不干凈；雞蛋中制取的卵殼膜效果較好，用酸液將雞蛋浸泡一段時間后，將其鈍端打開一個小洞，去掉蛋清和蛋黃，可剝?nèi)〉铰褮つぃ瑢?shí)驗(yàn)操作方便；魚鰾膜則更易取得，剝離或是實(shí)驗(yàn)操作更是方便。

實(shí)驗(yàn)可以本地常見的鯽魚或者是鰱魚的鰾作為半透膜材料，魚鰾從魚腹取出，去掉外面白色的黏膜，用0.1 mol／L的鹽酸浸濕，再用清水浸泡20min，在魚鰾交接處剪開，放去氣體，取體積相對較大點(diǎn)的圓錐型一端魚鰾，再用清水浸濕清洗下，用洗耳球向內(nèi)吹氣備用。

2 教材中的倒置漏斗裝置改進(jìn)

長頸漏斗口的直徑較大，而綁定的半透膜受到蔗糖溶液的壓力而下沉，影響液面高度的正常變化，且長頸漏斗倒置裝置中的半透膜面積小，由于漏斗管的管徑大，液面上升的速度慢，發(fā)生滲透作用的時間較長。在課堂上做效果不明顯。為了避免上述問題的出現(xiàn)，可選用移液管，移液管的管徑很細(xì)很小，在很短的時間內(nèi)，液面迅速上升，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常明顯，適于課堂演示實(shí)驗(yàn)。

3 教材實(shí)驗(yàn)中所用的溶液改進(jìn)

蔗糖溶液和清水都是無色，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不容易觀察，分析后改進(jìn)為蔗糖溶液中滴少許紅墨水，以增加實(shí)驗(yàn)的直觀性，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象清晰可見。

4 教材中實(shí)驗(yàn)方案改進(jìn)

教材的實(shí)驗(yàn)裝置就是一套：倒置漏斗內(nèi)是高濃度蔗糖，膜外是清水的實(shí)驗(yàn)組，應(yīng)該是類似驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)組，不能推理說明滲透作用發(fā)生所需的2個必備條件，不利于課堂重點(diǎn)的教學(xué)。筆者在上課時將其改為探究性對照實(shí)驗(yàn)組，由學(xué)生分析推理得出結(jié)論。

(1)對照實(shí)驗(yàn)1：變量為半透膜。

如圖1所示：A組和B組的膜內(nèi)都是30％的蔗糖溶液，燒杯內(nèi)的溶液為清水，不同的則是A組用魚鰾膜B組用塑料紙隔離糖溶液和清水。設(shè)置好后都用鐵架臺固定好調(diào)節(jié)好兩個移液管的液面在同一適當(dāng)高度處，各作標(biāo)記。教師可以請學(xué)生參考書本預(yù)習(xí)情況，推理預(yù)期圖1兩個裝置最終液面的變動情況，并分析原因。

這樣稍過一會兒(約5～20 min)可見，A移液管內(nèi)液面上升；B移液管液面基本不變。由此可說明，A組和B組對照使學(xué)生理解滲透作用產(chǎn)生的一個條件：必須具有半透膜。

(2)對照實(shí)驗(yàn)2。再增加C、D兩組實(shí)驗(yàn)組(圖2)。

c組和A組的裝置是一樣的魚鰾膜，30％的蔗糖溶液和清水的擺放位置恰好相反。D組魚鰾膜內(nèi)外都是30％的蔗糖溶液。設(shè)置好后同樣都用鐵架臺固定好，調(diào)節(jié)三個移液管的液面在同一適當(dāng)高度處，各作標(biāo)記。教師可以請學(xué)生參考A移液管內(nèi)最終液面上升，從而推理預(yù)期圖2三個裝置最終液面的變動情況，并分析原因。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果C移液管液面下降；D移液管液面基本不變。A組和C、D組之間對照使學(xué)生理解滲透作用產(chǎn)生的另一個條件：半透膜兩側(cè)的溶液必須具有濃度差。

滲透作用的2個條件就是本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)，從上面的對照實(shí)驗(yàn)中可以得到深刻的理解。課堂上實(shí)驗(yàn)操作可以四組實(shí)驗(yàn)同時一起進(jìn)行，分析時則采用AB組對照，ACD組對照，由學(xué)生分析對照目的和結(jié)果，教學(xué)效果也不錯。

經(jīng)過改進(jìn)后的此實(shí)驗(yàn)不但省去了長頸漏斗，簡化了實(shí)驗(yàn)裝置，而且魚鰾表面積大，移液管細(xì)精確度高，滲透作用現(xiàn)象發(fā)生快，紅色白色液面的變化清晰可見，因而實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)快而明顯，適宜于課堂上當(dāng)堂演示。由學(xué)生對比分析推理總結(jié)也更容易喚起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在愉快中學(xué)習(xí)知識，利于啟發(fā)學(xué)生發(fā)散型思維，開發(fā)學(xué)生智力，提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)后反思再練：實(shí)驗(yàn)材料上似乎可以再做選擇淘汰，于是課后筆者又親自動手去卵黃膜再做實(shí)驗(yàn)。在制作蛋膜滲透裝置時，教材或一般的參考書都是采用濃鹽酸作為試劑來制取卵黃膜，由此制得的卵黃膜，通透性改變較大，導(dǎo)致用此卵黃膜制成的滲透裝置去做實(shí)驗(yàn)時，不容易或者是不會出現(xiàn)滲透作用現(xiàn)象。其實(shí)，剝?nèi)∫粋€完整的卵殼膜用稀鹽酸效果也還可以，但是浸泡時間要長點(diǎn)，比如可將生雞蛋放在稀鹽酸浸泡3～4 h，取出后，將雞蛋的鈍端打開一個小洞，去掉蛋清和蛋黃，很容易就剝?nèi)〉揭粋€又大又有韌性的卵殼膜，實(shí)驗(yàn)操作非常方便。

筆者查資料后發(fā)現(xiàn)還可以改用由濃鹽酸和體積分?jǐn)?shù)為95％的酒精按照體積比1：1配制而成的混合試劑來制取卵黃膜，制取好的卵黃膜及時用清水浸泡清洗，其通透性保持很好，用此卵黃膜制成的滲透裝置去做實(shí)驗(yàn)時，由于卵黃膜比魚鰾膜表面積還要大，所以單位時間液面上升或者下降更是明顯，課堂演示的效果應(yīng)該會是更好。