拓展實驗教學 培養學生科學探究能力

本文通過以人教版必修一《物質跨膜運輸的實例》的演示實驗中對滲透裝置的改進為例，闡述如何挖掘教材資源培養學生科學探究能力。

核心素養 實驗拓展 科學探究

【中圖分類號】G633.91【文獻標識碼】A【文章編號】 1005-8877（2018）25-0109-01

1進行實驗，發現問題

由于學生對教材中使用的“玻璃紙”“半透膜”等概念較陌生，在課前，筆者安排兩個研究小組進行分組活動，A組學生利用網絡資源查找“什么是半透膜”、生活中有哪些簡易的材料可以充當半透膜；B組學生配置質量分數為30%的蔗糖溶液，安裝滲透裝置。在課堂上各小組派學生代表分別介紹“半透膜”的概念，演示滲透作用。不同組別演示出現不同的現象：漏斗中液面高度不變；漏斗中液面上升；漏斗中液面下降。為什么會有這樣的差別？在教師的引導下，師生共同總結得到了滲透作用發生的兩個條件。但是學生提出了新的問題：漏斗中液面上升緩慢，實驗時間太長；漏斗中溶液為無色透明液體，液面上升情況現象不明顯，不容易觀察等。

2任務驅動，分組探究

在學生提出上述問題之后，筆者給班級小組布置新的任務，分別嘗試對這四方面的問題進行探究，改進驗裝置。

3.探究得法，效果顯著

（1）半透膜的選擇：通過網上資料的搜集，學生選擇了雞蛋的卵殼膜，將雞蛋殼尖端敲開一個小孔，用針筒吸出內容物，將殼放入解離液中2分鐘便可獲得一個純凈的卵殼膜。

（2）長頸漏斗的替換：長頸漏斗內徑較大，液面上升緩慢，且攜帶不便；蔗糖溶液無色透明不易觀察；實驗現象無法用明確的數據表示。學生選用一次性輸液管將之改裝成一個可拆裝的輕巧漏斗（圖1）。

（3）無色透明溶液的改進：一定濃度的花青素水溶液（如稀釋過的紅心火龍果汁）替代蔗糖溶液可以使實驗效果更明顯。（圖2）

（4）刻度尺的設置：增加刻度尺之后，實驗現象便可通過直接讀取數據。根據實驗數據繪制的曲線就可以直觀地看出液面上升速度越來越慢。

附：實驗方法改進方案

第一，原理：雞蛋的卵殼膜作為半透膜，水分子可以自由進出而大分子物質則不能穿過，一定時間之后就會產生液面高度差。而由一次性輸液管改造的簡易漏斗在更短的時間內出現明顯的液面高度差。

第二，儀器與試劑：雞蛋，一次性輸液管、鐵架臺、稀釋的紅心火龍果汁、解離液等。

第三，方法步驟：

一是取20克紅心火龍果，濾出汁液并稀釋成水溶液，配置解離液（等量15%HCL和95%酒精混合液）。對一次性輸液管進行改裝，做成一個簡易漏斗（分為上下兩部分，可拆裝）。

二是用鑷子在雞蛋小頭正上方鑿出直徑約為5mm的小孔，用針筒將蛋清和蛋黃吸出，在用針筒吸取清水將蛋殼內部沖洗干凈。注意針頭不要將卵殼膜勾破。

三是將蛋殼放入盛有“解離液”的燒杯中，可見蛋殼冒出許多小泡，不斷用玻棒翻動蛋殼，2min后蛋殼即去除干凈，撈出卵殼膜清洗干凈，備用。

四是從卵殼膜小孔處插入改造的簡易漏斗下半部分，用皮筋扎緊；簡易漏斗上半部分用透明膠布粘在刻度尺上，將刻度尺固定在鐵架臺上。

五是用注射器往漏斗下半部注入花青素溶液，直至卵殼膜膨大飽滿，組裝好漏斗，將裝有花青素溶液的漏斗浸入燒杯，控制好燒杯中清水液面與玻璃管內蔗糖溶液液面齊平。

六是先觀察玻璃管初始液面高度，做好記錄；一段時間之后再觀察記錄玻璃管內的液面上升后的高度。

第四，結果及分析：實驗開始2min后發現紅色液面上升了2厘米。10min后發現液面高度差維持在5厘米左右就不再變化。說明這樣的裝置設計滿足滲透作用發生的條件，現象直觀數據可讀。

第五，實驗中應注意的其他問題：

一是用鑷子鑿雞蛋殼尖端時應注意控制力度，使小口半徑約為5mm。二是在“漏斗”口綁卵殼膜時應注意控制力度，太松了會漏水，太緊了會弄破卵殼膜。三是往卵殼膜內注入花青素溶液時應用針管小心注入，而且要及時排除卵殼膜內的空氣。四是卵殼膜放入大燒杯時要避免碰到燒杯底。

參考文獻

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[2]祁鳳珍 王建 翟林 羅燕，考試研究， No.6，2016General No.59