高中生物“植物細(xì)胞吸水和失水”實(shí)驗(yàn)教學(xué)思考

江蘇省泰興市第三高級(jí)中學(xué)(225400)

何占魁 ●

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高中生物“植物細(xì)胞吸水和失水”實(shí)驗(yàn)教學(xué)思考

江蘇省泰興市第三高級(jí)中學(xué)(225400)

何占魁 ●

對(duì)高中生物“植物細(xì)胞吸水和失水”的實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)基本原理、實(shí)驗(yàn)影響因素、實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新方法四個(gè)方在進(jìn)行了分析.

實(shí)驗(yàn)；生物；思考

在現(xiàn)實(shí)生活中，同“植物細(xì)胞吸水和失水”相關(guān)的實(shí)例比較常見，如蔬菜瓜果的噴水保鮮、發(fā)蔫的蔬菜等等.針對(duì)相應(yīng)的生物實(shí)驗(yàn)而言，重點(diǎn)在于使高中生了解和掌握相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)影響因素，同時(shí)還要注意創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，從而借此來(lái)全面確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果.

一、實(shí)驗(yàn)基本原理

“植物細(xì)胞吸水和失水”實(shí)驗(yàn)的基本原理為質(zhì)壁分離原理，也就是所謂的滲透作用.要想實(shí)現(xiàn)滲透作用，必須要具備幾點(diǎn)基本條件，即：

1.在實(shí)驗(yàn)中需要存在半透膜；

2.半透膜兩側(cè)存在濃度差.半透膜實(shí)際上是一種可以阻隔大分子，卻可以讓小分子自由通過(guò)的簡(jiǎn)單膜，但是需要確保兩側(cè)存在濃度差方可使兩側(cè)水分子實(shí)現(xiàn)自由穿行.水分子本身是一種具備自由能的物質(zhì)，其會(huì)伴隨著溶液濃度增加而相應(yīng)降低，這在能量驅(qū)動(dòng)下會(huì)使水分子由水勢(shì)高的一側(cè)向水勢(shì)低的一側(cè)移動(dòng).對(duì)于植物細(xì)胞而言，半透膜的提取難度比較低，這主要是由于植物細(xì)胞的液泡膜和細(xì)胞膜均隸屬于半透膜范疇，借助植物細(xì)胞所保持細(xì)胞液濃度的合理設(shè)置來(lái)借助濃度差使細(xì)胞發(fā)生吸水和失水.

在“植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原”實(shí)驗(yàn)中，如果采用紫色洋蔥內(nèi)表皮，那么不需進(jìn)行染色即可對(duì)液泡質(zhì)壁分離的實(shí)際變化情況進(jìn)行直接觀察，這主要是由于洋蔥表皮中僅由外表皮呈現(xiàn)紫色顏色，但是考慮到其本身隸屬于多層細(xì)胞材料，初次觀察人員的觀察效果也不是非常理想.通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)操作可知，洋蔥內(nèi)表皮很容易撕下來(lái)的是一層單細(xì)胞薄膜，但是考慮到其本身不存在顏色，所以必須要先進(jìn)行染色后方可開展實(shí)驗(yàn)操作.通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行不斷摸索，對(duì)洋蔥細(xì)胞進(jìn)行活體染色的細(xì)胞質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)效果比較理想，所以可以在外界溶液設(shè)置濃度差來(lái)進(jìn)行質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)操作，具體就是在高濃度蔗糖溶液中，使細(xì)胞內(nèi)組織不斷外流，致使原本緊貼細(xì)胞壁的原生質(zhì)層因細(xì)胞失水而出現(xiàn)皺縮，從而達(dá)到質(zhì)壁分離的目的，之后即可通過(guò)顯微鏡觀察相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.而在復(fù)原操作期間，需要在清水中浸泡相應(yīng)的細(xì)胞來(lái)使其發(fā)生吸水復(fù)原現(xiàn)象，此時(shí)在顯微鏡下即可觀察到皺縮的細(xì)胞膜重新貼合在相應(yīng)的細(xì)胞壁上面，這個(gè)過(guò)程實(shí)際上就是細(xì)胞質(zhì)壁分離的復(fù)原環(huán)節(jié).

