崔海強

摘 ?要 在初中生物教材中，質(zhì)壁分離與復(fù)原是一個經(jīng)典的實驗，教材中的實驗是利用洋蔥內(nèi)表皮進行質(zhì)壁分離實驗，但實驗效果難以令人滿意。結(jié)合教學(xué)實踐，提出改進措施。

關(guān)鍵詞 初中生物;質(zhì)壁分離;實驗教學(xué);洋蔥;核心素養(yǎng)

中圖分類號：G633.91 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）15-0119-03

0 ?前言

質(zhì)壁分離作為學(xué)生在初中階段學(xué)習(xí)的一個比較具有代表性的生物實驗，目前不同版本的教材推薦的實驗材料大都是使用洋蔥鱗片葉外表皮細胞。這樣的實驗材料選取的確具有其特有的優(yōu)勢，如無須染色;但也有一定的缺陷，如葉肉細胞容易被黏附、撕取困難等。為確保實驗順利進行，今后在進行該實驗教學(xué)時，教師能夠不斷對實驗作出優(yōu)化改進十分必要。

1 ?利用洋蔥內(nèi)表皮改進質(zhì)壁分離實驗介紹

1.1 ?改進背景

細胞是生物的最小單位，學(xué)習(xí)認識了解動物細胞和植物細胞是初中生物教學(xué)的重要內(nèi)容。質(zhì)壁分離是植物細胞液泡失水后產(chǎn)生的原生質(zhì)層與細胞壁分離的現(xiàn)象。在初中生物教學(xué)中，質(zhì)壁分離實驗學(xué)習(xí)的重要地位是不言而喻的，是幫助學(xué)生認識植物細胞本質(zhì)奧秘的關(guān)鍵?，F(xiàn)下各版本教材中對于質(zhì)壁分離實驗大都要求使用洋蔥外表皮細胞進行，這是因為洋蔥外表皮含有明顯的液泡，洋蔥外表皮細胞無須染色，可以觀看到明顯的實驗現(xiàn)象。但利用洋蔥外表皮進行質(zhì)壁分離實驗的缺陷也是非常明顯的，如不易撕取、易黏附葉肉細胞等。對此，有很多教師提出實驗改進方案，多是通過選用其他植物替代洋蔥，如用黃絲藻、苔蘚葉、鴨趾草、苔蘚葉、黑藻葉等植物細胞替代洋蔥細胞，實踐證明，的確可以實現(xiàn)更好的實驗效果[1]。然而，洋蔥作為一種最常見的實驗材料，現(xiàn)下初、高中各版本生物教材實驗很多涉及洋蔥材料的應(yīng)用，具有其他植物不具備的普適性。雖然在質(zhì)壁分離實驗中可以使用其他植物替代洋蔥，但不能保證這些植物在其他實驗中也具有適用性。因此，若是能夠在不改變實驗材料（洋蔥）的基礎(chǔ)上，更好地完成質(zhì)壁分離實驗，并以同一植物（洋蔥）的不同細胞開展多樣的實驗探究，最終所能夠獲得的實驗價值是替換材料實驗不可比擬的。基于此，筆者對如何利用洋蔥內(nèi)表皮改進質(zhì)壁分離實驗進行深入的探索研究。

1.2 ?改進思路

各版本初中生物教材中都是推薦用洋蔥的外表皮細胞進行質(zhì)壁分離實驗，而本次進行的實驗改進研究中，筆者嘗試利用洋蔥內(nèi)表皮細胞進行實驗。雖然相比洋蔥外表皮細胞，洋蔥內(nèi)表皮細胞液泡沒有顏色，不易觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象，但若是能夠?qū)ρ笫[內(nèi)表皮細胞進行染色處理，就可以解決觀察現(xiàn)象不明顯的問題。在染色劑的選擇方面，筆者閱讀參考大量文獻資料，最開始運用碘液對材料進行染色，但在實驗過程中存在一個問題，即洋蔥細胞用碘液染色后，外部和內(nèi)部都呈現(xiàn)出淺黃色，且對原生質(zhì)層位置不易分辨。筆者在一籌莫展之時，無意之中觀看到江蘇省高考試卷中的一道實驗題目，該題目在實驗過程中對洋蔥內(nèi)表皮細胞使用中性紅溶液和胭脂紅溶液染色，這給予筆者極大的啟示。同時，通過進一步查詢資料，筆者發(fā)現(xiàn)，作為一種可食用色素，胭脂紅的特點是不會滲入細胞膜，且不溶于脂質(zhì)，用該染料對實驗材料進行染色，可以將原生質(zhì)層與洋蔥內(nèi)表皮細胞壁進行染色，使其成為紅色。而作為一種活體常見染料，中性紅在微堿性或中性環(huán)境中可被植物活細胞大量吸收，并可以進入植物細胞的液泡之中，分離出大量陽離子，從而使植物細胞液泡呈紅色，而植物細胞的原生質(zhì)層及細胞壁卻不會著色。

