封志勤

人教版普通高中課程標準實驗教科書《生物必修1分子與細胞》在第4章第1節(jié)“物質跨膜運輸的實例”中，一開始就以用玻璃紙封口的長頸漏斗為例引導學生進行問題探討，從而展開物質跨膜運輸方式的學習。水分子通過玻璃紙（半透膜）發(fā)生的被動轉運就是滲透作用，教材中介紹的裝置也是一個非常典型的滲透作用模擬演示裝置。滲透作用是植物細胞吸收水分的主要方式，其原理和應用一直是考查的重點，而滲透作用裝置中的液面變化分析是學生常常感到頭疼的部分，尤其是涉及溶劑和溶質同時能透過半透膜時，更是分析的難點。教師在教學實踐中也常常受困于如何更有效地指導學生理解滲透作用的原理，并更快更好地對滲透作用裝置液面變化進行分析。本文謹以一道常見的題目為例，嘗試引入“極端情況”幫助學生進行分析，以期對教學有所促進。

典型例題

如右圖，把體積與質量分數相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液用半透膜隔開（允許水和葡萄糖透過，不允許蔗糖透過），開始和一段時間后液面的情況是（ ）

A.甲高于乙

B.乙高于甲

C.先甲高于乙，后乙高于甲

D.先乙高于甲，后甲高于乙

學情分析

學生在解此類問題時，由于同時考慮水分子和葡萄糖分子的擴散，很難理清頭緒，尤其是最終為什么蔗糖溶液一邊的液面會高于葡萄糖，學生往往無法理解而只能死記答案。筆者在教學實踐中嘗試引入了“極端法”的思想，以幫助學生避開紛繁復雜的中間過程，使結論更直接地呈現，更容易被學生理解和接受。所謂“極端法”也就是一種“極限思維”，就是根據變化發(fā)展的事物，在特定的條件下，具有一定的發(fā)展限度而產生的一種思維模式。即借助對事物發(fā)展的極限這一特定情形加以考查分析，從而實現認識事物發(fā)展的一般規(guī)律。

解析過程

一、開始階段的分析

①葡萄糖與蔗糖溶液的質量分數相同，由于葡萄糖是單糖，蔗糖是二糖，蔗糖的分子量較大，因此蔗糖溶液的物質的量濃度較低，水分開始時從蔗糖溶液一側向葡萄糖溶液一側擴散。（注：質量分數相同的溶液其溶質物質的量濃度不一定相同，此為本題解答中隱藏的另一難點，但該難點與學生的理化基礎知識掌握程度有關，本文不再贅述。）

②由于葡萄糖也能透過半透膜，從葡萄糖的擴散方向來看，乙側起初沒有葡萄糖分子存在，因此葡萄糖分子在開始時從葡萄糖溶液一側向蔗糖溶液一側擴散。但由于葡萄糖并非溶劑，其對溶液體積的影響較小。

綜合①②的分析，可知開始階段甲側液面先升高，甲高于乙。

二、最終狀態(tài)的分析

③由于葡萄糖分子向蔗糖溶液一側擴散，同時蔗糖溶液中的水分子又向葡萄糖溶液一側擴散，造成甲側的溶液濃度降低，而乙側的溶液濃度升高，為避開在溶液濃度不斷變化的過程中反復繁雜的分析，可直接考慮極端情況，即最終兩側溶液擴散達到平衡時的溶液濃度。此時乙側溶液中的溶質為原有的蔗糖加上甲側擴散而來的部分葡萄糖，而甲側溶液中的溶質僅為葡萄糖。

④先假設不考慮蔗糖分子的影響（此即一種極端情況，先僅考慮一種溶質的擴散），從水分子和葡萄糖分子的擴散來看，達到平衡時甲乙兩側的水分子和葡萄糖分子數都應幾乎相等，即此時甲乙液面高度相等。但需注意：此結果僅僅是對“極端情況”的一種推理，最終狀態(tài)分析的關鍵在于分析“極端情況”下的狀態(tài)能否維持！

綜合③④分析，從③可知乙側還存在蔗糖分子，可見實際上此時乙側溶液中的總溶質多于甲側，因此根據滲透作用的原理易推知此時甲乙兩側液面不可能保持平衡，水分應繼續(xù)從甲側向乙側擴散。因此最終達到平衡時的液面應為乙高于甲，答案為C。

教學反思

滲透作用裝置的題目靈活多變，本文限于篇幅僅舉一例分析。本文所選例題屬于較難的題型，但這類難題往往也是進行方法教學的機會，如能通過適當的方法使學生理解難題的分析過程，不但能提高學生的思維能力，也能讓學生體會到正確方法的重要性，使學生將注意力更多地從答案轉移到解析過程中來，從而達到“授人以漁”的目的。從學生的反饋情況來看，通過“極端情況”的假設分析，多數學生都能較好地理解答案，特別是最終的液面情況，也避免了只針對水分子的擴散進行分析時容易出現的反復情況，掌握“極端法”這種避繁就簡的方法，從而提高分析解決問題的能力。

在幫助學生總結分析滲透作用的易錯題過程中，筆者感覺還有以下幾點應該加以注意：（1）水分子滲透的方向僅取決于溶液中溶質的總濃度，而與溶質的種類無關；（2）某種物質穿過膜的擴散僅與該物質的濃度有關，而與其他任何溶質的濃度無關；（3）滲透作用的分析中所講的“濃度”都是指“溶質顆粒的物質的量濃度”，而不是“質量分數”；（4）“溶質顆粒的物質的量濃度”提示我們要注意溶質在溶液中的存在形式，例如等體積的1mol/L NaCl溶液和1mol/L葡萄糖溶液中，由于NaCl以Na+和Cl-形式存在而葡萄糖以分子形式存在，因此NaCl溶液中的溶質顆粒濃度是大于葡萄糖溶液的。這部分理論知識有人認為已經超出了高中的能力要求，但是筆者認為作為教師應該主動學習，加強自身的知識儲備，而不是只滿足于應付考試的要求，只有這樣才能不斷提高自己，帶動學生，從而在教學中更游刃有余。