付靜

[摘 要]“質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)”非常有利于學(xué)生對實(shí)驗(yàn)材料優(yōu)缺點(diǎn)的理解和掌握，學(xué)生若在初學(xué)該實(shí)驗(yàn)時(shí)能從不同角度探究實(shí)驗(yàn)材料及處理方法并進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，既能取得良好的實(shí)驗(yàn)效果，又能在高考中做到游刃有余，且能有效培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。

[關(guān)鍵詞]實(shí)驗(yàn)改進(jìn)； 質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)；材料；試劑；結(jié)果

[中圖分類號] G633.91 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-6058（2018）17-0094-02

“教育要為學(xué)生的終身發(fā)展奠基”是教育改革的重要指導(dǎo)思想，新課程理念下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要著眼于以學(xué)生的全面發(fā)展為本的培養(yǎng)目標(biāo)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要將知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀三個(gè)維度的教學(xué)目標(biāo)看作一個(gè)整體，利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)所特有的實(shí)踐功能，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題后自主學(xué)習(xí)、自主思考、自主判斷并自主解決問題的能力，以及實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和良好的合作精神。

近幾年的生物高考題中，對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾樵谥鸩教嵘瑢W(xué)生只有切實(shí)掌握實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)材料、試劑、方案的選擇等才能在高考中做到游刃有余。我在教學(xué)人教版高中生物必修1《分子與細(xì)胞》第四章第一節(jié)“植物細(xì)胞的吸水與失水”實(shí)驗(yàn)中的“質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)”時(shí)，發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)非常有利于學(xué)生對實(shí)驗(yàn)材料優(yōu)缺點(diǎn)的理解和掌握，因此，我引導(dǎo)學(xué)生從不同角度探究實(shí)驗(yàn)材料、試劑等及其處理方法，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有效改進(jìn)，從而提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。

一、實(shí)驗(yàn)材料方面

要達(dá)到質(zhì)壁分離的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模紫纫鍖?shí)驗(yàn)原理。當(dāng)我們把成熟的植物活細(xì)胞放在對細(xì)胞無毒害作用的溶液中時(shí)，如果液泡中的細(xì)胞液濃度小于外界溶液的濃度，細(xì)胞液中的水分子就會發(fā)生滲透作用，通過原生質(zhì)層擴(kuò)散到外界溶液中，使細(xì)胞壁和原生質(zhì)層都出現(xiàn)一定程度的收縮。由于細(xì)胞壁比原生質(zhì)層的伸縮性小，當(dāng)滲透作用使植物細(xì)胞不斷失水時(shí)，細(xì)胞壁就會與原生質(zhì)層逐漸分離，即植物細(xì)胞發(fā)生了質(zhì)壁分離。反之，植物細(xì)胞可以逐漸發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原，也就是說只要是成熟的植物細(xì)胞處在一定濃度的溶液中就可以構(gòu)成滲透系統(tǒng)發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。課本上采用的實(shí)驗(yàn)材料是紫色洋蔥鱗片葉外表皮，具有明顯的紫色大液泡，能方便地觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象。

在實(shí)驗(yàn)課前，我讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，讓學(xué)生自主選擇身邊容易獲得的植物材料并帶到實(shí)驗(yàn)課上來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。這讓學(xué)生產(chǎn)生了極大的興趣和參與感，他們帶到實(shí)驗(yàn)課上的實(shí)驗(yàn)材料五花八門，從水果蔬菜到花草樹木，應(yīng)有盡有。除了課本推薦的紫色洋蔥鱗片葉外表皮外，還有白色洋蔥鱗片葉外表皮、洋蔥根尖、菠菜葉、油麥菜葉、番茄、水綿、黑藻、紫鴨跖草葉、月季花瓣、馬齒莧的紫色莖、白茉莉花瓣、柳樹葉等。我先把學(xué)生帶來的實(shí)驗(yàn)材料按照顏色的深淺分成兩大組：有色組和無色組，并組織學(xué)生討論以這兩組實(shí)驗(yàn)材料做實(shí)驗(yàn)所采用的實(shí)驗(yàn)方法是否不同。學(xué)生很快得出結(jié)論：要觀察到無色組實(shí)驗(yàn)材料的質(zhì)壁分離現(xiàn)象，需要使用對細(xì)胞無毒害作用的帶有一定色彩的試劑來處理材料，這樣通過觀察到原生質(zhì)層與細(xì)胞壁之間的空隙充滿有色的外界溶液即可證明細(xì)胞發(fā)生了質(zhì)壁分離。同時(shí)細(xì)心的學(xué)生還指出有色組實(shí)驗(yàn)材料也可以分成兩種：一種是液泡內(nèi)帶有顏色的，如紫色洋蔥鱗片葉外表皮、月季花瓣、馬齒莧的紫色莖；另一種是液泡內(nèi)無色，但細(xì)胞內(nèi)含有葉綠體，使細(xì)胞內(nèi)液泡外呈現(xiàn)出顏色的，這兩種材料用無色的試劑（如蔗糖溶液）處理即可觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象。