二、實(shí)驗(yàn)影響因素

為了有效地確保實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，需要著重做好如下幾個(gè)影響因素的控制工作，即：

1.在洋蔥內(nèi)表皮細(xì)胞撕取的時(shí)候，如果表皮厚度過(guò)大，那么就可能會(huì)因組織細(xì)胞的堆疊而對(duì)實(shí)驗(yàn)成像質(zhì)量產(chǎn)生影響；或者會(huì)因內(nèi)部細(xì)胞無(wú)法接觸到蔗糖溶液而影響質(zhì)壁分離現(xiàn)象，此時(shí)可以采用井字切法來(lái)開展實(shí)驗(yàn)；在實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)候要保持動(dòng)作的輕緩性，同樣不可切的過(guò)薄，否則后期可能會(huì)因出現(xiàn)細(xì)胞破裂或者組織液外漏問(wèn)題而影響最終結(jié)果.

2.在展平操作時(shí)候要保持細(xì)心、耐心，否則很容易因展平操作不當(dāng)而因細(xì)胞堆疊而影響觀察效果.

3.要選擇一個(gè)正確的觀察角度來(lái)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但是如果無(wú)法準(zhǔn)確找到實(shí)驗(yàn)觀察細(xì)胞，那么同樣會(huì)影響觀察效果，所以要盡量接近玻片的邊緣細(xì)胞來(lái)觀察，這樣可以確保實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的明顯性.

4.要合理控制蔗糖溶液濃度，過(guò)高不意味著實(shí)驗(yàn)效果一定好，很可能因過(guò)高溶液濃度而使細(xì)胞出現(xiàn)受損，影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)操作，一般只要蔗糖溶液難度稍高于洋蔥表皮細(xì)胞液濃度即可.

5.在蓋玻片一側(cè)進(jìn)行吸水操作期間，要重復(fù)進(jìn)行2～3次，避免單次操作會(huì)影響溶液的均勻性，待溶液全部浸泡細(xì)胞后方可確保細(xì)胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象得以實(shí)現(xiàn).

6.教師要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作期間的指導(dǎo)力度，及時(shí)指出和糾正學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中存在的差誤之處，必要的時(shí)候可以采用對(duì)照實(shí)驗(yàn)方法來(lái)使學(xué)生充分意識(shí)到錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)操作可能造成的實(shí)驗(yàn)后果.

三、實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)

1.在實(shí)驗(yàn)開始之前，需要先準(zhǔn)備一些必要的實(shí)驗(yàn)材料，具體主要包括紫色洋蔥內(nèi)表皮、刀片、滴灌、載玻片、蓋玻片、鑷子、顯微鏡、吸水紙、30%蔗糖溶液、3%中性紅色溶液、清水等.

2.在正式開始實(shí)驗(yàn)操作之后，需要嚴(yán)格按照規(guī)定的實(shí)驗(yàn)流程來(lái)開展操作，同時(shí)也需要做好操作過(guò)程中的觀察和分析，必要的時(shí)候可以向?qū)W生展示永久切片來(lái)深化學(xué)生對(duì)于失水原理的理解和認(rèn)識(shí).

3.在實(shí)驗(yàn)操作完畢之后，需要嚴(yán)格按照規(guī)定操作程序來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)用具進(jìn)行清洗和整理.

四、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新方法

在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的時(shí)候，除了要求高中生按照教材中的有關(guān)方案之外，生物教師可以同樣鼓勵(lì)學(xué)生大膽設(shè)計(jì)別樣實(shí)驗(yàn)，采用不同的實(shí)驗(yàn)材料來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，這樣有的學(xué)生可能會(huì)根據(jù)材料長(zhǎng)度變化或者液面高度變化來(lái)判斷植物細(xì)胞吸水和失水；也有的學(xué)生可能會(huì)根據(jù)材料的軟硬情況來(lái)判斷植物細(xì)胞吸水和失水等等.比如，有的學(xué)生通過(guò)采用蘿卜快浸泡在清水和鹽水中來(lái)判斷其吸水和失水情況，必要的時(shí)候需要采用小組合作討論的實(shí)驗(yàn)探究方式來(lái)增加實(shí)驗(yàn)探究的有效性，這樣不僅可以有效地激發(fā)高中生的實(shí)驗(yàn)操作興趣，也有助于培養(yǎng)和提升高中生的探究能力.

總之，實(shí)驗(yàn)操作的根本目的在于使學(xué)生可以了解和掌握實(shí)驗(yàn)原理、過(guò)程及其本質(zhì)所在，但是并非局限于實(shí)驗(yàn)教學(xué)本身，同樣需要結(jié)合生物教材的理論知識(shí)和自身經(jīng)驗(yàn)來(lái)有效結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作和理論知識(shí)教學(xué)，確保學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣可以得到有效激發(fā)，以便可以借助實(shí)驗(yàn)操作來(lái)進(jìn)一步深化學(xué)生對(duì)于相關(guān)理論知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)和提升學(xué)生的探究意識(shí)和自主學(xué)習(xí)意識(shí).

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