王璟珺??

摘 要：在高中生物課程學(xué)習(xí)中，實驗是必不可少的內(nèi)容，而“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原”更是高中生學(xué)習(xí)生物時必須要掌握的實驗內(nèi)容之一，是學(xué)生第一次對探究性實驗有所接觸。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)當(dāng)注重引導(dǎo)學(xué)生善于從生活中發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行分析，將生活實踐與生物實驗內(nèi)容結(jié)合起來，對實驗過程進(jìn)行思考優(yōu)化，這對學(xué)生的創(chuàng)新能力、探索能力培養(yǎng)與提升是非常重要的。本文主要介紹”高中生物觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原“實驗所需注意的事項以及相應(yīng)的優(yōu)化改進(jìn)方法，希望能夠?qū)Ω咧猩鷮W(xué)習(xí)生物實驗有所幫助。

關(guān)鍵詞：植物；細(xì)胞；質(zhì)壁分離；復(fù)原；實驗

一、 前言

對高中生物實驗進(jìn)行探究分析有助于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)生物知識，了解生物實驗的本質(zhì)，在大腦中構(gòu)建起基本的高中生物知識框架，如知識內(nèi)涵與外延、整體的事物發(fā)展網(wǎng)絡(luò)體系等，但是很多高中生物實驗都有著很強的時效性，生物實驗所用材料多為動植物、微生物，變數(shù)很多，需要我們對生物實驗過程不斷進(jìn)行探究創(chuàng)新、優(yōu)化改進(jìn)，例如在“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原”實驗中，首先提出假設(shè)：原生質(zhì)層作用可視為一層半透膜。那么在假設(shè)原生質(zhì)層是一層半透膜以后，就能進(jìn)行完全滲透了，因此這一實驗內(nèi)容在設(shè)計時，基本的思路是：1. 洋蔥鱗片材料選擇與處理；2. 在低倍顯微鏡下觀察，并用蔗糖溶液進(jìn)行處理；3. 在低倍顯微鏡下觀察，并用清水處理；4. 在低倍顯微鏡下觀察。通過這樣的實驗流程能夠讓學(xué)生更加直觀地感受到實驗知識體系，從而就能對實驗過程進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，探究更深層次的內(nèi)容，這樣就更加凸顯出實驗教學(xué)效果，對實驗課程推進(jìn)非常有利。

二、 “觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原”的實驗?zāi)康呐c原理

（一） 實驗?zāi)康?/p>

“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原”作為高中生物實驗課程的第一個實驗，對學(xué)生的生物實驗興趣培養(yǎng)非常重要。這一實驗的主要教學(xué)目的在于：讓學(xué)生掌握對植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原進(jìn)行觀察的方法；讓學(xué)生對植物細(xì)胞滲透作用過程及原理有著清晰的認(rèn)識與掌握。

（二） 實驗原理

質(zhì)壁分離原理主要是當(dāng)植物細(xì)胞液濃度要比外界溶液濃度低的時候，水分便會從高濃度流向低濃度，滲透到細(xì)胞外面而失水。由于細(xì)胞液中水分是通過原生質(zhì)層滲透到外界溶液中，所以細(xì)胞壁以及原生質(zhì)層均會有不同程度的收縮情況。因為原生質(zhì)層會有更加明顯的收縮，這樣當(dāng)細(xì)胞出現(xiàn)持續(xù)失水情況時，原生質(zhì)層便會和細(xì)胞壁相互分離，出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象。

質(zhì)壁分離復(fù)原正好和質(zhì)壁分離相反，其原理是當(dāng)植物細(xì)胞液濃度要比外界溶液濃度低的時候，水分依然遵循從高濃度流向低濃度的原則，滲透到細(xì)胞內(nèi)而發(fā)生吸水。這時水分便會經(jīng)過原生質(zhì)層而回到細(xì)胞內(nèi)，使得原生質(zhì)層逐漸恢復(fù)到原始狀態(tài)，再次緊貼到細(xì)胞壁上，出現(xiàn)質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。

