物質跨膜運輸探究方法改進

摘要 按照教材上的滲透裝置進行實驗，實驗材料的準備有一定難度，實驗操作有諸多不便，實驗現象不太明顯，實驗過程也沒有證明大分子物質不能通過半透膜。改進后的實驗裝置明顯彌補了原實驗中的不足。

關鍵詞 跨膜運輸 探究方法 實驗改進

中圖分類號 G633.91 文獻標識 B

1 前言

人教版新課標高中生物必修1《分子與細胞》第四章第一節安排了“滲透現象”實驗。該實驗是高中生物學課程中的經典演示實驗。學生通過觀察、分析滲透現象，認識半透膜的作用，然后概括出滲透作用的概念和發生滲透作用的兩個條件，從而為了解植物細胞的吸水和失水現象建立良好的知識鋪墊。

2 不足之處

實驗中使用的玻璃紙半透膜不是真實的生物材料，學生幾乎沒有接觸過，且較難買到，缺乏感性認知。

用細線或橡皮筋固定半透膜，因長頸漏斗口直徑較寬，難以完全密封，氣密性不好。操作時經常出現捆扎不嚴密或玻璃紙破損的現象，導致實驗失敗。

長頸漏斗長頸內徑一般為5mm，漏斗的容積為50～100mL，固定半透膜后注入蔗糖溶液較麻煩，動作嫻熟的教師可以用燒杯直接緩慢地向長頸漏斗倒入蔗糖溶液，但容易溢出，且費時較長。

長頸漏斗在實際操作中一般采取鐵架臺懸掛法固定，裝置繁雜笨重，在教室演示時，攜帶不便。

蔗糖溶液為透明液體，發生滲透作用時，液面上升現象不太明顯，特別是后排的學生觀察不到。

該實驗只能證明水分子可以通過半透膜，不能證明大分子物質不能通過半透膜。

綜上所述，若按課本上的滲透裝置進行實驗，實驗材料的準備有一定難度，實驗操作有諸多不便，實驗現象不太明顯，實驗過程也無法證明大分子物質不能通過半透膜。因此，許多農村縣辦中學較難成功開設此實驗。

3 實驗改進與創新思路

用卵殼膜(如鴨蛋膜)代替玻璃紙，材料容易獲得，且學生在日常生活中對其接觸較多。

取制備好的卵殼膜，將普通漏斗末端的玻璃管伸人卵殼膜內，用橡皮筋捆扎。因玻璃管口徑較小，涂上凡士林保持密封性。

直接從漏斗口加入溶液，操作簡單、避免溢出且所需時間短。

用輕巧簡便的自制木夾代替繁雜笨重的鐵架臺，將漏斗直接固定在燒杯口，攜帶方便。

用白色的純牛奶溶液代替無色蔗糖溶液，液面上升現象明顯，容易觀察。

4 創新之處

滲透現象發生后，教師取燒杯中適量清水于試管中，加入雙縮脲試劑，檢驗燒杯中是否有大分子蛋白質。這樣做，不僅可以加深學生印象，幫助學生理解半透膜的特性，還可以培養學生運用已學生物學知識解決實際問題的能力及嚴謹的科學態度。

4.1 改進后所需材料用具

盛有清水的燒杯、牛奶溶液、自制木夾、橡皮筋、漏斗、滴管、鴨蛋膜、雙縮脲試劑(A液和B液)、白醋、清水。

4.2 實驗裝置與操作過程

制備卵殼膜。實驗前一天，取新鮮鴨蛋，在蛋殼的鈍端開一個直徑為0.5～1cm的小口，把蛋清和蛋黃倒掉，獲得蛋殼。將蛋殼完全浸泡在白醋或鹽酸溶液中，第二天，蛋殼變薄變脆，輕輕用力，即可剝掉，獲得完整卵殼膜，于清水中浸泡，備用。

將漏斗末端的玻璃管從卵殼膜開口處伸入膜內，用橡皮筋捆扎，并在捆扎處涂上凡士林，密封。玻璃管末端包一圈醫用膠布，可防止捆扎卵殼膜時滑脫。

向漏斗內灌注牛奶溶液后，將卵殼膜浸入到盛有清水的燒杯中，用自制木夾固定漏斗，擱置在燒杯口上，同時移動活動標志環至牛奶溶液起始液面位置。

觀察滲透現象的發生。

檢驗半透膜特性。取兩支試管，分別注入等量的牛奶溶液和燒杯內液體，同時滴加雙縮脲試劑，對比觀察兩支試管中出現的顏色變化，判斷燒杯中是否存在蛋白質，檢驗蛋白質這種大分子物質能否通過半透膜。

5 改進后的優點

5.1 取材方便

利用學生生活中常見的鴨蛋制備半透膜，學生隨時隨地都可制作，即不受季節、氣候限制，也不浪費鴨蛋，變廢為寶。

5.2 操作容易

直接使用普通漏斗，使牛奶溶液的注入變得簡單方便，既避免材料浪費又節省時間。

5.3 裝置簡便

教材實驗中長頸漏斗在實際操作中一般采取鐵架臺懸掛法固定，繁雜笨重。此裝置用自制木夾對漏斗進行固定，輕巧簡便。

5.4 現象明顯

3min之內就有明顯的液面上升現象，能很好地激發學生的學習興趣。

5.5 設計嚴謹

增加驗證性實驗后，實驗直觀形象，通過對比觀察試管中溶液顏色變化，有利于加深學生的印象、幫助學生理解半透膜的特性，還可培養學生自主探究的能力及嚴謹的科學態度。

6 實驗拓展與延伸

此實驗裝置不僅僅可以用于說明滲透現象的實驗，還可以進行適當的拓展，如探究溫度對滲透速度的影響，只要將燒杯中的清水換成不同溫度的熱水、溫水或冰水進行比較；探究半透膜面積對滲透作用的影響，只要雞蛋大小不同進行比較即可；漏斗中用清水燒杯中用牛奶溶液現象如何；漏斗內外用濃度相同的或不同的牛奶溶液現象如何。教師可以鼓勵學生進行大膽嘗試，滿足學生的求知欲望和好奇心。

也可將裝置改為平衡桿形式。一段時間后，將燒杯移開，觀察兩平衡桿是否還處于平衡狀態。