“探究植物細(xì)胞吸水和失水”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

摘 要：對“探究植物細(xì)胞吸水和失水”這一實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改進(jìn)和創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；創(chuàng)新設(shè)計(jì)；生物

人教版新教材“探究植物細(xì)胞吸水和失水”這一探究活動和大綱版教材中“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容盡管相近，但在知識的呈現(xiàn)方式上有著有很大不同。后者側(cè)重于知識的驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)技能的操作，在“實(shí)驗(yàn)原理”中將原生質(zhì)層和細(xì)胞壁的特性，植物在什么樣的條件下失水和吸水一一告知學(xué)生，然后讓學(xué)生在實(shí)際的操作過程去驗(yàn)證這一原理。而新教材的這項(xiàng)探究側(cè)重于讓學(xué)生通過探究活動自主發(fā)現(xiàn)上述知識。針對于這一探究目的，本人在原教材實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上做了以下改進(jìn)和創(chuàng)新。

一、探究細(xì)胞在什么情況下失水和吸水

教材中給的是質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液和清水以觀察質(zhì)壁分離和復(fù)原，那么為什么給我們的濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液而非其他濃度呢？其他濃度的蔗糖溶液可以嗎？0.3 g/mL的蔗糖溶液一定是發(fā)生質(zhì)壁分離的最佳濃度嗎？帶著這些問題引導(dǎo)學(xué)生大膽質(zhì)疑、積極思考。經(jīng)過討論，在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上設(shè)計(jì)一系列不同濃度的蔗糖溶液（濃度為0.1、0.2、0.3……0.7 g/mL）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察是否能夠發(fā)生質(zhì)壁分離以及發(fā)生質(zhì)壁分離所需要的時間；發(fā)生質(zhì)壁分離后及時置換成清水看是否能夠復(fù)原及復(fù)原所需要的時間。注意和0.3 g/mL的蔗糖溶液比較以確定在什么濃度下效果最佳。

二、探究細(xì)胞壁的全透性及原生質(zhì)層的選擇透過性

課本實(shí)驗(yàn)僅探究了原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜，對其選擇透過性和細(xì)胞壁的全透性并未作出探究。如何探究細(xì)胞壁的全透性及原生質(zhì)層的選擇透過性呢？本人在教學(xué)中也做了以下改進(jìn)和創(chuàng)新。

1.把蔗糖溶液換成適宜濃度的紅墨水

取洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞置于適宜濃度的紅墨水溶液中，一段時間后可以觀察到無色的液泡（原生質(zhì)層）逐漸縮小，在原生質(zhì)層和水溶液之間充滿了紅色的溶液，置換成清水后無色的液泡（原生質(zhì)層）逐漸變大，最終發(fā)生了質(zhì)壁分離的復(fù)原。由此證明了水分子和色素分子都能夠穿過細(xì)胞壁，但色素分子不能夠穿過原生質(zhì)層，從而證明了細(xì)胞壁的全透性和原生質(zhì)層的半透性。

2.把紅墨水換成0.5 g/mL的KNO3溶液

取紫色洋蔥鱗莖葉外表皮細(xì)胞，置于適宜濃度的KNO3溶液中，一段時間后可以觀察到原生質(zhì)層逐漸收縮，液泡顏色逐漸加深，發(fā)生質(zhì)壁分離。繼續(xù)觀察可見液泡逐漸吸水變大顏色變淺，發(fā)生質(zhì)壁分離的自動復(fù)原。經(jīng)分析可知細(xì)胞選擇性的吸收了K+、NO3-，從而證明了原生質(zhì)層的選擇透過性。

通過上述改進(jìn)，學(xué)生在探究過程中獲得了相關(guān)知識，更好地理解了質(zhì)壁分離和復(fù)原的條件，細(xì)胞壁的全透性和原生質(zhì)層的選擇透過性！

（作者單位 安徽省宣城中學(xué)）