李立娟 （石家莊第二外國語學校 河北石家莊 050022）

生物學冀教版2011八上教材第2章第2節(jié)“根對水分的吸收”中探究細胞吸水、失水原理是難點，高中生物學必修1“物質跨膜運輸?shù)膶嵗奔啊拔镔|跨膜運輸?shù)姆绞健敝猩婕暗皆撝R點，需要擴充一定的知識，并盡量降低難度學生才能理解。目前無資料顯示蘿卜細胞液的具體合適濃度，筆者進行多次實驗得出比較準確的結果，供師生在課堂教學中使用。

1 針對教材實驗改進

根據(jù)教材第21～22頁“探究竟：實驗”，切取一些蘿卜片替代蘿卜條，這樣取材能夠相對完整，且同時具備輸導組織和營養(yǎng)組織，避免不同位置蘿卜條細胞液濃度不同；此外在描述實驗現(xiàn)象時效果更好，低濃度溶液中的蘿卜片會變得更硬，高濃度溶液中的蘿卜片變軟。沒有必要切取同質量的2組蘿卜片，因為在實際操作中，要達到此目的需要不斷調整，所以可以切取2組蘿卜片（厚度在2～3 mm），記錄其質量，浸泡20 min，即可出效果（教材給出的是1～2 h），再擦拭掉水分稱取質量，對比2次質量即可，這樣操作更加節(jié)省時間。

2 具體實驗方案

2.1 實驗目的 幫助學生更好地理解細胞吸水、失水原理，進一步設計實驗探究蘿卜細胞液的濃度。如果在教材中直接給出此結論：“蘿卜細胞液濃度＞1%鹽水濃度，蘿卜細胞液濃度＜30%鹽水濃度”，即可成為已知條件。

2.2 實驗原理 向學生簡單介紹溶液和濃度的概念及如何配制濃度為1%的鹽水和30%的鹽水。配制方法：1%鹽水：1 g鹽加上99 g純凈水。需要進一步說明蘿卜由細胞構成，細胞中液泡所占體積（有的液泡占到90%）很大，液泡里含有的細胞液也是一種溶液，溶解有多種營養(yǎng)物質，也具有一定的濃度，因此將蘿卜細胞液與不同濃度鹽水進行比較。實驗采取逐漸縮小濃度范圍的方法測算蘿卜細胞液濃度，第1次在1%～30%范圍內檢測細胞液濃度，濃度梯度5%，根據(jù)實驗結果再縮小鹽水濃度的范圍，濃度梯度分別是1%、0.2%、0.1%。

2.3 實驗器具及材料 燒杯、量筒、天平、攪拌棒、吸水紙、刀、蘿卜、食鹽。

2.4 實驗步驟

1）第1次實驗設計5組，根據(jù)已知，蘿卜的細胞液濃度在1%～30%的鹽水之間，因此設置鹽水濃度分別是5%、10%、15%、20%、25%，稱取 5組蘿卜片（每組 3片），質量分別是 13.6 g、15.4 g、13.1 g、14.3 g、14.1 g，1 h 后 擦 干 蘿 卜 表 面 的水并稱重，5%鹽水中的蘿卜片質量由13.6 g變?yōu)?0.6 g，說明蘿卜失水，蘿卜細胞液濃度一定小于5%鹽水濃度，其他4組蘿卜片不需要再稱重。

2）第2次實驗設計 3組（1%～5%之間），鹽水濃度分別是2%、3%、4%，稱取3組19.9 g蘿卜（每組3片）,為了對比不同濃度鹽水中質量變化情況，此次稱取相同質量的蘿卜片，1 h后擦干蘿卜片表面水并稱重，2%鹽水中蘿卜片質量為15.4 g，蘿卜細胞液濃度依然要小于2%鹽水。

3）第3次實驗鹽水濃度介于1%～2%之間，濃度分別是1.2%、1.4%、1.6%、1.8%,為了提高準確度,分別稱取 2.4 g、2.8 g、3.2 g、3.6 g 鹽，加入 197.6 g、197.2 g、196.8 g、196.4 g 水（經測算 10 mL 水171滴，0.6 mL水是10滴），稱取30 g蘿卜片（每組5片），為了更加精確，擦干表面的液體再放入鹽水中，燒杯上蓋吸水紙（防止灰塵落入）浸泡2 h，1.2%鹽水中的蘿卜由30 g變?yōu)?29.5 g，1.4%鹽水變?yōu)?8 g，1.6%鹽水變?yōu)?7.1 g，1.8%鹽水變?yōu)?5.9 g，蘿卜細胞液的濃度已非常接近1.2%的鹽水。

