“細胞大小與物質運輸的關系”實驗改進探究

摘 要：“細胞大小與物質運輸的關系”是人教版高中生物教材必修一的新課標實驗，我們應從改進實驗的材料出發，尋找更合適的實驗材料，以提高實驗的可操作性，使實驗效果更明顯。本文通過調節PH酸堿度改進實驗材料瓊脂，使之無色透明，并用淀粉溶液代替酚酞溶液、碘液代替NaOH 溶液，對這一實驗進行了改進探究，取得了較理想的效果。

關鍵詞：細胞大小;物質運輸;實驗改進

中圖分類號：G420? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2095-624X（2019）28-0063-02

引? ? 言

“細胞大小與物質運輸的關系”是人教版高中生物教材必修一的新課標實驗，教材中是利用瓊脂和NaOH溶液作為實驗材料，但在實驗過程中，我們發現實驗現象不夠明顯，而且強堿存在比較大的安全隱患[1]。目前，多位學者已經嘗試改進這個實驗，基本圍繞實驗的材料方面進行改進，原理保持不變，本次改進實驗亦屬于此類，第一次進行便取得了理想的實驗效果。

一、原實驗設計思路

教材中的“細胞大小與物質運輸的關系”實驗是運用類似模型模擬細胞進行物質運輸，比較不同體積的“細胞”吸收物質的效率，從而探討細胞不能無限長大的原因。當NaOH與含有酚酞的瓊脂塊（模擬細胞）相遇時，無色透明的瓊脂塊就會變成紅色，瓊脂塊的顏色變化就能反映NaOH擴散進入瓊脂塊的深度，通過計算在相同時間內物質擴散的體積與瓊脂塊總體積之比，我們可以推斷出細胞大小與物質運輸的關系。

二、實驗步驟

（1）制作瓊脂塊，并把瓊脂塊切成邊長為3cm、2cm、1cm的正方體。

（2）將三塊瓊脂塊同時放入盛有相關物質的燒杯中，浸泡相應時間，并用玻璃棒輕輕翻動瓊脂塊。

（3）將瓊脂塊中取出，用濾紙將其吸干，用小刀將每個瓊脂塊從中間切成兩半。觀察切面，用毫米尺測量每一塊瓊脂塊上物質擴散的深度，記錄測量結果。

（4）根據測量結果進行計算，并填寫下表（見表1）。

三、實驗改進探究

1.改進方案一

【改進前】筆者在實驗前制作瓊脂塊時，嚴格按照教材實驗操作，卻發現制備的含酚酞瓊脂塊都呈粉紅色（見圖1），從而影響了實驗效果。筆者通過查找資料了解到，這是由于瓊脂本身呈堿性，所以制備的含酚酞的瓊脂塊顯粉紅色，這會對實驗結果造成顏色干擾。

【改進探究】為制作出無色透明的瓊脂塊，筆者在制作瓊脂塊時先用HCl溶液調節瓊脂溶解后的PH酸堿度，再讓其凝固，這樣制備的瓊脂塊呈無色透明（見圖2），利于觀察，取得較好效果。

【改進前后實驗結果對比】（見圖3）

【結果分析】調節后PH酸堿度呈中性后制作的瓊脂塊的邊界更加明顯，更有利于觀察。

2.改進方案二

【改進前】實驗過程中，NaOH溶液使用量大，且具有強腐蝕性，學生在實驗操作過程中存在一定的安全隱患。

【改進探究】筆者嘗試用淀粉代替酚酞，用沒有腐蝕性碘液代替NaOH溶液，確保實驗安全進行。

【實驗改進前后結果對比】（見圖4）

【結果分析】改進后，實驗現象更明顯，同時避免了NaOH溶液的腐蝕風險，實現安全實驗的目的。

四、實驗反思

1.實驗改進創新

第一，制備瓊脂塊時通過調節PH酸堿度，避免實驗結果的顏色干擾，使實驗現象更加明顯，更清楚地觀察物質的擴散深度。

第二，利用淀粉遇碘變藍色的原理，用淀粉代替酚酞，用碘液代替NaOH溶液，避免實驗過程中使用強腐蝕性溶液NaOH，在確保實驗現象明顯的前提下，提高實驗的安全系數。

第三，通過使用新藥劑對實驗進行改進，拓展了學生的思維，開闊了其眼界，很好地鍛煉了其分析和解決問題的能力。

2.實驗探究反思

為了取得穩定且理想的實驗效果，筆者組織實驗小組進行了多次實驗探究和對比，最終確定了最佳的實驗改進方案，具體改進如下。

（1）瓊脂與水的比例值：1∶50（不成型）

1∶100（易碎）

1∶200（較好）

（2）NaOH溶液的濃度：0.01%NaOH（擴散不明顯）

0.1% NaOH（擴散明顯 ）

（3）擴散的時間：瓊脂（酚酞）與NaOH浸泡時間：10～20分鐘

瓊脂（淀粉）與碘液：浸泡時間：40～60分鐘

結? 語

“細胞大小與物質運輸的關系”實驗是高中生物教學中一個十分重要的新課標實驗，本文從改進實驗材料出發，對其進行了改進探究，并取得了良好的實驗效果，希望能為廣大教師提供參考。

[參考文獻]

田永賢，張和平，鄧必建.細胞大小與物質運輸的關系[J].中學生物學，2012，28（40）：40.

作者簡介：鄒混（1985.9—），女，廣西賀州人，本科學歷，中學一級教師，主要從事高中生物教學與研究工作、年級教學管理工作。