“探究植物细胞吸水和失水”实验教学的创新设计

摘 要：对“探究植物细胞吸水和失水”这一实验教学进行了改进和创新。

关键词：实验教学；创新设计；生物

人教版新教材“探究植物细胞吸水和失水”这一探究活动和大纲版教材中“观察植物细胞的质壁分离和复原”一实验内容尽管相近，但在知识的呈现方式上有着有很大不同。后者侧重于知识的验证和实验技能的操作，在“实验原理”中将原生质层和细胞壁的特性，植物在什么样的条件下失水和吸水一一告知学生，然后让学生在实际的操作过程去验证这一原理。而新教材的这项探究侧重于让学生通过探究活动自主发现上述知识。针对于这一探究目的，本人在原教材实验的基础上做了以下改进和创新。

一、探究细胞在什么情况下失水和吸水

教材中给的是质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液和清水以观察质壁分离和复原，那么为什么给我们的浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液而非其他浓度呢？其他浓度的蔗糖溶液可以吗？0.3 g/mL的蔗糖溶液一定是发生质壁分离的最佳浓度吗？带着这些问题引导学生大胆质疑、积极思考。经过讨论，在原有实验的基础之上设计一系列不同浓度的蔗糖溶液（浓度为0.1、0.2、0.3……0.7 g/mL）进行实验，观察是否能够发生质壁分离以及发生质壁分离所需要的时间；发生质壁分离后及时置换成清水看是否能够复原及复原所需要的时间。注意和0.3 g/mL的蔗糖溶液比较以确定在什么浓度下效果最佳。

二、探究细胞壁的全透性及原生质层的选择透过性

课本实验仅探究了原生质层相当于半透膜，对其选择透过性和细胞壁的全透性并未作出探究。如何探究细胞壁的全透性及原生质层的选择透过性呢？本人在教学中也做了以下改进和创新。

1.把蔗糖溶液换成适宜浓度的红墨水

取洋葱鳞片叶内表皮细胞置于适宜浓度的红墨水溶液中，一段时间后可以观察到无色的液泡（原生质层）逐渐缩小，在原生质层和水溶液之间充满了红色的溶液，置换成清水后无色的液泡（原生质层）逐渐变大，最终发生了质壁分离的复原。由此证明了水分子和色素分子都能够穿过细胞壁，但色素分子不能够穿过原生质层，从而证明了细胞壁的全透性和原生质层的半透性。

2.把红墨水换成0.5 g/mL的KNO3溶液

取紫色洋葱鳞茎叶外表皮细胞，置于适宜浓度的KNO3溶液中，一段时间后可以观察到原生质层逐渐收缩，液泡颜色逐渐加深，发生质壁分离。继续观察可见液泡逐渐吸水变大颜色变浅，发生质壁分离的自动复原。经分析可知细胞选择性的吸收了K+、NO3-，从而证明了原生质层的选择透过性。

通过上述改进，学生在探究过程中获得了相关知识，更好地理解了质壁分离和复原的条件，细胞壁的全透性和原生质层的选择透过性！

（作者单位 安徽省宣城中学）