談高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)-植物細(xì)胞的失水和吸水

談高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)——植物細(xì)胞的失水和吸水廣西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院廣西壯族自治區(qū)桂林市541001摘要比較、分析多位學(xué)者關(guān)于“植物細(xì)胞的失水和吸水”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方案和教學(xué)設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)材料、試劑及方法等方面的改進(jìn)進(jìn)行綜述，并在此基礎(chǔ)上，分析目前關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的開展形式進(jìn)行研究。關(guān)鍵詞植物細(xì)胞失水和吸水實(shí)驗(yàn)改進(jìn)開展形式“植物細(xì)胞的失水和吸水”實(shí)驗(yàn)學(xué)生步入高中后接觸到的第一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的開展，有助于學(xué)生理解“原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜”的概念及植物細(xì)胞發(fā)生滲透作用的原理，對(duì)落實(shí)生物學(xué)科核心素養(yǎng)中的“科學(xué)探究”與“科學(xué)思維”有著重要作用。但實(shí)際教學(xué)中，常出現(xiàn)材料取材不易、探究?jī)?nèi)容單一及學(xué)生理解不夠透徹等問(wèn)題。該如何改進(jìn)該實(shí)驗(yàn)、解決這些問(wèn)題呢？筆者將通過(guò)閱讀諸多學(xué)者對(duì)該實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與優(yōu)化，從實(shí)驗(yàn)材料、試劑及方法三方面進(jìn)行比較分析，試圖在此基礎(chǔ)上，提出該實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方法；并分析該實(shí)驗(yàn)的開展形式。1實(shí)驗(yàn)改進(jìn)研究1.1實(shí)驗(yàn)材料的選擇本實(shí)驗(yàn)的材料選擇上應(yīng)考慮材料是否滿足易取、廉價(jià)、處理簡(jiǎn)便、處理后現(xiàn)象明顯等要求。不少學(xué)者針對(duì)教材提供的材料不足，提出了不同的改進(jìn)方法，主要有以下：表1實(shí)驗(yàn)材料改進(jìn)教材實(shí)驗(yàn)材料不足改進(jìn)方法改進(jìn)后優(yōu)點(diǎn)文獻(xiàn)作者現(xiàn)象不明顯，材料不易撕取選用放置四天左右液泡產(chǎn)生顏色的洋蔥內(nèi)表皮細(xì)胞細(xì)胞大，易撕取張主權(quán)等[1]選用剛毛藻、水綿、墻蘚等細(xì)胞、液泡大，不需撕取，且對(duì)外界溶液濃度敏感譚慧慧等[2]實(shí)驗(yàn)不能直觀看到原生質(zhì)層選用黑藻，并引入紅墨水或品紅溶液能直觀觀察到實(shí)驗(yàn)中植物細(xì)胞的變化及原生質(zhì)層結(jié)構(gòu)金術(shù)超[3]張主權(quán)等選用的材料是放置四天左右液泡產(chǎn)生顏色的洋蔥內(nèi)表皮細(xì)胞，采用的試劑3%NaCl溶液加無(wú)法進(jìn)入活細(xì)胞的色素，即使液泡無(wú)色，觀察到的現(xiàn)象也很明顯，所以筆者認(rèn)為這種選材方法不可取。譚慧慧等選擇的剛毛藻、水綿和金術(shù)超選用的黑藻，這些材料都易取材，可直接夾取部分制作裝片，省了撕取表皮的麻煩，且可利用這些材料的葉綠體集中在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中并處于細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)、液泡膜的外側(cè)的特點(diǎn)，引入品紅溶液或其他無(wú)法進(jìn)入活細(xì)胞的色素溶液，可在顯微鏡下觀察到細(xì)胞壁內(nèi)由外向內(nèi)依次三道不同顏色的界限，從而突破學(xué)生理解原生質(zhì)層結(jié)構(gòu)在物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞作用的難點(diǎn)，這種選材是值得推廣的。1.2實(shí)驗(yàn)試劑的選擇教材中提供的試劑是0.3g/mL蔗糖溶液，有一定的粘稠性，雖能達(dá)到實(shí)驗(yàn)效果，但可能對(duì)顯微鏡造成破壞，且起效果的時(shí)間也較長(zhǎng)。因此，不少學(xué)者提出用NaCl溶液代替蔗糖溶液，使得反應(yīng)更快、現(xiàn)象更明顯。對(duì)于NaCl溶液濃度的選擇，不同學(xué)者有不同的看法，如張主權(quán)等選擇了3%（即0.3g/mL）NaCl溶液，譚慧慧等選擇了0.05g/mLNaCl溶液。能否發(fā)生質(zhì)壁分離取決于膜兩側(cè)是否存在濃度差，經(jīng)計(jì)算，0.05g/mLNaCl溶液與教材中0.3g/mL蔗糖溶液的物質(zhì)的量相同，因此筆者認(rèn)為只需配置0.05g/mLNaCl溶液即可。1.3實(shí)驗(yàn)方法的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方法優(yōu)化是在教材對(duì)本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，針對(duì)現(xiàn)實(shí)存在的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，以獲得良好的實(shí)驗(yàn)效果，具體如表2。林葉敏是在采用紫色洋蔥上表皮做實(shí)驗(yàn)材料的基礎(chǔ)上，針對(duì)存在的難撕取問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)；而金術(shù)超則直接改變實(shí)驗(yàn)材料；張主權(quán)等注意到教材中關(guān)于本實(shí)驗(yàn)缺少對(duì)照組；程晨則通過(guò)“蘿卜復(fù)位實(shí)驗(yàn)”突破了學(xué)生理解細(xì)胞原生質(zhì)層伸的縮性大于細(xì)胞壁的難點(diǎn)。