摘 要:“滲透作用演示實(shí)驗(yàn)”是普通高中人教版《生物》必修一教材中,細(xì)胞主要靠滲透作用吸收水分這一重要過程,設(shè)計(jì)了滲透作用與水分的流動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)。通過多年教學(xué)實(shí)踐對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了認(rèn)真的研究探索和改進(jìn),并收到了很好的教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 半透膜 滲透作用
中圖分類號(hào):G63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-9795(2013)08(c)-0028-01
1 改進(jìn)背景
滲透現(xiàn)象是高中生物學(xué)新課程在講述“水分子的跨膜運(yùn)輸”這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)設(shè)置的演示實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)了滲透作用與水分的流動(dòng)演示實(shí)驗(yàn),其具體方法是:在一個(gè)長(zhǎng)頸漏斗的漏斗口處密封上一層玻璃紙,往漏斗內(nèi)注入蔗糖溶液,然后將漏斗浸入到盛有清水的燒杯中,使漏斗管內(nèi)液面與燒杯中清水的液面高度相等。過一段時(shí)間,觀察漏斗內(nèi)液面的高度是否發(fā)生了變化。想一想,這是為什么?該實(shí)驗(yàn)雖然設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,操作方便,但是仔細(xì)分析此實(shí)驗(yàn),在一些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面存在一些不足之處。其一,操作者不易向封閉的長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)加入蔗糖溶液;其二,蔗糖溶液為透明的液體,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯,特別是后排學(xué)生觀察不到,實(shí)驗(yàn)效果不夠理想;其三,做實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵材料—— 玻璃紙(又叫賽璐玢)有些中學(xué)不容易找到,以致實(shí)驗(yàn)不能正常進(jìn)行。針對(duì)這些情況,現(xiàn)將該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探索與改進(jìn)。
2 改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)過程
2.1 滲透作用的原理
滲透作用:兩種不同濃度的溶液隔以半透膜(允許溶劑分子通過,不允許溶質(zhì)分子通過的膜),水分子或其它溶劑分子從低濃度的溶液通過半透膜進(jìn)入高濃度溶液中的現(xiàn)象?;蛩肿訌乃畡?shì)高的一方通過半透膜向水勢(shì)低的一方移動(dòng)的現(xiàn)象。
滲透現(xiàn)象發(fā)生的條件:(1)有半透膜;(2)半透膜兩側(cè)有濃度差。
2.2 改進(jìn)方法一
2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及器材
新鮮的生雞蛋1枚、0.4 g/ml蔗糖溶液、蒸餾水、紅墨水、100 ml燒杯1個(gè)、250 ml燒杯1個(gè)、鹽酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%)、10 ml量筒1只、直徑10 cm圓形硬紙板一個(gè)、剪刀、圓規(guī)、錐形漏斗。
2.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟
(1)實(shí)驗(yàn)材料——半透膜的制取。
取新鮮生雞蛋1只,先將其尖頭一端戳一個(gè)直徑2 cm的小孔,去掉蛋清和蛋黃,再將其鈍端放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%鹽酸液中浸泡,一段時(shí)間后,鈍端已經(jīng)溶去全部外殼得到卵殼膜、然后用淸水將雞蛋殼內(nèi)外壁洗凈。
(2)圓形硬紙板加工。
先用圓規(guī)在圓形硬紙板中間畫一個(gè)直徑3~4 cm的圓(因雞蛋大小而定),再用剪刀將硬紙板中間的圓形剪掉,形成一個(gè)圓形豁口,目的是使雞蛋能夠卡在圓形豁口處。距離中間圓形豁口1 cm左右再剪一個(gè)直徑1 cm的左右的小圓形豁口,此口可以插入錐形漏斗頸,由此處可以向燒杯內(nèi)注入蒸餾水。
(3)實(shí)驗(yàn)方法及其現(xiàn)象。