三、 “觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原”實驗的注意事項

（一） 原材料選用方面

要想更好地對植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗過程進(jìn)行觀察，更加深入地掌握只有液泡植物才具有的細(xì)胞滲透現(xiàn)象，就需要選用理想的原材料，而材料有著更大的液泡是該實驗非常合適的原料。原生質(zhì)層比較薄，液泡當(dāng)中有著一定含量的色素，而且液泡大會讓水分流失會吸收的更快，運用這樣的材料進(jìn)行實驗便于更加清晰地觀察實驗現(xiàn)象。因此該實驗所用原材料最好是紫色洋蔥，這是因為：一是紫色洋蔥細(xì)胞液帶有顏色，對實驗現(xiàn)象觀察有利；二是洋蔥液泡大。而如果在實驗時找不到紫色洋蔥，也可以用葫蘆蘚、白菜、女貞或紫色茉莉葉片下表皮代替。通常像紫色洋蔥、葫蘆蘚這樣的材料，細(xì)胞液自身帶有顏色，因此做細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗非常容易觀察，而有些材料液泡是沒有顏色的，這時可以借助于一些手段對液泡進(jìn)行著色，如用紅墨水染色等?？偠灾?，進(jìn)行該實驗時，非常關(guān)鍵的決定因素就是選用合適的材料，最好能夠看到液泡大小變化，這樣也更加能夠闡述滲透作用原理。

（二） 質(zhì)壁分離試劑配制方面

在“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原”實驗時，一定要保證試劑濃度合適，不能太高或太低，同時還要保證試劑在短時間內(nèi)不會對細(xì)胞造成損傷。如果試劑濃度過高，那么質(zhì)壁分離速度過快，細(xì)胞活力會受到制約，復(fù)原時也不太容易；如果試劑濃度過低，那么質(zhì)壁分離速度過慢，分離與復(fù)原現(xiàn)象不明顯。通常所用的試劑為33%的蔗糖溶液或者是1mol/L的KNO3溶液。

（三） 換液技術(shù)方面

因為在“觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗”中需要用到高倍顯微鏡進(jìn)行觀察，所以當(dāng)在蓋玻片下進(jìn)行換液時需要有很高的換液技術(shù)水準(zhǔn)。學(xué)生不但要嚴(yán)格按照實驗指示進(jìn)行操作，同時還要具有足夠的耐心，不能滴液太多，防止液體溢到蓋玻片外面，對顯微鏡物鏡頭造成污染。在滴液時，如果從左側(cè)滴入糖液，那么要用吸水紙從右側(cè)吸引，而清水則應(yīng)該從右側(cè)滴入，然后從左側(cè)吸引。通過這樣的滴液與吸液方式能夠加快實驗速度。

（四） 其他注意事項

一是實驗所用原材料要注意節(jié)約使用，可以把植物葉片切成多個小塊分給學(xué)生；二是在對洋蔥表皮進(jìn)行取樣時，要防止洋蔥表皮細(xì)胞的液泡發(fā)生破損，不然會對實驗結(jié)果造成影響，在辨別液泡是否被損壞時，主要依據(jù)為：觀察表皮顏色，如果液泡沒有損壞，顏色為紫紅色，如果液泡發(fā)生損壞則變?yōu)榘咨胪该鳡?；三是?dāng)在顯微鏡下進(jìn)行觀察時，要先用低倍鏡進(jìn)行觀察，然后再用高倍鏡，如果在低倍鏡下就能觀察得非常仔細(xì)，那么就沒必要再用高倍鏡了；四是進(jìn)行滴液時，蔗糖溶液或水不得直接滴在載物臺上，而是應(yīng)該在實驗桌面上操作，而且要反復(fù)操作幾次；五是如果所用原材料紫色洋蔥沒有經(jīng)過處理，那么取樣時一定要取外表皮；六是在整個實驗過程中，要保證細(xì)胞始終具有活性。

四、 “觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗”優(yōu)化改進(jìn)

（一） 洋蔥培養(yǎng)方法的優(yōu)化改進(jìn)