基于此，在實驗過程中可以對實驗進行改進，在明確了對洋蔥內(nèi)表皮染色后，可以通過中性紅溶液和胭脂紅溶液的使用來完成，并通過質(zhì)壁分離實驗來改進實驗思路。同時，考慮到本次實驗使用染色劑的特殊性，若是采用常規(guī)的引流法染色（在蓋玻片一側(cè)滴加試劑，另一側(cè)用吸水紙吸收試劑），勢必會造成整個裝片都被染液浸滿，而這會對實驗觀察造成影響，因此，在本次實驗中可以將切下的內(nèi)表皮細胞在盛有染色液的燒杯中進行浸泡染色，即用浸泡實驗法代替引流實驗法，并在染色完成后在清水燒杯之中洗凈。

2 ?利用洋蔥內(nèi)表皮改進質(zhì)壁分離實驗方法

2.1 ?實驗所需器材

實驗所需器材包括顯微鏡、培養(yǎng)皿、吸水紙、蓋玻片、載玻片、燒杯、鑷子、刀片、75 mg/ml胭脂紅溶液、0.3 mg/

ml中性紅溶液、0.3 mg/ml蔗糖溶液、水、洋蔥。

2.2 ?實驗過程

1）在預(yù)先備好的洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮上用刀片進行切割，切出“#”字，并利用鑷子沿刀口摘取一片洋蔥的內(nèi)表皮。

2）將切下的洋蔥內(nèi)表皮細胞切片分別浸入盛有胭脂紅溶液（75 mg/ml）和中性紅溶液（0.3 mg/ml）的燒杯中浸泡染色，浸泡時間5～10 min;完全染色后，將洋蔥內(nèi)表皮細胞切片用鑷子取出，并將其放入盛有清水的燒杯中洗去浮色。

3）將染色后的洋蔥內(nèi)表皮細胞在載玻片上放置，然后將4～5滴清水滴入載玻片，用鑷子將洋蔥內(nèi)表皮的一端夾住，將其向內(nèi)卷的一面反扣，并將其緩緩鋪在水中，然后用蓋玻片蓋在上面，使用吸水紙將多余的水吸去。

4）制片完畢后即可進行質(zhì)壁分離及復(fù)原實驗，即將

0.3 mg/ml的蔗糖溶液在蓋玻片的一側(cè)滴入，并用吸水紙在另一側(cè)進行引流，直到蓋玻片下有蔗糖溶液慢慢融入，再經(jīng)過3～4 min就可以將裝片放到顯微鏡下進行觀察[2]。

5）讓學(xué)生使用手中的顯微鏡對裝有染色洋蔥內(nèi)表皮細胞的裝片進行觀察，并將觀看到的實驗現(xiàn)象記錄下來;觀看完畢，再將清水在裝片的一側(cè)滴入，用吸水紙吸出蔗糖溶液，直到清水完全滲透細胞;等待3～4 min，再讓學(xué)生用手中的顯微鏡進行觀察，對比兩次實驗現(xiàn)象的變化。

2.3 ?實驗結(jié)果

滴加蔗糖溶液3～4 min后，通過顯微鏡可以明顯發(fā)現(xiàn)洋蔥內(nèi)表皮細胞發(fā)生質(zhì)壁分離的現(xiàn)象，其中圖1所示為胭脂紅染色細胞觀看到的質(zhì)壁分離現(xiàn)象，圖2所示為中性紅染色細胞觀看到的質(zhì)壁分離現(xiàn)象。而在洋蔥內(nèi)表皮細胞發(fā)生質(zhì)壁分離后，在重新引入清水3～4 min后，可觀察到發(fā)生質(zhì)壁分離的洋蔥內(nèi)表皮細胞會再次復(fù)原。

2.4 ?注意事項

在本次利用洋蔥內(nèi)表皮改進質(zhì)壁分離實驗中，若想實現(xiàn)理想的實驗效果，有三個方面的操作事項需要注意。

一是利用洋蔥內(nèi)表皮細胞進行質(zhì)壁分離實驗，制片是十分重要的一個實驗環(huán)節(jié)。為確保制片順利，在對洋蔥內(nèi)表皮用刀片進行切取的過程中應(yīng)確保面積不要過大，最好在1 cm2左右，這樣的取片大小可為后續(xù)的制片工作創(chuàng)造很大的便利。

二是在使用浸泡法對洋蔥內(nèi)表皮細胞進行染色時，由于浸潤后處理的洋蔥內(nèi)表皮細胞經(jīng)常會出現(xiàn)卷曲，因此在制片過程中一定要在載玻片上滴加幾滴清水，并使用鑷子將洋蔥內(nèi)表皮細胞按入水滴中，這樣再將洋蔥內(nèi)表皮細胞鋪開后，就可以清晰看到實驗現(xiàn)象。

