植物細胞吸水和失水的實踐性應用

摘要 主要內容為實驗原理介紹、實驗環境分析、實踐性應用。實驗環境包括自然、學生、學校實驗資源三方面。實踐性應用提出新課題，應用教材實驗原理解決實際問題，培養學生創新、創造性思維能力。

關鍵詞 實驗原理；實驗環境；實踐性應用；創新思維

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X(2014)13-0008-03

1 教材實驗原理介紹

實驗原理是實驗設計的依據和思路，實驗基本原理是設計性實驗的基礎，要進行實驗，只有明確實驗的原理，才能真正掌握實驗的關鍵、操作的要點，進而進行實驗的設計、改造和創新。

植物細胞吸水、失水實驗是高中生物第一個探究實驗，利用紫色洋蔥細胞在清水和蔗糖溶液中出現的現象，得出植物細胞吸水、失水原理：植物細胞的原生質層相當于一層半透膜，原生質層比細胞壁的伸縮性大；當細胞液濃度小于外界溶液濃度時，細胞失水發生質壁分離；當細胞液濃度大于外界溶液濃度時，細胞吸水發生質壁分離復原（如圖1所示）。

2 實驗環境分析

筆者認為，生物實驗環境不僅僅指進行實驗的場所、對實驗操作的要求、對實驗對象的處理，還包括材料的來源、參與研究者的因素等。在實驗環境上，我們有三個方面的優勢。

自然優勢孔孟之鄉山東濟寧，有名聞遐邇的微山湖濕地，有“孔子登東山而小魯”鄒城嶧山，還有八百里的水泊梁山（見圖2）。

濟寧生態環境豐富多樣，有狹長的湖區、有綿亙的山區，還有正在開發的鹽堿地（見圖3）。

多種多樣的地理環境，為我們的教學提供了豐富的實驗資源。

人的優勢學校的學生來自濟寧各縣市區，利用地域優勢可為學校實驗教學帶來更多的探究素材。

學校優勢學校有寬敞明亮的生物實驗室，有裝備精良的生物科學探究室，為學生提供了良好的試驗場所（如圖4所示）。

學校還配備了生物實驗必備的各種器材，比如普通顯微鏡、電光源顯微鏡、具有數碼傳輸系統的顯微鏡和生物顯微演示裝置、各種傳感器（如圖5所示）。

這些豐富的資源，也讓我們可以更加深入地理解應用“植物細胞吸水、失水”原理。

3 實踐性應用

對于高中生來說，自己提出一個研究性課題還有一定的難度，所以筆者給學生提出了一個新的課題——應用植物細胞吸水、失水原理，探究“植物細胞液濃度與環境的關系”。這樣不僅加深學生對植物細胞吸水、失水原理的理解，在探究過程中更能激發學生學習興趣，開拓學生的創造性思維，形成較為完整、較為合理的實驗方案。

關于課題的實施，實踐中分為四個方面。

材料搜集由于學校學生來自濟寧各縣市區，學生們自動利用課外時間，分別從當地采集來了湖區、山區、鹽堿地上常見植物，帶回學校。湖區的學生采集了睡蓮、蘆葦葉；山區的學生帶來了山上的毛白楊、刺槐、欒樹葉；鹽堿地地區的學生采來了堿蓬、檉柳；并且還帶來了常吃的大蒜、菠菜等蔬菜。

提出問題愛因斯坦說過：提出一個問題比解決一個問題更重要。面對多種多樣的材料，各學習小組的同學們在熱烈的討論中，確定了本組探究的問題。1）同種植物在濕潤和干旱處，細胞液濃度會隨環境改變嗎？2）生長在相同環境中的不同植物細胞液濃度有差異嗎？3）水生植物一定比陸生植物的細胞液濃度低嗎？4）濕地、山地、鹽堿地植物的細胞液濃度有差別嗎？

進行實驗科學方法來源于對生活現象的觀察與思考。如圖6所示，在實驗室，學生不僅利用了植物細胞吸水、失水原理，設計了濃度梯度法測定細胞液的濃度，即利用一系列濃度梯度的蔗糖溶液分別處理細胞，通過觀察植物細胞的質壁分離情況確定其細胞液濃度大小的方法，而且還有學生想到了稱重法，他認為植物吸水就會變重，失水就會變輕，將同質量的植物葉片放在等量但不同濃度的蔗糖溶液中，相同時間后取出，用吸水紙吸去葉表面的溶液，進行稱重，重量不變的蔗糖溶液濃度就應該是植物的細胞液濃度。

分析結果得出結論通過對實驗測量結果分析，學生得出了以下結論并推理出可能的原因：1）同種植物在濕潤和干旱處，細胞液濃度會隨環境發生改變，是植物對環境產生的適應性的結果；2）生長在相同環境中的不同植物細胞液濃度存在差異，原因是不同植物的遺傳因素造成的；3）水生植物細胞液濃度不一定比陸生植物低，與其生活的水中鹽分的多少有關（學生利用水質傳感器進行了測量，從而得出此結論）；4）一般情況下，山地與鹽堿地上植物細胞液的濃度偏大，濕潤土壤中的植物細胞液的濃度偏小。

總結：植物細胞液濃度大小與生活環境密切相關。

4 成果展示

圖7為學生的部分探究報告（有的得出結論，有的只是設計了方案對結果進行預測，可進一步探究）。

在交流中，有位來自兗礦礦區的學生說：“金鄉大蒜那么有名，我家菜園里的大蒜總長不好，若能培養出適合礦區生長的大蒜，我們那里豈不是地上地下雙贏了？”微山的一個學生就接上了：“我還想在微山湖面上搞無土栽培發展立體農業呢！”梁山的學生說：“你們不是有煤，就是搞旅游開發，都有錢了，我看還是想辦法改良一下我們家鄉的鹽堿地吧，那可是解決最基本的吃飯問題呀！”

聽著學生半玩笑半認真的交流，我感到，此時的生物實驗教學已超出生物學本身，已經具有了地理學、氣候學、生態學的意義。我相信將來的他們走上社會，會更加關注生態、生存、生活環境，而這正是我們的教育所追求的終極目標。