新课标下探究学习“植物细胞吸水与失水”实验

周文娟

摘 要： 植物细胞吸水和失水实验是教材中《植物对水分和无机盐的吸收》一节的演示实验。本文尝试将该实验教学组织方式调整为活跃学生思维为主的探究式学习方式，旨在锻炼和发展学生的科学探究能力和训练学生的科学思维能力。

关键词： 探究学习 植物细胞 吸水与失水

植物细胞吸水和失水实验是教材中《植物对水分和无机盐的吸收》一节的演示实验。本实验大约需要20min的时间。对于该实验教师通常做演示实验，学生在教学过程中的思维量较小，实验效果一般，学生对实验原理的掌握也不够透彻。本文尝试将教学组织方式调整为活跃学生思维为主的探究式学习方式，旨在锻炼和发展学生的科学探究能力和训练学生的科学思维能力。

1.实验情景导入

实验情景：泡在浓盐水中的萝卜条变软变细了，说明细胞失水；泡在清水里的萝卜变硬变粗了，说明细胞吸水。

质疑聚焦：①为什么萝卜变硬就是说明它吸水，变软就是失水呢？②一定要泡在浓盐水里细胞才会失水吗？③细胞的失水和吸水会不会有极限？④动物细胞也会发生吸水和失水现象吗？⑤为什么种在盐碱地上的庄稼会“萎蔫”？通过一系列设问，引导学生从被动接收原理为主动获取信息、总结原理，积极参与实验，为后面学习植物对水分和无机盐的吸收打好基础。

2.探究实验流程

2.1探究实验介绍

教材中的演示实验只做一个定性分析，用两个烧杯（一杯杯装有清水，另一杯装有等量的盐水）各放入一个大小相同的萝卜条。过一段时间观察两个烧杯内的萝卜条，泡在浓盐水里的萝卜条软缩了，泡在清水里的萝卜条更硬挺了。

对于初中生而言，由于知识的局限性，经常会出现一些模棱两可的认识：什么是“浓度”？什么是“浓度差”？如将上面的定性实验改成定量分析或改为探究性实验，那么对植物细胞吸水、失水实验的原理分析将更具说服力。

2.2探究实验（一）

步骤1：切取6块等质量（各重为2g）的萝卜条，分别放入装有等量清水和质量分数为0.5%、1%、2%、5%、10%盐水溶液的小试管中，并将6只小试管放入一个大烧杯中（或放在试管架中），1小时后取出，用吸水纸吸干表面的水，再分别用托盘天平称其质量，探究哪种溶液和萝卜细胞液浓度最接近？由此得出什么结论[1]？

步骤2：将八年级11班的42名学生分成6个实验小组（7×6），由于完成本实验用时较长，课前应该提前将各小组用的萝卜条切好，称重好，并装入各种溶液中。经过实验统计并处理好数据，结果如下表：

由实验数据分析知：1%盐水溶液中萝卜条重2.01g，重量基本不变，可推测该盐水浓度最接近萝卜条细胞液的浓度，而在清水和0.5%盐水中的萝卜条分别吸水0.80g和0.50g；在2%盐水、5%盐水、10%盐水中的萝卜条分别失水0.40g、0.50g、0.60g。

由此得出结论：当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水；当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水。

2.3探究实验（二）

步骤1：准备甲、乙、丙三个烧杯，放入等量的蒸馏水。向乙杯内放入一小勺盐，搅拌使盐溶解，形成盐水，由此引导学生找出蒸馏水和盐水的区别，知道溶液的含义；再往丙杯中加入两小勺盐使其充分溶解，形成较浓盐水；同时指出水中溶解的盐的多少，可以用浓度的高低来表示[1]。问学生乙、丙杯内溶液哪个浓度高，加深学生对浓度含义的理解并学会区分溶液浓度。

步骤2：取三个大小相同的萝卜，各从其顶端挖一个大小一样的凹槽，分别在洞内装上等量的甲、乙、丙瓶中的液体，即蒸馏水、盐水和较浓盐水。

步骤3：在三个萝卜的凹槽中插入三根相同粗细的玻璃管（如图1）。20min后，观察玻璃管中的液面变化情况（如图2）。

根据实验现象，引导学生分析玻璃管中液面发生变化的原因，使学生进一步理解不同的溶液可以有不同的浓度。外界溶液浓度越大于细胞液浓度，细胞失水越多，从而得出结论：水流动的方向是从低浓度的溶液流向高浓度的溶液。

3.课后巩固提高

通过本课的探究式学习“植物细胞的吸水与失水”实验后，学生充分锻炼和发展了科学探究能力，主要是提出问题和分析问题的能力、小组合作探究的科学实验能力，对实验结果的分析和解释能力，运用知识解决实际问题的能力。

为了更好地使理论指导实践，帮助学生运用所学的知识解释生活中遇到的问题，教师可以在教学过程中适当注意和高中的生物学知识的衔接，同时也是为了帮助学生高中阶段继续学习生物学打好基础。

3.1红细胞的吸水和失水现象

当外界溶液的浓度比细胞质的浓度低时，细胞吸水膨胀（如图1）；当外界溶液的浓度比细胞质的浓度高时，细胞失水皱缩（如图2）；当外界溶液的浓度比细胞质的浓度相同时，水分进出细胞处于平衡状态（如图3）。

3.2洋葱表皮细胞的质壁分离现象

质壁分离：植物细胞壁与其原生质层分离的现象；质壁分离复原：质壁分离后的细胞恢复原正常形态的现象。

4.联系生活实际

理解细胞吸水失水的原理后，学生可将这一知识点进一步运用到分析实际生活中的问题，可进一步训练学生的思维能力，提高思维品质。具体问题是：根毛吸水的条件和过程是什么？盐碱地为何“烧苗”？糖拌西红柿后，盘中为何出水？将新鲜的黄瓜放在蔗糖与食醋配制成的糖醋汁液中，开始时黄瓜呈现萎缩，糖醋汁液面上升。两天后，糖醋汁液面下降，黄瓜呈现膨胀并有酸甜味道，说明腌制的黄瓜细胞内既有蔗糖分子又有醋酸分子，试分析原因等。如此学生的思维活跃度明显提高，学习生物的兴趣大大被激发。

5.教师课后反思

本节课在实验设计方面进行了改进，先让学生小组合作完成第一个实验，通过实验总结出原理，再由教师的第二个拓展实验将实验和原理整合在一起，为学生创设思维拓展的空间，最后适当引入高中生物学知识与所学知识相结合，解释生活和生产实践方面的现象，将知识运用到实际中。作为教师，整个过程始终耐心细致地引导学生如何思考、如何解决问题，消除学生容易混淆或理解不清的概念，我认为这是值得肯定和有效的地方。在细节方面，如果等量的蒸馏水中加一勺盐和两勺盐为例，将溶液浓度的高低讲透、讲深，相信学生在学习和理解细胞吸水和失水的原理方面会更快更好。另外，在联系生活实际方面，如果将“烧苗”现象讲透，点到植物会因外界浓度过高导致质壁分离时间过长而死亡，那么学生在解释腌黄瓜现象时思维会比较流畅，其中缘由也就“柳暗花明”。

参考文献：

[1]朱雷.对植物细胞吸水失水实验的分析认识.生物学教学，2006（04）.

[2]王海臣，时光.“植物细胞吸水与失水”一节的探索式教学.生物学通报，2001（06）.