4）為了探究蘿卜細胞液濃度更接近1.1%還是1.2%鹽水,第4次操作將30 g蘿卜片擦干表面液體,別放入1.1%和1.2%鹽水中，蓋上吸水紙放置2 h，1.1%鹽水的蘿卜片質量由30 g變?yōu)?0.3 g，吸水；1.2%鹽水中蘿卜片由30 g變?yōu)榻咏?9.8 g，失水。

誤差分析：每次實驗操作本身可能會有一些誤差；此外不同的蘿卜細胞液濃度也會不同，放置時間較長也會影響蘿卜細胞液濃度；本次實驗所用材料蘿卜是同一批購買，但第1次實驗是9月21日上午進行，第2次、第3次實驗是9月22日進行，第 4次操作是 9月 23進行，時間越長蘿卜水份蒸發(fā)掉越多，可能導致最后一次實驗細胞失水較少。又重新購買不同批次的蘿卜，經過多次實驗驗證：蘿卜在1.1%鹽水中質量變大，在1.2%鹽水中質量變小，得出蘿卜細胞液濃度確實介于1.1%～1.2%鹽水的濃度。

3 實驗意義

測出相對準確的細胞液濃度，教師在課堂上就可以直接使用，以該實驗數(shù)據(jù)作為已知條件可降低此知識點的難度，有利于教師的實際教學。學生根據(jù)實驗結果：1%鹽水中的蘿卜質量增加，細胞吸水，30%鹽水中的蘿卜質量降低，細胞失水。因此得出結論：當細胞液濃度＞周圍溶液濃度時，細胞吸水，細胞液濃度＜周圍溶液濃度時，細胞失水，即水向濃度“高”處流。學生能順理成章地接受這個結論。

4 小結與討論

如果學生繼續(xù)追問：為什么水會由低濃度流向高濃度？可以先讓學生進行思考，嘗試解答，有的學生能聯(lián)想到物理上氣體的擴散，一個房間內的味道擴散到另一個房間，運用物理學知識進行解釋；還有學生在解釋過程中提到了被動運輸，這是高中生物學必修1“物質跨膜運輸?shù)姆绞健敝刑岬剑粍舆\輸包含自由擴散和協(xié)助擴散［1］。經過不斷嘗試，以下解釋學生比較容易接受：不同濃度的液體就如同氣體擴散，經過水的擴散達到細胞內外濃度的一致，蘿卜細胞液濃度﹥1%鹽水濃度時，主要因為細胞吸水，細胞液的濃度就會降低，減少細胞內、外溶液的濃度差，因為細胞最外面有細胞壁，細胞吸水是有一定限度的，最終達到一個動態(tài)平衡。同理，蘿卜細胞液濃度﹤30%鹽水濃度時，水由細胞流向濃鹽水溶液，細胞失水，細胞液的濃度增大。這個解釋中其實還要涉及細胞膜和液泡膜及2層膜之間的細胞質稱為原生質層［1］，相當于一種半透膜，水分子能自由出入，有些大分子的物質不能自由出入。品嘗1.1%和1.2%鹽水的蘿卜片，有一定咸味，說明此過程中也應該存在一定Na+的主動運輸,也就是說細胞內、外濃度達到一定平衡，有水分子的擴散作用，也應該有Na+主動運輸?shù)淖饔谩．斎浑缰葡滩瞬皇且驗镹a+的主動運輸，是因為時間太長細胞已經死亡，鹽能自由擴散進出細胞。

還有一種相對比較容易接受的解釋，告訴學生如何配制2種100 mL的鹽水溶液，1%鹽水基本是1 g鹽加上99 g水，而細胞液濃度介于1.1%與1.2%之間（基本相當于1.2 g溶劑+98.8 g水），100 mL的30%鹽水是35.2 g鹽+97.8 g水配制而成。具體的計算方法如下：由于0.9%鹽水密度約為1 g/cm3，所以1%鹽水密度也近似1 g/cm3，配制100 mL 1%的鹽水溶液：1 g鹽+99 g水；由于在常溫（20～30℃）常壓下，飽和食鹽水濃度是 26.5%，密度是1.33 g/cm3，所以30%的鹽水在常溫常壓下（會有鹽粒析出）不可能實現(xiàn)，因此按照飽和食鹽水的密度換算：100 mL 30%鹽水質量是133 g（100 mL ×1.33 g/cm3），鹽 的 質 量 133 g×26.5%=35.245 g，水的質量 133-35.245=97.755 g。

等體積（100 mL）的 1%鹽水、蘿卜細胞液、30%鹽水中， 水的含量別是：99 g、98.8 g、97.8 g，水的含量：1%鹽水＞蘿卜細胞液＞30%鹽水，所以水的流向由“多向少”，1%鹽水→蘿卜細胞液→30%鹽水，因此得出水向濃度“高”處流。

主要參考文獻

［1］人民教育出版社,課程教材研究所,生物課程教材研究開發(fā)中心.高中生物：必修1:分子與細胞.2版.北京：人民教育出版社,2004.