對洋蔥原料進(jìn)行培養(yǎng)時，需要根據(jù)教材指導(dǎo)進(jìn)行培養(yǎng)，首先將洋蔥放置在盛有水的玻璃燒杯中，而且環(huán)境溫度要適宜，最好是在室溫下培養(yǎng)。但是這種培養(yǎng)方法最突出的不足就是需要經(jīng)常換水，不太方便且需要耗費更多的人力資源、時間，一旦燒杯中的水出現(xiàn)腐敗，那么對洋蔥出根會造成不良影響，而且也會妨礙原先的跟正常生長。所以在對洋蔥進(jìn)行培養(yǎng)時，可以運用扁平寬大的容器，例如塑料蛋糕盒?？梢詫⒖盏乃芰系案夂杏猛该髂z帶固定好，蛋糕盒底部有線格，然后把洋蔥放在線格上，再往里面加水，這樣就能讓洋蔥更好地出根，為根留出足夠多的空間。通過對洋蔥培養(yǎng)方法進(jìn)行改進(jìn)，能夠極大地優(yōu)化洋蔥出根環(huán)境，而且培養(yǎng)容器也易得，能讓廢物再利用，加入大量的水也能更好地防止水質(zhì)腐敗，換水也更加便捷，大大降低了換水時間與人力成本。因此在高中生物“觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗”中可以運用這一方法培養(yǎng)洋蔥。

（二） 選材方法的優(yōu)化改進(jìn)

在”觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗“中，我們通常選用紫色洋蔥作為實驗用料，其原因主要是紫色洋蔥液泡中含有紫色色素，液泡顏色為紫色，容易觀察液體流動，實驗效果更加明顯。但是在實驗當(dāng)中經(jīng)常會遇到一些問題：由于洋蔥最外面一層葉片顏色為深紫色，從外到里，洋蔥葉片顏色逐漸由深紫色變淺，最后變?yōu)榘胪该魃Ｒ氡ＷC實驗成功，只能選用洋蔥最外面的一層或兩層表皮，這樣會造成原料的極大浪費，經(jīng)濟(jì)性不合理。此外洋蔥內(nèi)層葉片非常稚嫩，而且葉肉與表皮細(xì)胞相互間結(jié)合特別緊密，通常很難單獨將表皮細(xì)胞剝離出去。在實驗過程中，學(xué)生撕取洋蔥表皮細(xì)胞時，經(jīng)常會破損細(xì)胞，而且因為洋蔥表皮含有很多葉肉細(xì)胞，對實驗效果觀察非常不利。針對這兩點問題，我們可以采取有針對性的改進(jìn)措施，在實驗前現(xiàn)將洋蔥切成兩半，然后再把葉片剝下來，放在蛋糕盒中讓葉片上表皮朝外進(jìn)行培養(yǎng)，這樣能夠讓洋蔥表皮顏色加深，而且陽谷照射能夠讓洋蔥葉片失去部分水分，變得軟化，這樣在葉片剝離時細(xì)胞不太容易破損。

（三） 探究過程的優(yōu)化改進(jìn)

在實驗中正常的操作順序是先進(jìn)行第一次觀察；然后滴加蔗糖試劑讓洋蔥細(xì)胞充分浸泡后進(jìn)行第二次觀察，并和第一次觀察結(jié)果加以對比；第三次是用清水清洗洋蔥細(xì)胞后再進(jìn)行觀察，并和前兩次加以對比。為了讓學(xué)生更加深入地認(rèn)識質(zhì)壁分離與復(fù)原現(xiàn)象，我們可以設(shè)置出不同的對照實驗，如不同類型、不同濃度的試劑溶液，分別觀察細(xì)胞是否能發(fā)生質(zhì)壁分離以及質(zhì)壁復(fù)原現(xiàn)象，學(xué)生可以對實驗過程與規(guī)律進(jìn)行交流總結(jié)，加深實驗影響。但是要注意的是設(shè)置對照實驗時，要保證每次的變量唯一，這樣實驗結(jié)果才有可比性。

五、 結(jié)論

總之，“觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗”作為高中生物實驗課程中的第一個實驗，需要我們給予足夠的重視。對于整個實驗過程，從原材料培養(yǎng)方法到選材，再到探究過程，對其進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)是非常有必要的。通過設(shè)置出不同的對照實驗組，能夠讓學(xué)生觀察的更加深入詳細(xì)，有效提升學(xué)生的實驗探究積極性，這對生物實驗教學(xué)也會起到事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳柃伊.“植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原”的教學(xué)設(shè)計[J].科教文匯（上旬刊），2016，（11）：45-46+49.

[2]徐宏余.觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原的實驗改進(jìn)[J].中學(xué)生數(shù)理化（學(xué)研版），2014，（12）：14.

作者簡介：王璟珺，浙江省臺州市，浙江省臺州市第一中學(xué)。