高中生物植物細胞吸水與失水實驗教學實踐探究

尼瑪拉珍

【摘要】因滲透作用，若適當改變植物細胞外界濃度，細胞可發生質壁分離、或質壁分離的復原，若使用圓蔥外表皮組織作為實驗樣本、并進行科學操作，可順利的觀察到細胞的失水、吸水現象。本文介紹了圓蔥細胞吸水和失水實驗的操作步驟，并闡述了實驗中一些需要注意的關鍵問題。

【關鍵詞】高中 生物教學 植物細胞 實驗

在生活中，植物細胞的失水、吸水現象比較多見，學生會對此現象較為熟悉，若將觀察植物細胞失水、吸水現象做為實驗內容，會讓學生有較高的實驗興趣，再通過合適引導，可使其從主觀感受上升到理性認識，取得良好的學習效果，該實驗的具體操作方式是本文關注的重點。

一、實驗原理

滲透作用為本實驗原理，其發生條件為：首先，存在半透膜；其次，半透膜兩側溶液中存在濃度差。大分子（如蔗糖等溶質微粒）無法透過，小分子（如水等）可自由透過的膜狀結構，就是半透膜。半透膜兩側水分子可移動就是因為濃度差的存在，水分子具自由能，若提高溶液濃度、可使自由能下降，于是，水分子可在能量驅動下實現從低濃度處至高濃度處的移動。

植物細胞的液泡膜及細胞膜均為半透膜，因此，可視此二膜及其間物質為復合半透膜。此原生質層外側為溶液，內側為細胞液，若其濃度不同，就會使細胞失水或吸水。若將溶液設為高濃度蔗糖溶液，可使細胞液中水流出，導致質壁分離的出現；若置此細胞于清水中，可使水流入細胞中，使該細胞逐漸復原。

二、實驗過程

（一）選擇材料

可將實驗材料確定為紫色圓蔥葉外表皮，其原因是：首先，細胞液為紫色，便于觀察；其次，圓蔥表皮撕取方便，制作臨時裝片較為容易。

（二）制作臨時裝片

1.撕皮

對新鮮圓蔥表皮以鑷子撕取，取得的組織應完整、較薄，面積約0.25cm2—0.75cm2。

2.展平

事先于載玻片上滴一滴清水，并將取得圓蔥組織放到此片上，仔細鋪平、防止出現表皮重疊。

3.蓋片

將蓋玻片一側以鑷子夾緊，另一側與水滴接觸，斜度為30—45度，再放下，注意不得出現氣泡。

4.滴水

準備蔗糖溶液，其濃度為30%質量分數，并滴1—2滴此溶液于蓋玻片一側。

5.吸引

對蓋玻片滴有溶液的對側以吸水紙接觸，這樣可使溶液流過樣本材料，此步須重復進行2—3次，保證組織材料于溶液中充分浸泡。

（三）觀察

調焦低倍鏡，找到目標，然后以高倍鏡觀察。質壁分離現象在低倍鏡下就可被看到。

（四）細胞吸水復原

將樣本置于清水內，并迅速觀察。

三、實驗的關鍵影響要素

（一）材料應完整，且要薄

若材料不薄，會影響觀察，原因是：首先，成像受到影響；其次，內部細胞對溶液的接觸受到影響。建議的取樣方式為：于外表皮上以刀片劃“井”字，應保證“口”具約1cm的邊長，再以鑷子將一角夾住，慢慢撕下表皮。有學生會在實驗中撕取過大面積的樣本，這樣不僅無法提高觀察效果，還增加了操作難度；還有人為撕取較薄樣本，破壞了細胞，導致紫色細胞液滲出，表皮為透明狀，也使接下來的操作受到妨礙[1]。

（二）仔細展平

實驗者應于清水中展平表皮，不得重疊，然后再蓋片，此過程中實驗者應耐心、仔細。

（三）觀察部位應正確

很多學生操作正確，但均實驗失敗，其原因是未將目標細胞找到。樣本邊緣處會充分接觸溶液，質壁分離出現最早，建議學生可在邊緣處尋找目標。

（四）調好溶液濃度

在實驗中，并非溶液濃度越高越好，濃度過高會損傷細胞，影響接下來環節的進行，因此，學生在調配溶液濃度時，使其略高于細胞液濃度即可[2]。

（五）吸水應重復進行

在對蓋玻片吸水時，若只進行一次，有使溶液分布不均的可能，為順利觀察到質壁分離全過程，須重復操作2—3次，保證細胞浸泡充分。

（六）觀察質壁分離復原

因定位目標細胞不容易，使得此環節具有一定難度。實驗者在將樣本置于清水后，可看到質壁分離細胞越來越少，但想觀察到某細胞復原全程并不容易。建議學生可將一質壁分離細胞鎖定，在不移動裝片的前提下，直接替換溶液，然后迅速觀察。因此過程并不容易，可由教師演示、或找動手能力佳的同學進行操作[3]。

教師應當在實驗中，仔細觀察學生是否出現操作不當，并適當給予糾正和指導。為讓學生了解正確實驗操作的重要性、了解不當操作的后果，教師可進行對照實驗。此外，在實驗結束后，帶學生進行總結與討論也比較關鍵，這樣可幫助學生通過交流，發現自身不足，并不斷進步。很多時候，實現實驗目標本身并不是真正的教學意義所在，實驗教學的最終目的是讓學生掌握學習的方法和不斷思考的能力。最后定向、定性分析實驗，讓學生由主觀感受上升到理性認識，了解到自己操作中的問題、并改進，才會充分培養其克服困難的勇氣和能力。

結束語：

植物細胞的失水、吸水現象的原理為滲透作用，在實驗時，教師可引導學生調配合適濃度的蔗糖溶液，并對圓蔥組織科學取樣、保證其完整、較薄，且不發生重疊，此外、重復吸水、準確定位目標等也比較重要，在最后環節，教師應帶學生進行總結、討論，全面促進學生學習能力、思維能力的提升。

【參考文獻】

[1]吳云麗.高中生物植物細胞吸水和失水實驗教學探討[J].中國教育技術裝備，2016（3）：158-158.

[2]劉本舉.“植物細胞的吸水和失水”實驗的分析與教學建議[J].生物學通報，2013（2）：23-25.

[3]周國倩，范曾麗，黎云祥，曾鈺.高中生物實驗課“同課異構”對不同層次學生的影響研究——以“植物細胞的吸水和失水”實驗課為例[J].中學生物學，2016（5）：43-45.