舒端陽 （廣東省揭陽華僑高級中學(xué) 廣東揭陽 522000）

1 教材分析

“細(xì)胞大小對物質(zhì)運(yùn)輸?shù)挠绊憽笔歉咧猩飳W(xué)人教版必修1第6章的探究性實(shí)驗(yàn)。細(xì)胞大小是指細(xì)胞的表面積與體積之比（即相對表面積），教材中采用邊長分別為3 cm、2 cm、1 cm含有酚酞的瓊脂塊為模型，代表大小不同的細(xì)胞，并將其放入NaOH溶液中浸泡數(shù)分鐘，浸泡后將瓊脂塊取出切開，觀察比較橫切面中NaOH擴(kuò)散的深度。筆者認(rèn)為教材中的實(shí)驗(yàn)從選材和方法上都能很好地表達(dá)出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)者的意圖，但不足之處在于，首先瓊脂對于剛進(jìn)入高中的學(xué)生來說比較陌生，其次實(shí)驗(yàn)中使用的NaOH對皮膚具有腐蝕性，因此數(shù)量較多的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作時(shí)存在一定的安全隱患。

為了改進(jìn)上述問題，筆者查閱了其他版本的教材，浙教版與人教版相似，也是將含有酚酞的瓊脂塊“細(xì)胞”浸入NaOH溶液，然后觀察紅色浸潤的程度［1］；美國版高中生物學(xué)教材《Biology-Principles&Explorations》采用了逆向思維，即將含有堿性酚酞的粉紅色瓊脂塊放入白醋中，白醋遇到酚酞后紅色褪去，通過觀察瓊脂塊褪色的程度估測白醋進(jìn)入擴(kuò)散細(xì)胞的效率［2］。

2 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

受顏色反應(yīng)的啟發(fā)，利用淀粉和碘液反應(yīng)變藍(lán)的原理，將富含淀粉的馬鈴薯和糕粿切成大小不等的立方體塊，以代替教材中的瓊脂塊。糕粿是將大米磨成米漿，加熱冷卻凝固后呈白色塊狀的食物，深受潮汕地區(qū)民眾喜愛，糕粿和馬鈴薯都是本地學(xué)生日常生活中的常見食物，用其作為實(shí)驗(yàn)材料更加貼近學(xué)生生活；此外，以碘液代替NaOH，實(shí)驗(yàn)操作中安全性更高，且學(xué)生剛學(xué)過淀粉的鑒定實(shí)驗(yàn)，溫故知新，也能起到承上啟下的效果。

3 實(shí)驗(yàn)材料及方法

3.1 實(shí)驗(yàn)材料 馬鈴薯、糕粿、碘-碘化鉀溶液（碘化鉀 15 g，蒸餾水 500 mL，碘 5 g）、水果刀、尺子、燒杯、鐵架臺(tái)、酒精燈。

3.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1）學(xué)生分成A、B、C 3組，在教師指導(dǎo)下將削皮后的馬鈴薯和糕粿分別切成邊長為3 cm、2 cm和1 cm的正方體若干個(gè)。

2）考慮到馬鈴薯塊莖中的活細(xì)胞會(huì)阻止碘分子的擴(kuò)散作用，影響染色效果，取邊長為3 cm、2 cm和1 cm的正方體各3個(gè)，放入沸水中加熱10 min將細(xì)胞殺死。

3）A組學(xué)生將加熱處理過的馬鈴薯塊按照邊長3 cm、2 cm、1 cm分為3組，分別放入3個(gè)盛有碘液的燒杯中浸泡10 min、20 min和30 min。

4）B組學(xué)生按照第1組學(xué)生的方法將未經(jīng)加熱處理的馬鈴薯塊分別放入另3個(gè)盛有碘液的燒杯中浸泡 10 min、20 min和 30 min。

5）C組學(xué)生以同樣的操作方法處理切好的糕粿塊。

6）在相應(yīng)時(shí)間依次取出燒杯中的土豆塊和糕粿塊，用濾紙吸干表面殘留的碘液，用小刀將其切開，觀察藍(lán)色浸潤的程度，并用直尺測量碘液擴(kuò)散的距離。

7）為減少誤差，各組學(xué)生將上述實(shí)驗(yàn)再重復(fù)2次，取3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值，以降低誤差，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4.1 碘液擴(kuò)散率 將馬鈴薯（或糕粿）塊中變藍(lán)色的體積占相應(yīng)方塊的總體積比作為碘液擴(kuò)散率，比值越大說明物質(zhì)擴(kuò)散的程度越大，結(jié)果見表1、表2。

