馬建琴

1探究背景

滲透作用是本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的一個(gè)難點(diǎn)。滲透作用的演示實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生通過觀察和分析滲透現(xiàn)象進(jìn)而認(rèn)識(shí)半透膜的作用，得出滲透作用的概念并總結(jié)發(fā)生滲透作用的兩個(gè)條件。因此，順利實(shí)施滲透作用演示實(shí)驗(yàn)是突破難點(diǎn)的重要教學(xué)手段。但教科書中的實(shí)驗(yàn)材料單一、用具復(fù)雜、方法步驟過于機(jī)械，而且耗時(shí)長(zhǎng)，一節(jié)課到結(jié)尾都難以達(dá)到預(yù)期的效果。教材實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)存在缺陷，操作難度大，液面上升速度慢。若教師能引領(lǐng)學(xué)生走出教材，深化課堂資源、拓展實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，則學(xué)生會(huì)另有一番成就感。下面通過探討滲透實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)有缺陷、半透膜材料的選擇，意在改良滲透實(shí)驗(yàn)裝置，讓實(shí)驗(yàn)的操作更簡(jiǎn)便，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯。

2探究原理

（1）半透膜是一種允許小分子物質(zhì)（水自由）通過，而大分子（蔗糖）不能透過的膜。

（2）半透膜的兩側(cè)溶液要有濃度差。

3探究目標(biāo)

（1）通過模擬實(shí)驗(yàn)探究膜的透性，理解滲透作用概念及滲透作用發(fā)生的條件。

（2）進(jìn)行植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)，判斷分析滲透系統(tǒng)的構(gòu)成條件，形成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、觀察分析與創(chuàng)新實(shí)踐能力。

（3）基于實(shí)驗(yàn)探究，觀察與分析，采用概括與歸納的方法，闡明質(zhì)膜具有選擇透過性。

（4）利用滲透作用原理指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，解決生活中的實(shí)際問題。

4創(chuàng)新點(diǎn)

（1）用透析膜代替玻璃紙。

（2）將單一的玻璃紙變?yōu)橄盗邪胪改げ牧?，進(jìn)行橫向比較。

（3）課堂實(shí)驗(yàn)拓展為開放性實(shí)驗(yàn)。

（4）將實(shí)驗(yàn)裝置由長(zhǎng)頸漏斗變?yōu)檩斠浩?、帶塑料蓋的輕巧透明包裝盒等自制的滲透裝置。

（5）優(yōu)化課本試劑，將蔗糖中加入紅墨水或改用紅糖水。

（6）延伸知識(shí)領(lǐng)域，激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑的科學(xué)品質(zhì)和勇于探索的科學(xué)探究精神。

5探究實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段

（1）樣本的收集：購(gòu)買的透析膜（用玻璃紙或膀胱膜作為半透膜，取材處理不太容易）、雞蛋膜、膀胱膜、洋蔥內(nèi)表皮、海帶、腸衣、闊葉植物葉片、魚鰾等。

（2）配置質(zhì)量濃度為0-3g/mL的蔗糖溶液或紅糖水。另外，可以在蔗糖溶液中加入幾滴紅墨水，學(xué)生就能清楚地看到漏斗內(nèi)紅色液體（蔗糖溶液）沿細(xì)導(dǎo)管上升。用紅糖水做實(shí)驗(yàn)材料，觀察液面上升的高度則更為明顯。

（3）滲透裝置的改進(jìn)（塑料漏斗的制作）：

①用輸液器的軟管制成，套膜結(jié)扎要松緊適度。太緊管易變形，太松易脫落。教材設(shè)計(jì)中的長(zhǎng)頸漏斗在實(shí)際操作中一般采取鐵架臺(tái)懸細(xì)線法固定，可鐵架臺(tái)太笨重，長(zhǎng)頸漏斗長(zhǎng)頸部太細(xì)，又難固定，此法實(shí)為繁雜。而輸液器的軟管容易固定，管又細(xì)且液柱上升速度快。教科書所設(shè)置的實(shí)驗(yàn)中蔗糖溶液的加注也較繁瑣，該實(shí)驗(yàn)用注射器就可以解決該問題。

