滲透作用實驗的探究性教學與改進

一、用探究性實驗突破難點

滲透吸水實驗是高中生物必修1模塊的一個的重點和難點實驗，該知識點在考題中經常出現，由于很多學生對原理理解不清楚，故試題的正確率較低。為了加深對滲透原理的理解，在實際教學中，我們對教材實驗進行了改進，把《滲透作用演示實驗》改為探究試驗，效果不錯。

1.創設問題情境

演示實驗:將一粒高錳酸鉀放入一杯清水中，很快就會發現，高錳酸鉀的紫紅色慢慢向四周擴散開來，直到高錳酸鉀完全溶解，杯內的清水變成紫紅色溶液為止。可見，在一種濃度不均勻的溶液中由于分子不斷運動，溶質分子總是從濃度高的地方向濃度低的地方擴散，這種擴散過程一直要到整個溶液的濃度完全相等為止。如果兩種濃度不同的溶液被一層半透膜隔開，這種半透膜只能使水分子透過，溶質分子由于比較大而不能透過，那么半透膜兩側溶液濃度差能不能消除呢?學生自然會產生疑問。接著引導學生進行實驗。

2.學生進行實驗

(1)實驗步驟。①取甲、乙兩個相同的礦泉水瓶。甲瓶內盛清水，乙瓶內盛濃蔗糖溶液。②再取甲、乙兩個相同長頸漏斗，漏斗口各緊扎一個魚鰾，甲長頸漏斗內裝適量的濃蔗糖溶液，乙內裝等量的清水。③同時把甲、乙漏斗分別放入甲、乙兩個瓶中，將液面高度作標記，觀察漏斗內的液面是否發生變化。

(2)實驗結果(實驗結束小組交流討論實驗結果，請同學們描述實驗現象)。甲內液面上升，乙漏斗內液面下降。

(3)結果分析(教師引導學生分析，漏斗內液面上升下降的原因)。

師生共同分析并得出如下結論:

水分子可以自由通過半透膜，而蔗糖分子不可以。單位體積清水中的水分子數目比單位體積的蔗糖溶液中的水分子多，所以在單位時間內，水分子由燒杯擴散入漏斗內的數量多于由漏斗擴散入燒杯內的數量。因此甲漏斗內的液面上升了，乙漏斗內的液面下降了。

3.歸納總結

(1)滲透作用的概念:水分子(或其他溶劑分子)透過半透膜，從低濃度溶液向高濃度溶液的擴散，叫做滲透作用。

(2)滲透作用必須具備的兩個條件:一是具有半透膜，二是半透膜兩側溶液有濃度差。

教師提問:當長頸漏斗內液面不再上升時，半透膜兩側的溶液濃度相等了嗎?

學生思考后回答:不相等。

馬上就有學生提出疑問:裝置應該一直會發生滲透作用，因為始終具備的兩個條件:一是具有半透膜，二是半透膜兩側溶液有濃度差。蔗糖分子不會通過半透膜，就使半透膜兩側始終一個是水，另一個是蔗糖溶液。漏斗內的液面豈不會繼續上升或下降?

師生共同分析得出結論:(以甲為例)漏斗內的液面上升到一定高度將停止。因為隨著漏斗內的液面上升，高出燒杯液面的液柱會產生靜水壓，并壓強不斷增大，靜水壓越大，水分子由漏斗內向燒杯中移動得就越快，當膜內外水分子出入的速度相等時，漏斗內的液面就停止上升。

通過實驗，學生加深了對滲透作用的理解，突破了難點。教師進一步點撥:當土壤溶液濃度小于根細胞溶液濃度時，則根吸水(指實驗甲);當土壤溶液濃度大于根細胞溶液濃度時，則根失水(指實驗乙)。

二、挖掘實驗探究點，培養創新能力

1.探究一:學生在做觀察植物細胞的質壁分離和復原實驗時，鏡檢視野中看不到質壁分離復原發生，分析原因，可能是蔗糖溶液濃度過高或發生質壁分離時間過長導致細胞失水過多，細胞死亡。教師適時提出質疑:是蔗糖溶液濃度過高導致細胞失水過多，細胞死亡?還是發生質壁分離時間過長導致細胞失水過多，細胞死亡?

師生分析討論，提出假設:(1)發生質壁分離時間過長導致細胞失水過多，細胞死亡。

實驗驗證時，使用蔗糖溶液濃度為30%，當觀察到質壁分離后，應立即滴加清水，縮短質壁分離時間，使其復原。

(2)蔗糖溶液濃度過高導致細胞失水過多，細胞死亡。

實驗驗證時，使用蔗糖溶液濃度分別為20%、40%，分別記錄觀察到質壁分離的時間，相同時間后，同時在蓋玻片的一側滴加清水，觀察期復原情況。

學生興趣很高，分別設計和進行實驗，小組之間不斷進行交流和討論。分析出自己實驗失敗的真正原因。

2.探究二:半透膜兩側如果是相同濃度的不同溶液是否會發生滲透作用。

請選擇實驗桌上裝置，用0.1g/mlNaCl溶液，0.1g/ml蔗糖溶液進行探究。

(1)實驗步驟。①取一個礦泉水瓶，加入0.1g/mlNaCl溶液。②長頸漏斗內裝適量的0.1g/ml蔗糖溶液。③把漏斗放入瓶中，將液面高度作標記，觀察漏斗內的液面是否發生變化。

(2)實驗結果。漏斗內的液面先下降，再上升后穩定。

(3)結果分析。水分子滲透作用的實質是水分子從單位體積溶液中含水分子多的溶液向含水分子少的溶液的擴散。單位體積質量濃度為0.1g/mlNaCl溶液含水分子少，單位體積質量濃度為0.1g/ml蔗糖溶液含水分子多，所以開始時漏斗液面下降。

在水分子進行滲透作用的同時，NaCl溶液中的鈉離子和氯離子也透過魚鰾進入蔗糖溶液中，某一時刻，水分子進出漏斗的速率相等，達到滲透平衡。但鈉離子和氯離子繼續進入蔗糖溶液中，使漏斗內的溶液單位體積中的水分子有少于燒杯中的溶液，進入漏斗中的水分子有增多，是漏斗液面上升，直到液柱產生的壓力使進出漏斗的水分子速率相等，達到滲透平衡。

(4)實驗結論。相同濃度的不同溶液位于半透膜兩側時會發生滲透作用。

每個小組如實記錄實驗結果，分析實驗現象出現的原因，得出實驗結論。教師對學生匯報情況，作出適當的評價，鼓勵同學們依照實驗原則，積極思維，大膽實驗，善于創新。