高中生物“滲透作用實(shí)驗(yàn)”的探索與改進(jìn)

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.

[2]潘瑞熾.植物生理學(xué)[M].高等教育出版社，2008.