“滲透作用”演示實驗的改進及教學組織

新人教版高中生物(必修1)教材在第四章的第一節物質跨膜運輸的實例中以滲透作用作為問題探討來引入課題，區別于原來老教材中的演示實驗以驗證滲透作用的發生，充分體現出生物實驗探究對于激發學生的學習興趣、提高學生的思維能力和創新意識都有著非常重要的意義。而筆者在上此課時將其改為探究性對照實驗，也收到了較好的教學效果。現將實驗裝置的幾點改進、教學要點及體會總結如下。

1 教材中的取材

教材選用的是一種半透膜——玻璃紙即賽璐玢，目前不易找到，備選的替代材料很多，如花生種皮、豬腸衣、魚鰾及卵黃膜等。而操作時發現花生種皮小，易破，不透明，直觀性差；腸衣要將豬小腸的漿膜剝離才能得到，操作麻煩，不干凈；雞蛋中制取的卵殼膜效果較好，用酸液將雞蛋浸泡一段時間后，將其鈍端打開一個小洞，去掉蛋清和蛋黃，可剝取到卵殼膜，實驗操作方便；魚鰾膜則更易取得，剝離或是實驗操作更是方便。

實驗可以本地常見的鯽魚或者是鰱魚的鰾作為半透膜材料，魚鰾從魚腹取出，去掉外面白色的黏膜，用0.1 mol／L的鹽酸浸濕，再用清水浸泡20min，在魚鰾交接處剪開，放去氣體，取體積相對較大點的圓錐型一端魚鰾，再用清水浸濕清洗下，用洗耳球向內吹氣備用。

2 教材中的倒置漏斗裝置改進

長頸漏斗口的直徑較大，而綁定的半透膜受到蔗糖溶液的壓力而下沉，影響液面高度的正常變化，且長頸漏斗倒置裝置中的半透膜面積小，由于漏斗管的管徑大，液面上升的速度慢，發生滲透作用的時間較長。在課堂上做效果不明顯。為了避免上述問題的出現，可選用移液管，移液管的管徑很細很小，在很短的時間內，液面迅速上升，實驗現象非常明顯，適于課堂演示實驗。

3 教材實驗中所用的溶液改進

蔗糖溶液和清水都是無色，實驗現象不容易觀察，分析后改進為蔗糖溶液中滴少許紅墨水，以增加實驗的直觀性，實驗現象清晰可見。

4 教材中實驗方案改進

教材的實驗裝置就是一套：倒置漏斗內是高濃度蔗糖，膜外是清水的實驗組，應該是類似驗證性實驗組，不能推理說明滲透作用發生所需的2個必備條件，不利于課堂重點的教學。筆者在上課時將其改為探究性對照實驗組，由學生分析推理得出結論。

(1)對照實驗1：變量為半透膜。

如圖1所示：A組和B組的膜內都是30％的蔗糖溶液，燒杯內的溶液為清水，不同的則是A組用魚鰾膜B組用塑料紙隔離糖溶液和清水。設置好后都用鐵架臺固定好調節好兩個移液管的液面在同一適當高度處，各作標記。教師可以請學生參考書本預習情況，推理預期圖1兩個裝置最終液面的變動情況，并分析原因。

這樣稍過一會兒(約5～20 min)可見，A移液管內液面上升；B移液管液面基本不變。由此可說明，A組和B組對照使學生理解滲透作用產生的一個條件：必須具有半透膜。

(2)對照實驗2。再增加C、D兩組實驗組(圖2)。

c組和A組的裝置是一樣的魚鰾膜，30％的蔗糖溶液和清水的擺放位置恰好相反。D組魚鰾膜內外都是30％的蔗糖溶液。設置好后同樣都用鐵架臺固定好，調節三個移液管的液面在同一適當高度處，各作標記。教師可以請學生參考A移液管內最終液面上升，從而推理預期圖2三個裝置最終液面的變動情況，并分析原因。

實驗結果C移液管液面下降；D移液管液面基本不變。A組和C、D組之間對照使學生理解滲透作用產生的另一個條件：半透膜兩側的溶液必須具有濃度差。

滲透作用的2個條件就是本節課的重點和難點，從上面的對照實驗中可以得到深刻的理解。課堂上實驗操作可以四組實驗同時一起進行，分析時則采用AB組對照，ACD組對照，由學生分析對照目的和結果，教學效果也不錯。

經過改進后的此實驗不但省去了長頸漏斗，簡化了實驗裝置，而且魚鰾表面積大，移液管細精確度高，滲透作用現象發生快，紅色白色液面的變化清晰可見，因而實驗結果出現快而明顯，適宜于課堂上當堂演示。由學生對比分析推理總結也更容易喚起學生的學習興趣，使學生在愉快中學習知識，利于啟發學生發散型思維，開發學生智力，提高學生科學素質。

實驗后反思再練：實驗材料上似乎可以再做選擇淘汰，于是課后筆者又親自動手去卵黃膜再做實驗。在制作蛋膜滲透裝置時，教材或一般的參考書都是采用濃鹽酸作為試劑來制取卵黃膜，由此制得的卵黃膜，通透性改變較大，導致用此卵黃膜制成的滲透裝置去做實驗時，不容易或者是不會出現滲透作用現象。其實，剝取一個完整的卵殼膜用稀鹽酸效果也還可以，但是浸泡時間要長點，比如可將生雞蛋放在稀鹽酸浸泡3～4 h，取出后，將雞蛋的鈍端打開一個小洞，去掉蛋清和蛋黃，很容易就剝取到一個又大又有韌性的卵殼膜，實驗操作非常方便。

筆者查資料后發現還可以改用由濃鹽酸和體積分數為95％的酒精按照體積比1：1配制而成的混合試劑來制取卵黃膜，制取好的卵黃膜及時用清水浸泡清洗，其通透性保持很好，用此卵黃膜制成的滲透裝置去做實驗時，由于卵黃膜比魚鰾膜表面積還要大，所以單位時間液面上升或者下降更是明顯，課堂演示的效果應該會是更好。