“滲透作用”的實驗改進

郝迎霞 喬秀芹

（1北京市順義區第二中學 北京 101300 2北京市順義區教育研究和教師研修中心 北京 101300）

“滲透作用”是人教版高中生物學必修1“物質跨膜運輸的實例”一節設置的實驗，讓學生通過動手完成實驗、觀察和分析現象認識半透膜的作用，為學習動物細胞的細胞膜和植物細胞的原生質層都相當于一層半透膜，進而理解水分子的跨膜運輸方式打好基礎。教材提供的實驗方法是：首先在一個長頸漏斗的漏斗口處密封一層玻璃紙，向長頸漏斗內注入蔗糖溶液，再將長頸漏斗用鐵架臺固定，倒置浸沒在盛有清水的燒杯中，使漏斗管內液面與清水液面持平，然后過一段時間觀察漏斗內液面的高度是否發生變化。該實驗在教學中一般作為演示實驗，它設計簡單、操作方便，但漏斗管內的液面上升速度較慢，且蔗糖溶液無色透明，在課堂上學生特別是后排的學生不易清楚觀察到實驗現象。因此筆者嘗試從實驗裝置、實驗條件、試劑等角度對該實驗進行了改進。改進后的實驗既可在短時間內觀察到明顯的實驗結果，同時又方便設計成學生的分組實驗，讓學生能親歷實驗的過程，體驗重要概念的形成過程。

1 實驗改進

1.1 改進后的材料和用具 50 mL一次性塑料注射器、一次性靜脈輸液針（規格為長24 cm，直徑 0.7 mm）、燒杯（250 mL）、酒精燈、刀片、剪刀、直尺（長 30 cm）、橡皮筋、玻璃紙、透明膠帶、45℃蒸餾水、0.4 g/mL的紅色蔗糖溶液（將5滴紅墨水加到100 mL蔗糖溶液中混勻）。

1.2 改進后的裝置及制作 首先將50 mL一次性塑料注射器的活塞取出，用加熱后的刀片沿管套40 mL處橫切，留取40 mL管套（圖1），然后將一次性靜脈輸液針軟管一端的針座連接到密封的注射器管套乳頭上，剪去另一端的針頭，留取15 cm左右的軟管（圖2），以此代替原實驗中的長頸漏斗。

圖1 40 mL管套

圖2 輸液針軟管

圖3 裝置示意圖

1.3 學生分組實驗的操作及結果觀察

1）取250 mL燒杯，將直尺貼在燒杯的外壁垂直放置，并用橡皮筋將其與燒杯固定在一起。

2）向燒杯內注入45℃蒸餾水約150 mL，使液面距燒杯的上沿3～5 cm。

3）在塑料管套底部蒙上大小適宜的玻璃紙，用橡皮筋扎緊密封。

4）用另一只帶針頭的注射器吸取紅色蔗糖溶液，注入密封的注射器管套內，將其加滿。

5）將裝滿紅色蔗糖溶液的滲透裝置的玻璃紙一側向下浸入蒸餾水中，通過調整其高度，使輸液管中蔗糖液的液面與燒杯蒸餾水的液面齊平。

6）將輸液管展平在直尺上，用膠帶固定（圖3），觀察并記錄輸液管中蔗糖溶液初始液面刻度。

7）觀察輸液管和燒杯中液體的顏色變化；觀察輸液管中蔗糖溶液液面高度的變化，分別在1 min、2 min、3 min時記錄輸液管中蔗糖溶液液面的高度數值。

2 改進裝置的優勢

1）該實驗裝置除燒杯外，全部采用塑料制品，取材容易，操作簡便安全，便于開展學生分組實驗，讓每個學生都能親身體驗并近距離觀察實驗現象。

2）將定性實驗改為定量實驗。將原實驗裝置中的鐵架臺換成直尺，既可固定裝置也可讀取數據，便于對實驗結果進行分析。通過引領學生思考蔗糖溶液的體積迅速增加的原因，促使學生建立并理解滲透作用概念。

3）實驗現象明顯、時間縮短，由于在蔗糖溶液中滴加了紅墨水，紅色的液柱使實驗現象更明顯、數據讀取更方便；此外由于輸液軟管直徑小、蔗糖溶液濃度高、對蒸餾水進行了加熱處理[2］，所以液面上升速度明顯加快，實驗時間縮短（表1），有利于在課堂上與教學過程融合。

表1 裝置改進前、后實驗結果比較