先取250 ml燒杯,杯口處放上加工好的圓形硬紙板,將制備好的雞蛋殼卡在硬紙板中間的圓形豁口處;另一個(gè)100 ml燒杯先加入0.4 g/ml蔗糖溶液20 ml,再加入幾滴紅墨水并搖勻,并用量筒稱量10 ml混有紅墨水的蔗糖溶液;接著將10 ml混有紅墨水的蔗糖溶液倒入硬紙板上的雞蛋殼中,同時(shí)快速將錐形漏斗從另一個(gè)小圓形豁口插入,并將蒸餾水由錐形漏斗倒入燒杯,使燒杯內(nèi)蒸餾水的液面與雞蛋殼中蔗糖溶液的液面在同一水平面;10分鐘后,快速將雞蛋殼中的混有紅墨水的蔗糖溶液倒入量筒,結(jié)果如圖1量筒內(nèi)的蔗糖溶液超過了10 ml。由此說明水分子從低濃度的溶液通過半透膜進(jìn)入高濃度溶液中的現(xiàn)象。
2.3 改進(jìn)方法二
2.3.1 實(shí)驗(yàn)材料及器材
新鮮的生雞蛋1枚、0.4 g/ml蔗糖溶液、蒸餾水、紅墨水、100 ml燒杯1個(gè)、250 ml燒杯1個(gè)、鐵架臺(tái)一個(gè)、10 ml移液管一個(gè)、細(xì)線一根。
2.3.2 實(shí)驗(yàn)步驟
(1)實(shí)驗(yàn)材料——半透膜的制取。
取新鮮生雞蛋1只,先將其尖頭一端戳一個(gè)直徑2 cm的小孔,去掉蛋清和蛋黃,再將其鈍端磕開露出卵殼膜,小心將蛋殼去除(注意不要將卵殼膜弄破),獲得直徑4 cm左右的白色卵殼膜。(注意要使卵殼膜一直保持濕潤(rùn))
(2)實(shí)驗(yàn)方法及其現(xiàn)象。
取100 ml燒杯加入0.4 g/ml蔗糖溶液20 ml,再加入幾滴紅墨水并搖勻,用10 ml移液管一個(gè)吸取2 ml混有紅墨水的蔗糖溶液,快速用卵殼膜封住移液管口,并用細(xì)線扎緊;將移液管固定在鐵架臺(tái)上,在移液管下方放置一個(gè)250 ml燒杯,要求移液管下方要進(jìn)入燒杯里;快速向燒杯內(nèi)加入蒸餾水,并使燒杯內(nèi)蒸餾水的液面與移液管內(nèi)混有紅墨水的蔗糖溶液的液面在同一水平面;10分鐘后,結(jié)果如圖2觀察移液管內(nèi)的液面上升了1 ml左右。由此說明水分子從低濃度的溶液通過半透膜進(jìn)入高濃度溶液中的現(xiàn)象。
2.4 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是:
取材容易,制作簡(jiǎn)單,操作方便,現(xiàn)象明顯,解決了蔗糖溶液難加長(zhǎng)頸漏斗和實(shí)驗(yàn)材料難獲得的實(shí)際問題,還可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),激發(fā)學(xué)生對(duì)生物學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。
3 關(guān)于實(shí)驗(yàn)技能
由于改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)取材容易,制作簡(jiǎn)單,操作方便,所以我們可以進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)。將每班學(xué)生分成兩組,分別采用不同的實(shí)驗(yàn)方案來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。在實(shí)驗(yàn)過程中,雖然操作比較簡(jiǎn)單,但是也會(huì)碰到一定的困難,例如,實(shí)驗(yàn)速度過于緩慢,實(shí)驗(yàn)效果不明顯,甚至失敗。剝?nèi)÷褮つr(shí)易將卵殼膜弄破,如果用弄破的卵殼膜進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)就會(huì)失敗。還有就是移液管的使用要規(guī)范,當(dāng)移液后用卵殼膜封住移液管口時(shí),如果用細(xì)線扎的不緊,同樣會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果。所以要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能和實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性。此改進(jìn)實(shí)驗(yàn)主要運(yùn)用了一些化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能,能引導(dǎo)學(xué)生利用化學(xué)知識(shí)解決生物學(xué)問題,培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)遷移的能力。整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)探索過程也有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。
4 課外延伸
在半透膜材料的選擇方面。選則其它替代材料有很多,如花生種皮、豬腸衣、魚鰾等,并比較哪種材料完成此實(shí)驗(yàn)效果更好。分別利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3 g/ml、0.5 g/ml、0.6 g/ml的蔗糖液測(cè)定滲透作用效果等。
參考文獻(xiàn)
[1]葉蓮潔.滲透作用的探索[J].中學(xué)生物學(xué),2005(3):42.
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