新人教版高中生物(必修1)教材在第四章的第一節(jié)物質跨膜運輸的實例中以滲透作用作為問題探討來引入課題,區(qū)別于原來老教材中的演示實驗以驗證滲透作用的發(fā)生,充分體現出生物實驗探究對于激發(fā)學生的學習興趣、提高學生的思維能力和創(chuàng)新意識都有著非常重要的意義。而筆者在上此課時將其改為探究性對照實驗,也收到了較好的教學效果?,F將實驗裝置的幾點改進、教學要點及體會總結如下。
1 教材中的取材
教材選用的是一種半透膜——玻璃紙即賽璐玢,目前不易找到,備選的替代材料很多,如花生種皮、豬腸衣、魚鰾及卵黃膜等。而操作時發(fā)現花生種皮小,易破,不透明,直觀性差;腸衣要將豬小腸的漿膜剝離才能得到,操作麻煩,不干凈;雞蛋中制取的卵殼膜效果較好,用酸液將雞蛋浸泡一段時間后,將其鈍端打開一個小洞,去掉蛋清和蛋黃,可剝取到卵殼膜,實驗操作方便;魚鰾膜則更易取得,剝離或是實驗操作更是方便。
實驗可以本地常見的鯽魚或者是鰱魚的鰾作為半透膜材料,魚鰾從魚腹取出,去掉外面白色的黏膜,用0.1 mol/L的鹽酸浸濕,再用清水浸泡20min,在魚鰾交接處剪開,放去氣體,取體積相對較大點的圓錐型一端魚鰾,再用清水浸濕清洗下,用洗耳球向內吹氣備用。
2 教材中的倒置漏斗裝置改進
長頸漏斗口的直徑較大,而綁定的半透膜受到蔗糖溶液的壓力而下沉,影響液面高度的正常變化,且長頸漏斗倒置裝置中的半透膜面積小,由于漏斗管的管徑大,液面上升的速度慢,發(fā)生滲透作用的時間較長。在課堂上做效果不明顯。為了避免上述問題的出現,可選用移液管,移液管的管徑很細很小,在很短的時間內,液面迅速上升,實驗現象非常明顯,適于課堂演示實驗。
3 教材實驗中所用的溶液改進
蔗糖溶液和清水都是無色,實驗現象不容易觀察,分析后改進為蔗糖溶液中滴少許紅墨水,以增加實驗的直觀性,實驗現象清晰可見。
4 教材中實驗方案改進
教材的實驗裝置就是一套:倒置漏斗內是高濃度蔗糖,膜外是清水的實驗組,應該是類似驗證性實驗組,不能推理說明滲透作用發(fā)生所需的2個必備條件,不利于課堂重點的教學。筆者在上課時將其改為探究性對照實驗組,由學生分析推理得出結論。
(1)對照實驗1:變量為半透膜。
如圖1所示:A組和B組的膜內都是30%的蔗糖溶液,燒杯內的溶液為清水,不同的則是A組用魚鰾膜B組用塑料紙隔離糖溶液和清水。設置好后都用鐵架臺固定好調節(jié)好兩個移液管的液面在同一適當高度處,各作標記。教師可以請學生參考書本預習情況,推理預期圖1兩個裝置最終液面的變動情況,并分析原因。
這樣稍過一會兒(約5~20 min)可見,A移液管內液面上升;B移液管液面基本不變。由此可說明,A組和B組對照使學生理解滲透作用產生的一個條件:必須具有半透膜。
(2)對照實驗2。再增加C、D兩組實驗組(圖2)。
c組和A組的裝置是一樣的魚鰾膜,30%的蔗糖溶液和清水的擺放位置恰好相反。D組魚鰾膜內外都是30%的蔗糖溶液。設置好后同樣都用鐵架臺固定好,調節(jié)三個移液管的液面在同一適當高度處,各作標記。教師可以請學生參考A移液管內最終液面上升,從而推理預期圖2三個裝置最終液面的變動情況,并分析原因。
實驗結果C移液管液面下降;D移液管液面基本不變。A組和C、D組之間對照使學生理解滲透作用產生的另一個條件:半透膜兩側的溶液必須具有濃度差。
滲透作用的2個條件就是本節(jié)課的重點和難點,從上面的對照實驗中可以得到深刻的理解。課堂上實驗操作可以四組實驗同時一起進行,分析時則采用AB組對照,ACD組對照,由學生分析對照目的和結果,教學效果也不錯。
經過改進后的此實驗不但省去了長頸漏斗,簡化了實驗裝置,而且魚鰾表面積大,移液管細精確度高,滲透作用現象發(fā)生快,紅色白色液面的變化清晰可見,因而實驗結果出現快而明顯,適宜于課堂上當堂演示。由學生對比分析推理總結也更容易喚起學生的學習興趣,使學生在愉快中學習知識,利于啟發(fā)學生發(fā)散型思維,開發(fā)學生智力,提高學生科學素質。
實驗后反思再練:實驗材料上似乎可以再做選擇淘汰,于是課后筆者又親自動手去卵黃膜再做實驗。在制作蛋膜滲透裝置時,教材或一般的參考書都是采用濃鹽酸作為試劑來制取卵黃膜,由此制得的卵黃膜,通透性改變較大,導致用此卵黃膜制成的滲透裝置去做實驗時,不容易或者是不會出現滲透作用現象。其實,剝取一個完整的卵殼膜用稀鹽酸效果也還可以,但是浸泡時間要長點,比如可將生雞蛋放在稀鹽酸浸泡3~4 h,取出后,將雞蛋的鈍端打開一個小洞,去掉蛋清和蛋黃,很容易就剝取到一個又大又有韌性的卵殼膜,實驗操作非常方便。
筆者查資料后發(fā)現還可以改用由濃鹽酸和體積分數為95%的酒精按照體積比1:1配制而成的混合試劑來制取卵黃膜,制取好的卵黃膜及時用清水浸泡清洗,其通透性保持很好,用此卵黃膜制成的滲透裝置去做實驗時,由于卵黃膜比魚鰾膜表面積還要大,所以單位時間液面上升或者下降更是明顯,課堂演示的效果應該會是更好。