高中生物“滲透作用實驗”的探索與改進

摘 要：“滲透作用演示實驗”是普通高中人教版《生物》必修一教材中，細胞主要靠滲透作用吸收水分這一重要過程，設計了滲透作用與水分的流動演示實驗。通過多年教學實踐對該實驗進行了認真的研究探索和改進，并收到了很好的教學效果。

關鍵詞：實驗改進 半透膜 滲透作用

中圖分類號：G63 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）08（c）-0028-01

1 改進背景

滲透現象是高中生物學新課程在講述“水分子的跨膜運輸”這一知識點時設置的演示實驗。設計了滲透作用與水分的流動演示實驗，其具體方法是：在一個長頸漏斗的漏斗口處密封上一層玻璃紙，往漏斗內注入蔗糖溶液，然后將漏斗浸入到盛有清水的燒杯中，使漏斗管內液面與燒杯中清水的液面高度相等。過一段時間，觀察漏斗內液面的高度是否發生了變化。想一想，這是為什么？該實驗雖然設計簡單，操作方便，但是仔細分析此實驗，在一些實驗設計方面存在一些不足之處。其一，操作者不易向封閉的長頸漏斗內加入蔗糖溶液；其二，蔗糖溶液為透明的液體，實驗現象不明顯，特別是后排學生觀察不到，實驗效果不夠理想；其三，做實驗的關鍵材料—— 玻璃紙（又叫賽璐玢）有些中學不容易找到，以致實驗不能正常進行。針對這些情況，現將該實驗進行探索與改進。

2 改進后的實驗過程

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入高濃度溶液中的現象。或水分子從水勢高的一方通過半透膜向水勢低的一方移動的現象。

滲透現象發生的條件：（1）有半透膜；（2）半透膜兩側有濃度差。

2.2 改進方法一

2.2.1 實驗材料及器材

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、250 ml燒杯1個、鹽酸（質量分數為20%）、10 ml量筒1只、直徑10 cm圓形硬紙板一個、剪刀、圓規、錐形漏斗。

2.2.2 實驗步驟

（1）實驗材料——半透膜的制取。

取新鮮生雞蛋1只，先將其尖頭一端戳一個直徑2 cm的小孔，去掉蛋清和蛋黃，再將其鈍端放入質量分數為20%鹽酸液中浸泡，一段時間后，鈍端已經溶去全部外殼得到卵殼膜、然后用淸水將雞蛋殼內外壁洗凈。

（2）圓形硬紙板加工。

先用圓規在圓形硬紙板中間畫一個直徑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注入蒸餾水。

（3）實驗方法及其現象。

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，同時快速將錐形漏斗從另一個小圓形豁口插入，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，結果如圖1量筒內的蔗糖溶液超過了10 ml。由此說明水分子從低濃度的溶液通過半透膜進入高濃度溶液中的現象。

2.3 改進方法二

2.3.1 實驗材料及器材

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、250 ml燒杯1個、鐵架臺一個、10 ml移液管一個、細線一根。

2.3.2 實驗步驟

（1）實驗材料——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）

（2）實驗方法及其現象。

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，并用細線扎緊；將移液管固定在鐵架臺上，在移液管下方放置一個250 ml燒杯，要求移液管下方要進入燒杯里；快速向燒杯內加入蒸餾水，并使燒杯內蒸餾水的液面與移液管內混有紅墨水的蔗糖溶液的液面在同一水平面；10分鐘后，結果如圖2觀察移液管內的液面上升了1 ml左右。由此說明水分子從低濃度的溶液通過半透膜進入高濃度溶液中的現象。

2.4 改進實驗的優點是：

取材容易，制作簡單，操作方便，現象明顯，解決了蔗糖溶液難加長頸漏斗和實驗材料難獲得的實際問題，還可以培養學生的創新意識，激發學生對生物學的學習興趣。

3 關于實驗技能

由于改進后的實驗取材容易，制作簡單，操作方便，所以我們可以進行學生實驗。將每班學生分成兩組，分別采用不同的實驗方案來進行實驗探究。在實驗過程中，雖然操作比較簡單，但是也會碰到一定的困難，例如，實驗速度過于緩慢，實驗效果不明顯，甚至失敗。剝取卵殼膜時易將卵殼膜弄破，如果用弄破的卵殼膜進行試驗，試驗就會失敗。還有就是移液管的使用要規范，當移液后用卵殼膜封住移液管口時，如果用細線扎的不緊，同樣會影響試驗結果。所以要培養學生的實驗操作技能和實驗操作的規范性。此改進實驗主要運用了一些化學實驗技能，能引導學生利用化學知識解決生物學問題，培養學生知識遷移的能力。整個實驗設計的改進探索過程也有利于激發學生的創新意識，培養學生的創造能力。

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驗效果更好。分別利用質量分數為0.3 g/ml、0.5 g/ml、0.6 g/ml的蔗糖液測定滲透作用效果等。

參考文獻

[1]葉蓮潔.滲透作用的探索[J].中學生物學，2005（3）：42.

[2]潘瑞熾.植物生理學[M].高等教育出版社，2008.