新課標(biāo)下探究學(xué)習(xí)“植物細(xì)胞吸水與失水”實(shí)驗(yàn)

周文娟

摘 要： 植物細(xì)胞吸水和失水實(shí)驗(yàn)是教材中《植物對水分和無機(jī)鹽的吸收》一節(jié)的演示實(shí)驗(yàn)。本文嘗試將該實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織方式調(diào)整為活躍學(xué)生思維為主的探究式學(xué)習(xí)方式，旨在鍛煉和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力和訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維能力。

關(guān)鍵詞： 探究學(xué)習(xí) 植物細(xì)胞 吸水與失水

植物細(xì)胞吸水和失水實(shí)驗(yàn)是教材中《植物對水分和無機(jī)鹽的吸收》一節(jié)的演示實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)大約需要20min的時(shí)間。對于該實(shí)驗(yàn)教師通常做演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在教學(xué)過程中的思維量較小，實(shí)驗(yàn)效果一般，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理的掌握也不夠透徹。本文嘗試將教學(xué)組織方式調(diào)整為活躍學(xué)生思維為主的探究式學(xué)習(xí)方式，旨在鍛煉和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力和訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維能力。

1.實(shí)驗(yàn)情景導(dǎo)入

實(shí)驗(yàn)情景：泡在濃鹽水中的蘿卜條變軟變細(xì)了，說明細(xì)胞失水；泡在清水里的蘿卜變硬變粗了，說明細(xì)胞吸水。

質(zhì)疑聚焦：①為什么蘿卜變硬就是說明它吸水，變軟就是失水呢？②一定要泡在濃鹽水里細(xì)胞才會(huì)失水嗎？③細(xì)胞的失水和吸水會(huì)不會(huì)有極限？④動(dòng)物細(xì)胞也會(huì)發(fā)生吸水和失水現(xiàn)象嗎？⑤為什么種在鹽堿地上的莊稼會(huì)“萎蔫”？通過一系列設(shè)問，引導(dǎo)學(xué)生從被動(dòng)接收原理為主動(dòng)獲取信息、總結(jié)原理，積極參與實(shí)驗(yàn)，為后面學(xué)習(xí)植物對水分和無機(jī)鹽的吸收打好基礎(chǔ)。

2.探究實(shí)驗(yàn)流程

2.1探究實(shí)驗(yàn)介紹

教材中的演示實(shí)驗(yàn)只做一個(gè)定性分析，用兩個(gè)燒杯（一杯杯裝有清水，另一杯裝有等量的鹽水）各放入一個(gè)大小相同的蘿卜條。過一段時(shí)間觀察兩個(gè)燒杯內(nèi)的蘿卜條，泡在濃鹽水里的蘿卜條軟縮了，泡在清水里的蘿卜條更硬挺了。

對于初中生而言，由于知識的局限性，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些模棱兩可的認(rèn)識：什么是“濃度”？什么是“濃度差”？如將上面的定性實(shí)驗(yàn)改成定量分析或改為探究性實(shí)驗(yàn)，那么對植物細(xì)胞吸水、失水實(shí)驗(yàn)的原理分析將更具說服力。

2.2探究實(shí)驗(yàn)（一）

步驟1：切取6塊等質(zhì)量（各重為2g）的蘿卜條，分別放入裝有等量清水和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%、1%、2%、5%、10%鹽水溶液的小試管中，并將6只小試管放入一個(gè)大燒杯中（或放在試管架中），1小時(shí)后取出，用吸水紙吸干表面的水，再分別用托盤天平稱其質(zhì)量，探究哪種溶液和蘿卜細(xì)胞液濃度最接近？由此得出什么結(jié)論[1]？

步驟2：將八年級11班的42名學(xué)生分成6個(gè)實(shí)驗(yàn)小組（7×6），由于完成本實(shí)驗(yàn)用時(shí)較長，課前應(yīng)該提前將各小組用的蘿卜條切好，稱重好，并裝入各種溶液中。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)并處理好數(shù)據(jù)，結(jié)果如下表：

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析知：1%鹽水溶液中蘿卜條重2.01g，重量基本不變，可推測該鹽水濃度最接近蘿卜條細(xì)胞液的濃度，而在清水和0.5%鹽水中的蘿卜條分別吸水0.80g和0.50g；在2%鹽水、5%鹽水、10%鹽水中的蘿卜條分別失水0.40g、0.50g、0.60g。

由此得出結(jié)論：當(dāng)外界溶液濃度小于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞吸水；當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞失水。

2.3探究實(shí)驗(yàn)（二）

步驟1：準(zhǔn)備甲、乙、丙三個(gè)燒杯，放入等量的蒸餾水。向乙杯內(nèi)放入一小勺鹽，攪拌使鹽溶解，形成鹽水，由此引導(dǎo)學(xué)生找出蒸餾水和鹽水的區(qū)別，知道溶液的含義；再往丙杯中加入兩小勺鹽使其充分溶解，形成較濃鹽水；同時(shí)指出水中溶解的鹽的多少，可以用濃度的高低來表示[1]。問學(xué)生乙、丙杯內(nèi)溶液哪個(gè)濃度高，加深學(xué)生對濃度含義的理解并學(xué)會(huì)區(qū)分溶液濃度。