這些實(shí)驗(yàn)優(yōu)化方法都值得我們合理地運(yùn)用到教學(xué)實(shí)際中去，將本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)地更加完善。表2實(shí)驗(yàn)方法優(yōu)化教材實(shí)驗(yàn)不足改進(jìn)措施改進(jìn)后優(yōu)點(diǎn)文獻(xiàn)作者實(shí)驗(yàn)材料不易撕取從邊緣斜撕較易撕取林葉敏[5]缺少對(duì)照實(shí)驗(yàn)將稀鹽酸處理的洋蔥按原實(shí)驗(yàn)操作，設(shè)置對(duì)照組更好了解質(zhì)壁分離的條件：細(xì)胞必須是活細(xì)胞張主權(quán)等[1]不能直觀呈現(xiàn)原生質(zhì)層的存在選用黑藻，并引入紅墨水或品紅溶液直觀觀察到植物細(xì)胞吸水與失水后的變化及原生質(zhì)層結(jié)構(gòu)金術(shù)超[3]難以驗(yàn)證細(xì)胞壁的伸縮性在原實(shí)驗(yàn)前加入輔助實(shí)驗(yàn)——蘿卜復(fù)位實(shí)驗(yàn)利于理解細(xì)胞壁的伸縮性程晨[5]2實(shí)驗(yàn)開展方式分析2.1實(shí)驗(yàn)開展方式從大量文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)者對(duì)該實(shí)驗(yàn)的開展方式主要分兩大類：一是收集實(shí)驗(yàn)課后學(xué)生的疑惑，提出探究課題，進(jìn)行再探究，如曾凡偉等[6]。此類關(guān)注到學(xué)生做實(shí)驗(yàn)后常提出一些教材實(shí)驗(yàn)所不能解決問(wèn)題的現(xiàn)象，試圖通過(guò)開展相關(guān)探究，解決學(xué)生的疑問(wèn)。二是以新課的形式，在教材的基礎(chǔ)上，增加實(shí)驗(yàn)探究?jī)?nèi)容（其內(nèi)容與上類的一些課題相同）或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)材料、試劑等，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如林葉敏[4]。這類試圖在實(shí)驗(yàn)優(yōu)化和學(xué)生需要之間做出權(quán)衡，以提高實(shí)驗(yàn)課的效率，如增加探究?jī)?nèi)容更多地考慮到學(xué)生的疑惑與需要。2.2分析與討論本實(shí)驗(yàn)有兩種類型的開展方式，主要原因有：（1）教材對(duì)本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，不能很好地滿足學(xué)生的需要。根據(jù)教材和教參對(duì)本實(shí)驗(yàn)的安排和建議，學(xué)生在上完實(shí)驗(yàn)課后，仍對(duì)一些知識(shí)概念理解不透，這促使教師增加探究?jī)?nèi)容以解答學(xué)生的疑惑。（2）僅按教材進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不能較好地滿足培養(yǎng)學(xué)生能力的需求。學(xué)生的科學(xué)探究能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力是生物課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本實(shí)驗(yàn)的考察內(nèi)容，而僅按照教材安排進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在鍛煉學(xué)生這些方面的能力上是不足的，這要求教師要適當(dāng)修改教材的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。（3）本實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間較長(zhǎng)。這要求教師對(duì)本實(shí)驗(yàn)的材料、試劑的等進(jìn)行改進(jìn)，以縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間或深入探究、延伸至課后。綜合以上3點(diǎn)，依據(jù)現(xiàn)實(shí)情況，教師對(duì)本實(shí)驗(yàn)的開展有不同的形式。另外，王超等根據(jù)一些學(xué)校缺乏專業(yè)的生物實(shí)驗(yàn)室、教師精力不足等困難，提出虛擬實(shí)驗(yàn)的方式，對(duì)本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)[11]。在實(shí)際教學(xué)中，無(wú)論對(duì)本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法的探索或開展方式的選擇如何，都應(yīng)與學(xué)生需要、教學(xué)安排、當(dāng)?shù)刭Y源相適應(yīng)。參考文獻(xiàn)：[1]張主權(quán),伍巍華.“植物細(xì)胞的吸水和失水”實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步改良[J].高考,2020(20):46.[2]譚慧慧,王超.植物細(xì)胞吸水和失水實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器,2020,37(Z1):60.[3]金術(shù)超.植物細(xì)胞吸水與失水實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器,2020,37(04):38-39.[4]林葉敏.“植物細(xì)胞的吸水和失水”探究實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器,2010(S2):76.[5]程晨.“植物細(xì)胞的失水和吸水”輔助實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與反思[J].中學(xué)生物教學(xué),2019(20):44-45.[6]曾凡偉,李坊貞.“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例及反思[J].中學(xué)生物學(xué),2016(06):53-54.[7]陳亮,郭巖麗.“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新、不足與展望[J].中學(xué)生物學(xué),2017,33(02):40-42.[8]李新,張鋒.“植物細(xì)胞的吸水和失水”實(shí)驗(yà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