二、實(shí)驗(yàn)試劑方面

選擇到合適的實(shí)驗(yàn)材料后，要觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象還需要選擇合適的試劑。能使植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的試劑有很多，只要對細(xì)胞沒有毒害作用并保證細(xì)胞一直處于生活狀態(tài)即可。課本上使用的試劑是0.3 g/mL的蔗糖溶液，但用0.3 g/mL的蔗糖溶液做分離試劑存在不足，一是蔗糖溶液滲透性差，細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的速度較慢，現(xiàn)象不明顯；二是蔗糖溶液容易粘在顯微鏡的物鏡鏡頭和載物臺上，很難擦拭干凈，會降低儀器的使用效果和壽命；三是蔗糖溶液中容易滋生細(xì)菌等微生物，為避免實(shí)驗(yàn)試劑變質(zhì)而造成的浪費(fèi)要現(xiàn)用現(xiàn)配，不能長期保存。我讓學(xué)生聯(lián)系實(shí)驗(yàn)原理思考有哪些生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的試劑可以代替蔗糖溶液，學(xué)生討論后提出可以用乙醇、硝酸鉀溶液、氯化鈉溶液等做替代試劑。并且引導(dǎo)學(xué)生在總結(jié)出“選擇試劑種類的同時(shí)要考慮試劑的濃度”的結(jié)論。試劑的濃度會影響植物細(xì)胞質(zhì)壁分離的速度，試劑濃度越大，植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的速度越快，但試劑濃度過大，植物細(xì)胞會因失水過多而死亡，導(dǎo)致無法復(fù)原；而所用試劑濃度過小，會造成植物細(xì)胞不易失水，影響對質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察。

認(rèn)識到試劑的選擇對實(shí)驗(yàn)成敗的重要性后，我向?qū)W生推薦了6%的氯化鈉溶液，用6%的氯化鈉溶液作為質(zhì)壁分離試劑來替代蔗糖溶液，不但經(jīng)濟(jì)實(shí)用， 能長期保存，不會因試劑變質(zhì)而造成浪費(fèi)，而且氯化鈉溶液不容易沾在載物臺和物鏡鏡頭上，減少對實(shí)驗(yàn)器材的損耗；并且氯化鈉溶液引起植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的起始時(shí)間短，現(xiàn)象明顯，對植物細(xì)胞損害很小，不影響學(xué)生對質(zhì)壁分離復(fù)原的觀察。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果方面

確定好使用的實(shí)驗(yàn)試劑后，按照學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)材料的不同組織學(xué)生分組開展實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行組間交流，分享實(shí)驗(yàn)成果。通過不同小組之間實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較分析， 學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己選擇的各種實(shí)驗(yàn)材料盡管效果不同， 但都能發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，并得出了以下結(jié)論。

第一，水綿、黑藻材料可以直接制作裝片，簡單易操作， 而且借助葉綠體觀察原生質(zhì)層的縮小效果十分明顯，很容易看到質(zhì)壁分離現(xiàn)象。紫鴨跖草、馬齒莧的表皮比洋蔥鱗片葉外表皮容易撕取得多，而且細(xì)胞較大，便于觀察。以上這些材料在北方隨處可見，是做質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)的理想材料，被學(xué)生戲稱為“最佳質(zhì)壁分離之星”。

第二，實(shí)驗(yàn)材料不同，細(xì)胞內(nèi)的含水量也不同， 使用相同濃度的氯化鈉溶液所引發(fā)的質(zhì)壁分離所需時(shí)間也有差別，細(xì)胞內(nèi)含水量越高， 質(zhì)壁分離速度越快。即使是同一種實(shí)驗(yàn)材料，不同部位的細(xì)胞內(nèi)含水量也不盡相同，在同一片視野內(nèi)觀察到的細(xì)胞的質(zhì)壁分離程度可能不同。

在“質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)”的探究和改進(jìn)中，學(xué)生勤于思考、自主探究，充分發(fā)揮了主體作用。由于實(shí)驗(yàn)材料種類繁多，我讓學(xué)生按材料分組實(shí)驗(yàn)，在提高課堂教學(xué)效率的同時(shí)讓學(xué)生分工合作，使所有學(xué)生都能參與進(jìn)來，培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神和動手能力。最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，小組之間通過交流討論得出相關(guān)結(jié)論，培養(yǎng)了學(xué)生歸納總結(jié)的能力和語言表達(dá)能力，既開闊了學(xué)生的視野， 也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到了有效開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。

綜上可知，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在新課程改革中起著重要的橋梁和紐帶的作用。全新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不能只以學(xué)生死記書本知識為目標(biāo)，要做到學(xué)習(xí)知識、思維訓(xùn)練、人格健全同步發(fā)展，即實(shí)現(xiàn)將三維目標(biāo)融為一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 趙占良.高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)教材探究活動的設(shè)計(jì)和教學(xué)建議[J].生物學(xué)教學(xué)，2007（6）：24-26.

[2] 中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[S].北京：人民教育出版社，2007.

（責(zé)任編輯 黃春香）