表1 碘液在大小不同的馬鈴薯塊和糕粿塊中的擴(kuò)散深度（單位：cm）

表2 碘液在大小不同的馬鈴薯塊和糕粿塊中的擴(kuò)散率（%）

5 分析與討論

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，碘液浸入馬鈴薯塊的效率較低，即便是加熱沸煮后的馬鈴薯塊其擴(kuò)散率也很低，很可能是馬鈴薯塊莖中組織細(xì)胞排列過于緊密，而碘分子本身分子量較大，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較好的擴(kuò)散效果較為困難（圖1）；如果將碘液浸泡時(shí)間延長，也許效果更佳，但因課堂時(shí)間有限，教學(xué)實(shí)驗(yàn)往往又要在一節(jié)課內(nèi)完成，因此筆者認(rèn)為馬鈴薯不適合作為該實(shí)驗(yàn)的材料。

圖1 擴(kuò)散效果

相較而言，糕粿的實(shí)驗(yàn)效果就比較明顯，結(jié)果顯示邊長1 cm的方塊碘液擴(kuò)散率最大，2 cm的樣品次之，3 cm的擴(kuò)散效果最差；大小相同的樣品，浸泡的時(shí)間越長（如碘液處理30 min的糕粿塊）擴(kuò)散率越大，反之越小，這些都與教材中的結(jié)論相符（圖2～圖8）。筆者認(rèn)為這很可能是因糕粿由大米碾碎制成，水稻細(xì)胞在碾碎過程中已被完全破碎，從而失去了對染料分子的選擇透過性，且水稻本身富含淀粉，因此與碘液發(fā)生顏色反應(yīng)的現(xiàn)象也會(huì)更加明顯。

圖2 剛切好未浸泡碘液的糕粿塊

圖3 浸泡10 min的糕粿塊

圖4 浸泡20 min的糕粿塊

圖5 浸泡30 min的糕粿塊

圖6 邊長1 cm的糕粿塊

圖7 邊長2 cm的糕粿塊

圖8 邊長3 cm的糕粿塊

本實(shí)驗(yàn)說明糕粿可以作為檢測“細(xì)胞大小對物質(zhì)運(yùn)輸”實(shí)驗(yàn)的材料。教材中選用的瓊脂塊學(xué)生大都感到陌生，且實(shí)驗(yàn)操作前教師要事先將瓊脂粉加熱冷凝后才能制得，操作相對繁瑣；而糕粿作為潮汕地區(qū)的常見食物，學(xué)生普遍比較熟悉，有良好的感性認(rèn)識(shí)。糕粿價(jià)格便宜，從市場買回即可直接切塊進(jìn)行染色實(shí)驗(yàn)；其次采用碘液對糕粿進(jìn)行染色，避免使用具有腐蝕性的NaOH，保證了實(shí)驗(yàn)的安全性；且通過本節(jié)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，也使學(xué)生溫習(xí)回顧了碘液使淀粉變藍(lán)的知識(shí)點(diǎn)。

但是本實(shí)驗(yàn)也存在不足，不同學(xué)生切出的糕粿塊大小各異，一定程度上影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果能使用某種機(jī)械準(zhǔn)確地切出規(guī)格不同的糕粿塊，結(jié)果會(huì)更有說服力。

6 結(jié)論

本節(jié)實(shí)驗(yàn)證明糕粿較馬鈴薯更適合作為實(shí)驗(yàn)材料。探究發(fā)現(xiàn)，切開后的糕粿塊藍(lán)色（碘液）擴(kuò)散進(jìn)去的深度基本相同，所以體積越小的糕粿塊擴(kuò)散進(jìn)去的體積占總體積的百分比越大，間接說明細(xì)胞不能無限長大，當(dāng)細(xì)胞生長到一定程度時(shí)就會(huì)進(jìn)行分裂，因?yàn)榧?xì)胞越小物質(zhì)擴(kuò)散的效率越高。

主要參考文獻(xiàn)

［1］吳相鈺，劉恩山.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書.生物學(xué)必修1：分子與細(xì)胞.杭州：浙江科學(xué)技術(shù)出版社，2012：23.

［2］Kenneth A Mason,Jonathan B Losos,Susan R Singer.Biology.9 Ed.The McGraw-Hill Company，2008.