探究魚鰾膜是否是研究滲透作用的好材料

王景景

【內(nèi)容摘要】如何能夠找到滲透作用的最為合適的材料，這慢慢成為很多生物教師探究的一個教學(xué)問題。魚鰾膜一直以來都是被人們忽視的一個材質(zhì)，過往的教學(xué)中教師很少會想到將這種材質(zhì)作為滲透作用的實驗材料，并且對其效用產(chǎn)生質(zhì)疑。魚鰾膜究竟能否成為研究滲透作用的好材料，本文將嘗試對這個問題展開相應(yīng)剖析。

【關(guān)鍵詞】探究 魚鰾膜 滲透作用 材料

對于滲透作用及其原理的學(xué)習(xí)是高中生物課程教學(xué)中非常重要的一個課題，在展開對于這個課題的探究中，讓學(xué)生清晰直觀的觀察半透膜的作用，透過有效的實驗?zāi)Ｊ阶寣W(xué)生對于整個滲透的過程有直觀獲知，這往往會實現(xiàn)更好的教學(xué)效果。然而，讓很多教師困惑的一個教學(xué)難題在于，半透膜不容易獲取，不少可以作為半透膜的材質(zhì)自身又存在各種各樣的缺陷，使得實驗過程總是難以收獲預(yù)期的實驗成果。

一、問題的提出

在組織學(xué)生進行滲透作用的實驗觀察過程中，教師首先需要對于實驗有合理的設(shè)計，尤其是要選取合適的實驗材料，這是決定這個實驗成敗的關(guān)鍵。準(zhǔn)備實驗初期，我們希望用現(xiàn)成的半透膜，但通過多方求購未果。我們只好根據(jù)教參中的介紹，采用雞卵的卵殼膜作為半透膜。實踐證明，從雞卵中取卵殼膜需要花較長的時間，而且卵殼膜非常脆弱，很容易破裂，給實驗操作帶來不便。教參介紹的其他半透膜材料在使用上也有諸多不便。我們還試驗了多種食品包裝的玻璃紙，均不理想。

在這樣的前提下，對于如何能夠選取滲透作用實驗中合適的半透膜材質(zhì)，這就成為影響這個實驗效果，甚至決定實驗過程能否有效展開的一個取決因素。一直以來，魚鰾膜都不會作為這個實驗的實驗材質(zhì)的備選，一方面在于針對魚鰾膜性質(zhì)以及滲透作用的理論研究并不多，我們對于魚鰾膜在滲透作用中能否充分發(fā)揮滲透效果并沒有十足把握。另一方面，這種材質(zhì)和我們常規(guī)認(rèn)識中對于半透膜的認(rèn)識還是存在差異，所以很少有教學(xué)過程乃至科研過程會將這一材料作為滲透作用的實驗材質(zhì)。魚鰾膜究竟能否成為滲透作用的材料，這個需要在具體的研究中加以論證。

二、對于魚鰾膜作半透膜材料的適用性分析

1.從操作層面的分析

我們首先設(shè)定魚鰾膜可以成為研究滲透作用的材質(zhì)，然后，可以在實驗中對其適用性展開分析。首先，可以從操作層面來驗證這一問題。在制作實驗裝置時，將魚鰾的一個氣室套在玻璃管的一端，用皮筋捆扎結(jié)實。從玻璃管的另一端導(dǎo)入50%-60%的蔗糖溶液，將魚鰾中充滿蔗糖液，并在玻璃管上用彩線繞數(shù)圈（便于移動），作為蔗糖溶液高度標(biāo)記。用鐵架臺固定玻璃管，使魚鰾懸在裝滿清水的大燒杯上。從整個實驗裝置的安裝中我們看到，魚鰾膜在引入這個實驗中操作起來并沒有什么障礙。

在演示實驗開始時，將裝好蔗糖溶液的魚鰾浸入裝清水的燒杯中，玻璃管上蔗糖溶液高度標(biāo)記正好與燒杯水面平齊。大約5min-8min后，學(xué)生能觀察到蔗糖溶液液面從標(biāo)記處已經(jīng)有比較明顯的上升（1.5cm左右）。約30min后，水面上升可達6cm-8cm，隨著時間的推移，蔗糖溶液甚至從玻璃管上端管口溢出。從實驗的操作過程中我們能夠非常清晰的看到，魚鰾膜完全發(fā)揮了半透膜的功效，整個滲透作用的效果也體現(xiàn)的非常明顯。

2.從科學(xué)層面的分析

魚鰾膜能否真正起到半透膜的效果，并且成為滲透作用研究的良好材料，這同樣可以從科學(xué)層面展開分析。魚鰾的結(jié)構(gòu)是由縱橫交錯的雙層膠原纖維組成，離開活體以后它成為帶有許多微孔的膜狀結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于天然的分子篩結(jié)構(gòu)，只允許小分子物質(zhì)通過，蔗糖等有機物大分子不能通過，是符合我們要求的典型的半透膜。

3.從取材便捷層面的分析

我們還可以從取材便捷性的層面對于魚鰾膜作為滲透作用研究的材料的可行性展開分析。和當(dāng)下各種常規(guī)的半透膜材質(zhì)相比，魚鰾膜的取材便捷的多，很多魚類的魚鰾都可以使用。不僅如此，魚鰾膜的價格也較為低廉，采用這種材質(zhì)還能夠很好的降低整個實驗的成本。

三、實驗中的注意事項

1.選取合適的蔗糖溶液濃度

在選取魚鰾膜作為滲透作用研究的材質(zhì)的實驗過程中，對于蔗糖溶液的濃度要有合理的設(shè)定。透過多次實踐后我們發(fā)現(xiàn)，如果將蔗糖溶液的濃度控制在50%到60%間時，試管內(nèi)液面的上升最為明顯，實驗的效果也最為突出。

2.操作中存在的相關(guān)問題

在實驗操作中也有一些需要注意的問題，最為明顯的一個就是當(dāng)我們將魚鰾膜放入清水中后，玻璃管中蔗糖液面會有一個明顯上升，這個現(xiàn)象很容易引發(fā)學(xué)生的疑問。這一現(xiàn)象的產(chǎn)生其實主要是由于水對于魚鰾產(chǎn)生一定壓強而造成的，這個現(xiàn)象也較為自然。處理這一問題的合適方法在于，可以在魚鰾沉入清水中再次形成液面平衡后及時做一個標(biāo)記，這樣問題就能夠得到化解。

3.對于半透膜與選擇性透過膜的區(qū)分

從前面的學(xué)習(xí)中學(xué)生已經(jīng)有了一定的背景知識，他們已經(jīng)了解了細(xì)胞是一種選擇性透過膜。在這個實驗的展開中學(xué)生會好奇，為什么魚鰾在離開魚體，細(xì)胞已經(jīng)死亡的前提下還能夠發(fā)揮選擇性透過的功能呢。這個問題很值得學(xué)生探究，探究的核心就在于對于半透膜和選擇性透過膜的性能的區(qū)別。教師要讓學(xué)生明白，魚鰾在沒有生存狀態(tài)的前提下不再是選擇性透過膜，但這并不阻礙其半透膜的特征，這樣梳理后就能夠很好的化解學(xué)生的疑問。

【參考文獻】

[1] 陳維. “滲透現(xiàn)象”演示實驗的改進[J]. 教學(xué)儀器與實驗，2006年04期.

[2] 陳維. 七種半透膜材料“滲透現(xiàn)象”的實驗研究[J]. 生物學(xué)教學(xué)，2006年08期.

（作者單位：江蘇省鹽城中學(xué)）