“細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)探究

摘 要：“細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系”是人教版高中生物教材必修一的新課標(biāo)實(shí)驗(yàn)，我們應(yīng)從改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的材料出發(fā)，尋找更合適的實(shí)驗(yàn)材料，以提高實(shí)驗(yàn)的可操作性，使實(shí)驗(yàn)效果更明顯。本文通過調(diào)節(jié)PH酸堿度改進(jìn)實(shí)驗(yàn)材料瓊脂，使之無色透明，并用淀粉溶液代替酚酞溶液、碘液代替NaOH 溶液，對(duì)這一實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)探究，取得了較理想的效果。

關(guān)鍵詞：細(xì)胞大小;物質(zhì)運(yùn)輸;實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

中圖分類號(hào)：G420? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-624X（2019）28-0063-02

引? ? 言

“細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系”是人教版高中生物教材必修一的新課標(biāo)實(shí)驗(yàn)，教材中是利用瓊脂和NaOH溶液作為實(shí)驗(yàn)材料，但在實(shí)驗(yàn)過程中，我們發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不夠明顯，而且強(qiáng)堿存在比較大的安全隱患[1]。目前，多位學(xué)者已經(jīng)嘗試改進(jìn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，基本圍繞實(shí)驗(yàn)的材料方面進(jìn)行改進(jìn)，原理保持不變，本次改進(jìn)實(shí)驗(yàn)亦屬于此類，第一次進(jìn)行便取得了理想的實(shí)驗(yàn)效果。

一、原實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路

教材中的“細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系”實(shí)驗(yàn)是運(yùn)用類似模型模擬細(xì)胞進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸，比較不同體積的“細(xì)胞”吸收物質(zhì)的效率，從而探討細(xì)胞不能無限長大的原因。當(dāng)NaOH與含有酚酞的瓊脂塊（模擬細(xì)胞）相遇時(shí)，無色透明的瓊脂塊就會(huì)變成紅色，瓊脂塊的顏色變化就能反映NaOH擴(kuò)散進(jìn)入瓊脂塊的深度，通過計(jì)算在相同時(shí)間內(nèi)物質(zhì)擴(kuò)散的體積與瓊脂塊總體積之比，我們可以推斷出細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系。

二、實(shí)驗(yàn)步驟

（1）制作瓊脂塊，并把瓊脂塊切成邊長為3cm、2cm、1cm的正方體。

（2）將三塊瓊脂塊同時(shí)放入盛有相關(guān)物質(zhì)的燒杯中，浸泡相應(yīng)時(shí)間，并用玻璃棒輕輕翻動(dòng)瓊脂塊。

（3）將瓊脂塊中取出，用濾紙將其吸干，用小刀將每個(gè)瓊脂塊從中間切成兩半。觀察切面，用毫米尺測量每一塊瓊脂塊上物質(zhì)擴(kuò)散的深度，記錄測量結(jié)果。

（4）根據(jù)測量結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，并填寫下表（見表1）。

三、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)探究

1.改進(jìn)方案一

【改進(jìn)前】筆者在實(shí)驗(yàn)前制作瓊脂塊時(shí)，嚴(yán)格按照教材實(shí)驗(yàn)操作，卻發(fā)現(xiàn)制備的含酚酞瓊脂塊都呈粉紅色（見圖1），從而影響了實(shí)驗(yàn)效果。筆者通過查找資料了解到，這是由于瓊脂本身呈堿性，所以制備的含酚酞的瓊脂塊顯粉紅色，這會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成顏色干擾。

【改進(jìn)探究】為制作出無色透明的瓊脂塊，筆者在制作瓊脂塊時(shí)先用HCl溶液調(diào)節(jié)瓊脂溶解后的PH酸堿度，再讓其凝固，這樣制備的瓊脂塊呈無色透明（見圖2），利于觀察，取得較好效果。

【改進(jìn)前后實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比】（見圖3）

【結(jié)果分析】調(diào)節(jié)后PH酸堿度呈中性后制作的瓊脂塊的邊界更加明顯，更有利于觀察。

2.改進(jìn)方案二

【改進(jìn)前】實(shí)驗(yàn)過程中，NaOH溶液使用量大，且具有強(qiáng)腐蝕性，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中存在一定的安全隱患。

【改進(jìn)探究】筆者嘗試用淀粉代替酚酞，用沒有腐蝕性碘液代替NaOH溶液，確保實(shí)驗(yàn)安全進(jìn)行。

【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)前后結(jié)果對(duì)比】（見圖4）

【結(jié)果分析】改進(jìn)后，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，同時(shí)避免了NaOH溶液的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)安全實(shí)驗(yàn)的目的。

四、實(shí)驗(yàn)反思

1.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)創(chuàng)新

第一，制備瓊脂塊時(shí)通過調(diào)節(jié)PH酸堿度，避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果的顏色干擾，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯，更清楚地觀察物質(zhì)的擴(kuò)散深度。

第二，利用淀粉遇碘變藍(lán)色的原理，用淀粉代替酚酞，用碘液代替NaOH溶液，避免實(shí)驗(yàn)過程中使用強(qiáng)腐蝕性溶液NaOH，在確保實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯的前提下，提高實(shí)驗(yàn)的安全系數(shù)。

第三，通過使用新藥劑對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，拓展了學(xué)生的思維，開闊了其眼界，很好地鍛煉了其分析和解決問題的能力。

2.實(shí)驗(yàn)探究反思

為了取得穩(wěn)定且理想的實(shí)驗(yàn)效果，筆者組織實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)探究和對(duì)比，最終確定了最佳的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案，具體改進(jìn)如下。

（1）瓊脂與水的比例值：1∶50（不成型）

1∶100（易碎）

1∶200（較好）

（2）NaOH溶液的濃度：0.01%NaOH（擴(kuò)散不明顯）

0.1% NaOH（擴(kuò)散明顯 ）

（3）擴(kuò)散的時(shí)間：瓊脂（酚酞）與NaOH浸泡時(shí)間：10～20分鐘

瓊脂（淀粉）與碘液：浸泡時(shí)間：40～60分鐘

結(jié)? 語

“細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系”實(shí)驗(yàn)是高中生物教學(xué)中一個(gè)十分重要的新課標(biāo)實(shí)驗(yàn)，本文從改進(jìn)實(shí)驗(yàn)材料出發(fā)，對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)探究，并取得了良好的實(shí)驗(yàn)效果，希望能為廣大教師提供參考。

[參考文獻(xiàn)]

田永賢，張和平，鄧必建.細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系[J].中學(xué)生物學(xué)，2012，28（40）：40.

作者簡介：鄒混（1985.9—），女，廣西賀州人，本科學(xué)歷，中學(xué)一級(jí)教師，主要從事高中生物教學(xué)與研究工作、年級(jí)教學(xué)管理工作。