三是本次實驗時間不宜過長，無論是質(zhì)壁分離實驗現(xiàn)象觀察，還是質(zhì)壁復(fù)原實驗現(xiàn)象觀察，都應(yīng)該在3～4 min內(nèi)完成。若是時間過長，就無法觀測到有效的實驗現(xiàn)象。

3 ?利用洋蔥內(nèi)表皮改進質(zhì)壁分離實驗教學(xué)原理方法的應(yīng)用

本次利用洋蔥內(nèi)表皮細胞改進質(zhì)壁分離實驗的原理方法，不僅可以在初中“植物細胞”課程教學(xué)中應(yīng)用，還可以在其他用洋蔥作為實驗器材的實驗中應(yīng)用。下面列舉幾個例子作出說明。

3.1 ?在植物細胞吸水失水實驗中應(yīng)用

在蘇教版初中生物教材“植物生長需要水和無機鹽”一課中，涉及植物細胞失水吸水實驗，這是一個很重要的實驗。通過對該實驗的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解原生質(zhì)層與細胞壁分離，細胞溶液濃度與外界溶液濃度之間的關(guān)系，從而解釋植物生長中需要水和無機鹽這一自然現(xiàn)象。而在這一實驗中，洋蔥就是主要的實驗材料。很顯然，相比較傳統(tǒng)教材中介紹的實驗方式，本文提出的利用洋蔥內(nèi)表皮細胞染色的實驗方案，便于學(xué)生對外界環(huán)境中植物細胞吸水和失水的狀態(tài)過程進行觀察，學(xué)生可觀察到更加清晰的實驗現(xiàn)象，進而對外界溶液濃度對植物細胞失水吸水的影響產(chǎn)生更加深入的理解與認識。

3.2 ?在質(zhì)壁分離及復(fù)原實驗中應(yīng)用

質(zhì)壁分離實驗不僅是初中生物教學(xué)中的重要內(nèi)容，在高中階段學(xué)生還會進一步深入學(xué)習(xí)質(zhì)壁分離復(fù)原這一生物知識。筆者通過查詢各版本高中教材，發(fā)現(xiàn)洋蔥外表皮細胞依然是該實驗的主要實驗材料，若能夠?qū)⒈敬螌嶒灨倪M原理方法應(yīng)用到高中相關(guān)生物知識中的教學(xué)中，并啟發(fā)學(xué)生對比兩種實驗方案，學(xué)生會在這個過程中更好地認識細胞膜選擇透過性知識，從不同層面對細胞內(nèi)部和外部均被染色的成因進行分析，以此激發(fā)知識探索意識，提高生物核心素養(yǎng)。

3.3 ?在探究性學(xué)習(xí)中應(yīng)用

筆者認為，本文提出的利用洋蔥內(nèi)表皮改進質(zhì)壁分離實驗的原理方法，不僅在現(xiàn)有的教材實驗中具有一定的應(yīng)用價值，還可以將其廣泛地應(yīng)用于校本課程及相關(guān)研究性學(xué)習(xí)課程之中。例如：教師可以組織學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)，為學(xué)生提供多種染色劑，并告知學(xué)生差異化的制片方式和染色方式，引導(dǎo)學(xué)生思考不同的質(zhì)壁分離現(xiàn)象與不同染色劑的關(guān)系，然后讓學(xué)生自主對染色劑的選用原因、原理作出說明。這樣的探究實驗對提升學(xué)生探究能力是很有幫助的。顯然，在該實驗探究中需要制備大量臨時的玻片標本，而相比利用洋蔥外表皮細胞制作玻片，利用洋蔥內(nèi)表皮制作玻片具有更易撕取的特點，在短時間內(nèi)就可以完成大量的細胞裝片制作，這樣就為學(xué)生的實驗探究節(jié)省了時間，同時可以有效避免使用不同植物鱗片材料所帶來的研究誤差。因此，在探究性學(xué)習(xí)中，本次實驗提出的實驗改進研究方法也是非常適用的。

4 ?總結(jié)

以往教材中推薦的質(zhì)壁分離實驗方法主要是利用洋蔥外表皮細胞進行實驗，但實驗存在撕取困難、易黏附葉肉細胞等問題。本次實驗改進中嘗試利用洋蔥內(nèi)表面細胞通過浸泡法使用胭脂紅溶液和中性紅溶液進行染色，實驗結(jié)果證明，觀測效果非常清晰。因此，筆者建議將此種改進實驗原理方法在今后的初中生物教學(xué)中廣泛應(yīng)用。

參考文獻

[1]邱俊杰，張璇.利用洋蔥內(nèi)表皮改進質(zhì)壁分離實驗[J].實驗教學(xué)與儀器，2020，37（Z1）：58-59.

[2]陳瀟瀟，梁世仰.“觀察洋蔥表皮細胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原”的實驗改進[J].中學(xué)生物學(xué)，2020，36（4）：39-40.