高中生物“渗透作用实验”的探索与改进

摘 要：“渗透作用演示实验”是普通高中人教版《生物》必修一教材中，细胞主要靠渗透作用吸收水分这一重要过程，设计了渗透作用与水分的流动演示实验。通过多年教学实践对该实验进行了认真的研究探索和改进，并收到了很好的教学效果。

关键词：实验改进 半透膜 渗透作用

中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）08（c）-0028-01

1 改进背景

渗透现象是高中生物学新课程在讲述“水分子的跨膜运输”这一知识点时设置的演示实验。设计了渗透作用与水分的流动演示实验，其具体方法是：在一个长颈漏斗的漏斗口处密封上一层玻璃纸，往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入到盛有清水的烧杯中，使漏斗管内液面与烧杯中清水的液面高度相等。过一段时间，观察漏斗内液面的高度是否发生了变化。想一想，这是为什么？该实验虽然设计简单，操作方便，但是仔细分析此实验，在一些实验设计方面存在一些不足之处。其一，操作者不易向封闭的长颈漏斗内加入蔗糖溶液；其二，蔗糖溶液为透明的液体，实验现象不明显，特别是后排学生观察不到，实验效果不够理想；其三，做实验的关键材料―― 玻璃纸（又叫赛璐玢）有些中学不容易找到，以致实验不能正常进行。针对这些情况，现将该实验进行探索与改进。

2 改进后的实验过程

2.1 渗透作用的原理

渗透作用：两种不同浓度的溶液隔以半透膜（允许溶剂分子通过，不允许溶质分子通过的膜），水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象。或水分子从水势高的一方通过半透膜向水势低的一方移动的现象。

渗透现象发生的条件：（1）有半透膜；（2）半透膜两侧有浓度差。

2.2 改进方法一

2.2.1 实验材料及器材

新鲜的生鸡蛋1枚、0.4 g/ml蔗糖溶液、蒸馏水、红墨水、100 ml烧杯1个、250 ml烧杯1个、盐酸（质量分数为20%）、10 ml量筒1只、直径10 cm圆形硬纸板一个、剪刀、圆规、锥形漏斗。

2.2.2 实验步骤

（1）实验材料――半透膜的制取。

取新鲜生鸡蛋1只，先将其尖头一端戳一个直径2 cm的小孔，去掉蛋清和蛋黄，再将其钝端放入质量分数为20%盐酸液中浸泡，一段时间后，钝端已经溶去全部外壳得到卵壳膜、然后用水将鸡蛋壳内外壁洗净。

（2）圆形硬纸板加工。

先用圆规在圆形硬纸板中间画一个直径3～4 cm的圆（因鸡蛋大小而定），再用剪刀将硬纸板中间的圆形剪掉，形成一个圆形豁口，目的是使鸡蛋能够卡在圆形豁口处。距离中间圆形豁口1 cm左右再剪一个直径1 cm的左右的小圆形豁口，此口可以插入锥形漏斗颈，由此处可以向烧杯内注入蒸馏水。

（3）实验方法及其现象。

先取250 ml烧杯，杯口处放上加工好的圆形硬纸板，将制备好的鸡蛋壳卡在硬纸板中间的圆形豁口处；另一个100 ml烧杯先加入0.4 g/ml蔗糖溶液20 ml，再加入几滴红墨水并摇匀，并用量筒称量10 ml混有红墨水的蔗糖溶液；接着将10 ml混有红墨水的蔗糖溶液倒入硬纸板上的鸡蛋壳中，同时快速将锥形漏斗从另一个小圆形豁口插入，并将蒸馏水由锥形漏斗倒入烧杯，使烧杯内蒸馏水的液面与鸡蛋壳中蔗糖溶液的液面在同一水平面；10分钟后，快速将鸡蛋壳中的混有红墨水的蔗糖溶液倒入量筒，结果如图1量筒内的蔗糖溶液超过了10 ml。由此说明水分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象。

2.3 改进方法二

2.3.1 实验材料及器材

新鲜的生鸡蛋1枚、0.4 g/ml蔗糖溶液、蒸馏水、红墨水、100 ml烧杯1个、250 ml烧杯1个、铁架台一个、10 ml移液管一个、细线一根。

2.3.2 实验步骤

（1）实验材料――半透膜的制取。

取新鲜生鸡蛋1只，先将其尖头一端戳一个直径2 cm的小孔，去掉蛋清和蛋黄，再将其钝端磕开露出卵壳膜，小心将蛋壳去除（注意不要将卵壳膜弄破），获得直径4 cm左右的白色卵壳膜。（注意要使卵壳膜一直保持湿润）

（2）实验方法及其现象。

取100 ml烧杯加入0.4 g/ml蔗糖溶液20 ml，再加入几滴红墨水并摇匀，用10 ml移液管一个吸取2 ml混有红墨水的蔗糖溶液，快速用卵壳膜封住移液管口，并用细线扎紧；将移液管固定在铁架台上，在移液管下方放置一个250 ml烧杯，要求移液管下方要进入烧杯里；快速向烧杯内加入蒸馏水，并使烧杯内蒸馏水的液面与移液管内混有红墨水的蔗糖溶液的液面在同一水平面；10分钟后，结果如图2观察移液管内的液面上升了1 ml左右。由此说明水分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象。

2.4 改进实验的优点是：

取材容易，制作简单，操作方便，现象明显，解决了蔗糖溶液难加长颈漏斗和实验材料难获得的实际问题，还可以培养学生的创新意识，激发学生对生物学的学习兴趣。

3 关于实验技能

由于改进后的实验取材容易，制作简单，操作方便，所以我们可以进行学生实验。将每班学生分成两组，分别采用不同的实验方案来进行实验探究。在实验过程中，虽然操作比较简单，但是也会碰到一定的困难，例如，实验速度过于缓慢，实验效果不明显，甚至失败。剥取卵壳膜时易将卵壳膜弄破，如果用弄破的卵壳膜进行试验，试验就会失败。还有就是移液管的使用要规范，当移液后用卵壳膜封住移液管口时，如果用细线扎的不紧，同样会影响试验结果。所以要培养学生的实验操作技能和实验操作的规范性。此改进实验主要运用了一些化学实验技能，能引导学生利用化学知识解决生物学问题，培养学生知识迁移的能力。整个实验设计的改进探索过程也有利于激发学生的创新意识，培养学生的创造能力。

4 课外延伸

在半透膜材料的选择方面。选则其它替代材料有很多，如花生种皮、猪肠衣、鱼鳔等，并比较哪种材料完成此实验效果更好。分别利用质量分数为0.3 g/ml、0.5 g/ml、0.6 g/ml的蔗糖液测定渗透作用效果等。

参考文献

[1] 叶莲洁.渗透作用的探索[J].中学生物学，2005（3）：42.

[2] 潘瑞炽.植物生理学[M].高等教育出版社，2008.