步驟2：取三個(gè)大小相同的蘿卜，各從其頂端挖一個(gè)大小一樣的凹槽，分別在洞內(nèi)裝上等量的甲、乙、丙瓶中的液體，即蒸餾水、鹽水和較濃鹽水。

步驟3：在三個(gè)蘿卜的凹槽中插入三根相同粗細(xì)的玻璃管（如圖1）。20min后，觀察玻璃管中的液面變化情況（如圖2）。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生分析玻璃管中液面發(fā)生變化的原因，使學(xué)生進(jìn)一步理解不同的溶液可以有不同的濃度。外界溶液濃度越大于細(xì)胞液濃度，細(xì)胞失水越多，從而得出結(jié)論：水流動(dòng)的方向是從低濃度的溶液流向高濃度的溶液。

3.課后鞏固提高

通過本課的探究式學(xué)習(xí)“植物細(xì)胞的吸水與失水”實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生充分鍛煉和發(fā)展了科學(xué)探究能力，主要是提出問題和分析問題的能力、小組合作探究的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑢?shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和解釋能力，運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力。

為了更好地使理論指導(dǎo)實(shí)踐，幫助學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識解釋生活中遇到的問題，教師可以在教學(xué)過程中適當(dāng)注意和高中的生物學(xué)知識的銜接，同時(shí)也是為了幫助學(xué)生高中階段繼續(xù)學(xué)習(xí)生物學(xué)打好基礎(chǔ)。

3.1紅細(xì)胞的吸水和失水現(xiàn)象

當(dāng)外界溶液的濃度比細(xì)胞質(zhì)的濃度低時(shí)，細(xì)胞吸水膨脹（如圖1）；當(dāng)外界溶液的濃度比細(xì)胞質(zhì)的濃度高時(shí)，細(xì)胞失水皺縮（如圖2）；當(dāng)外界溶液的濃度比細(xì)胞質(zhì)的濃度相同時(shí)，水分進(jìn)出細(xì)胞處于平衡狀態(tài)（如圖3）。

3.2洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離現(xiàn)象

質(zhì)壁分離：植物細(xì)胞壁與其原生質(zhì)層分離的現(xiàn)象；質(zhì)壁分離復(fù)原：質(zhì)壁分離后的細(xì)胞恢復(fù)原正常形態(tài)的現(xiàn)象。

4.聯(lián)系生活實(shí)際

理解細(xì)胞吸水失水的原理后，學(xué)生可將這一知識點(diǎn)進(jìn)一步運(yùn)用到分析實(shí)際生活中的問題，可進(jìn)一步訓(xùn)練學(xué)生的思維能力，提高思維品質(zhì)。具體問題是：根毛吸水的條件和過程是什么？鹽堿地為何“燒苗”？糖拌西紅柿后，盤中為何出水？將新鮮的黃瓜放在蔗糖與食醋配制成的糖醋汁液中，開始時(shí)黃瓜呈現(xiàn)萎縮，糖醋汁液面上升。兩天后，糖醋汁液面下降，黃瓜呈現(xiàn)膨脹并有酸甜味道，說明腌制的黃瓜細(xì)胞內(nèi)既有蔗糖分子又有醋酸分子，試分析原因等。如此學(xué)生的思維活躍度明顯提高，學(xué)習(xí)生物的興趣大大被激發(fā)。

5.教師課后反思

本節(jié)課在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了改進(jìn)，先讓學(xué)生小組合作完成第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出原理，再由教師的第二個(gè)拓展實(shí)驗(yàn)將實(shí)驗(yàn)和原理整合在一起，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)思維拓展的空間，最后適當(dāng)引入高中生物學(xué)知識與所學(xué)知識相結(jié)合，解釋生活和生產(chǎn)實(shí)踐方面的現(xiàn)象，將知識運(yùn)用到實(shí)際中。作為教師，整個(gè)過程始終耐心細(xì)致地引導(dǎo)學(xué)生如何思考、如何解決問題，消除學(xué)生容易混淆或理解不清的概念，我認(rèn)為這是值得肯定和有效的地方。在細(xì)節(jié)方面，如果等量的蒸餾水中加一勺鹽和兩勺鹽為例，將溶液濃度的高低講透、講深，相信學(xué)生在學(xué)習(xí)和理解細(xì)胞吸水和失水的原理方面會(huì)更快更好。另外，在聯(lián)系生活實(shí)際方面，如果將“燒苗”現(xiàn)象講透，點(diǎn)到植物會(huì)因外界濃度過高導(dǎo)致質(zhì)壁分離時(shí)間過長而死亡，那么學(xué)生在解釋腌黃瓜現(xiàn)象時(shí)思維會(huì)比較流暢，其中緣由也就“柳暗花明”。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱雷.對植物細(xì)胞吸水失水實(shí)驗(yàn)的分析認(rèn)識.生物學(xué)教學(xué)，2006（04）.

[2]王海臣，時(shí)光.“植物細(xì)胞吸水與失水”一節(jié)的探索式教學(xué).生物學(xué)通報(bào)，2001（06）.