②帶塑料蓋的輕巧透明包裝盒等自制的滲透裝置，包裝盒底部做一小孔連接帶刻度的玻璃管，用蠟密封連接處。將塑料蓋燙上密集的小孔，半透膜放入蓋內(nèi)再蓋緊蓋子。這樣操作可以解決以下兩方面的問題：一方面，細(xì)線或橡皮筋固定半透膜后，氣密性甚差。有的教師先涂凡士林再固定，解決氣密性問題，而帶蓋的包裝盒就可以解決該問題。另一方面，防止半透膜受彈性影響。半透膜隨著面積的增大，彈性更加明顯，當(dāng)再注入蔗糖溶液時(shí)，因膜有彈性而下墜，浸入清水后又受浮力的影響，很難控制漏斗管內(nèi)液面的平衡，且當(dāng)燒杯中的清水進(jìn)入漏斗時(shí)由于半透膜的彈性，液面很難上升或耗時(shí)較長(zhǎng)。

③用剪刀截取適宜高度的礦泉水瓶的下半部分代替燒杯，漏斗正放，寬口處剛好卡到水瓶邊緣而漏斗細(xì)管離瓶底有一段距離為適宜，在寬口處加注溶液也方便而且不需用鐵架臺(tái)固定。

（4）拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

①遵循單一變量原則設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。以不同材質(zhì)的半透膜為自變量，液面變化的高度差為因變量，探究不同材質(zhì)半透膜的優(yōu)缺點(diǎn)（表1）。通過對(duì)比分析，篩選出既方便又實(shí)驗(yàn)效果明顯的材料，進(jìn)行推廣。

在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)啟發(fā)學(xué)生因地制宜地尋找簡(jiǎn)單而又能說明問題的實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，凡是能夠讓學(xué)生親自觀察、探索的，應(yīng)盡量讓學(xué)生自己動(dòng)手，在“探究性學(xué)習(xí)”中培養(yǎng)他們的科學(xué)思維習(xí)慣和探索精神。

②可將清水與蔗糖互換，觀察液柱變化，也可將清水換成與漏斗內(nèi)等濃度的蔗糖溶液觀察液柱的變化。

6實(shí)驗(yàn)反思

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)拓展取材，由單一的玻璃紙改為身邊的雞蛋膜、膀胱膜、洋蔥內(nèi)表皮、海帶、腸衣、闊葉植物葉片、魚鰾等;化繁為簡(jiǎn)、優(yōu)化步驟，可以省去制作雞蛋膜以及魚鰾、腸衣的刮洗等過程。用透析膜代替，該材料面積大（大小直徑都可選擇），彈性好，不易破裂等優(yōu)點(diǎn)，而且從網(wǎng)上購(gòu)買方便價(jià)格便宜。教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試多種半透膜的透析效果，對(duì)比分析，探究既方便又實(shí)驗(yàn)效果明顯的材料，并可進(jìn)行推廣。教師可開放實(shí)驗(yàn)課，因地制宜，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所不限，時(shí)間不限，次數(shù)不限，分組實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)一匯總。另外，學(xué)生完成教科書要求之外，可以開展多角度創(chuàng)新。

該活動(dòng)能為學(xué)生提供較大的動(dòng)腦思考、動(dòng)手實(shí)踐的空間，能啟迪學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，經(jīng)歷科學(xué)探究的完整過程，相互合作、各盡所能、不斷創(chuàng)新，形成強(qiáng)烈的團(tuán)隊(duì)精神。該方案能潛移默化地增強(qiáng)學(xué)生敢于向課本挑戰(zhàn)的批判精神和質(zhì)疑精神，更大程度地釋科技創(chuàng)新活動(dòng)的深刻內(nèi)涵和真正魅力。