科學探究之滲透作用的探究實驗

2021-03-01 水滴生物工作室

   新課程倡導學生進行探究性學習,以理性的實驗思考,培養學生的科學精神,提升學生的生物科學素養;同時在科學探究的過程中強化學生的科學實踐應用能力,在理性的思考和質疑中,培養學生的創新思維和創造能力。

   滲透作用的實驗,是為了讓學生通過分析滲透現象進而認識半透膜的作用,概括出滲透作用的概念和發生滲透作用的兩個條件。這將為後面講述動物細胞的細胞膜和植物細胞的原生質層都相當於一半透膜這一知識點打基礎。從人教版的高中必修生物第一冊到新課標高中生物必修1《分子與細胞》一直沿用。教材所用的實驗裝置如下圖:

   該實驗在教材中本身是演示實驗,但結果不明顯,不容易激發學生的學習興趣,所以把演示實驗改成了生物興趣小組的活動,來引導學生查詢資料,利用生活材料進行實驗改進並演示分享結果和感悟。

   在學生實驗前,老師們先親自動手進行實驗探究和改進,熟練掌握實驗技能,嘗試解決生成性問題,更好地為學生答疑解惑!

實驗預熱--神奇的擴散現象

滲透作用實驗探究

   先給大家介紹一下什麼是滲透作用吧。水分子(或者其他溶劑分子)通過半透膜的擴散,稱為滲透作用。

一、實驗材料及器材

      生雞蛋1枚、生花生若干、洋蔥、透析袋、0.3g/ml蔗糖溶液、蒸餾水、碘液、0.2g/ml澱粉溶液、100ml燒杯1個、250ml燒杯1個、100ml量筒1隻、剪刀、長頸漏鬥2個、膠頭滴管若干、鐵架臺、棉線

1、實驗材料--半透膜的製取

       本次實驗採用不同材料製取半透膜,用來探究不同材料的膜的通透性。

      取生雞蛋1隻,先將其尖頭一端戳一個直徑2cm的小孔,去掉蛋清和蛋黃,得卵殼膜,並將其在玻璃管一段,用細線系好待用。

      提前浸泡過夜的生花生,在尖端劃開口,用手輕輕撕開花生皮,得到較為完整的花生皮。將花生皮系在玻璃管一段,用細線系好待用。

      剝開洋蔥鱗莖,輕輕撕取洋蔥鱗片葉內表皮,將其系在長頸漏鬥一段待用。

          取透析袋,用剪刀剪開一段,系在另一長頸漏鬥底端備用。

2、實驗方法

        將實驗器材按課本圖示安裝好,漏鬥或者膠頭滴管內放入0.3g/ml蔗糖溶液,燒杯盛蒸餾水。將裝置靜置一段時間,觀察漏鬥內液面是否上升。

       澱粉遇到碘液就會變為藍色。為了讓滲透現象更加明顯,將滲透裝置進行改進:在透析袋內裝入0.2g/ml澱粉溶液,兩端封口;在燒杯內裝入滴加碘液的蒸餾水,靜置觀察燒杯或者漏鬥內溶液是否變藍,以此來探究是澱粉分子透過透析袋進入了燒杯中,還是碘分子透過透析袋進入了透析袋中。

      第一個裝置的實驗進行了一個小時未發現液面明顯上升 。經分析討論,可能的原因如下:

一、滲透實驗耗時長,短時間難以觀察到現象,尤其是現在室內溫度2-6度,溫度過低,分子運動速率極低。建議明天中午再觀察,或者將燒杯中的水換為溫水,提高分子運動的速率。

二、半透膜材料選的不好,查資料發現新鮮的雞蛋卵殼膜效果明顯,本實驗中的雞蛋已放置太長時間。透析袋孔徑較大,水分子和蔗糖分子可能都會透過,宏觀上觀察不到液面的上升現象。花生的種皮和洋蔥內表皮效果不佳。

三、實驗裝置中漏鬥和半透膜之間的密封性不好,滲透現象不明顯。

四、膠頭滴管上面沒有刻度,分頁漏鬥漏鬥處直徑大,液面上面不好觀察,可以改用有刻度的細的注射器針管再進行實驗。

      第二個改進裝置的實驗進行半小時未發現溶液變藍,原因也有多種,如溫度低、分子運動速率慢,澱粉沒有充分溶解顆粒較大等等。

五、感悟

      探究實驗重在培養學生的探究能力即熟悉科學研究的一般過程:觀察現象、發現問題、設計實驗、實施實驗、分析結果、得出結論並進行表達交流,發現問題、解決問題比單純地得到實驗結果更有價值。科學家進行科學實驗正是不斷地發現問題、解決問題,再發現問題、解決問題的過程;在失敗中總結改進,最終獲得成功,正像我們的生活一樣要不斷試誤、披荊斬棘、一路向前。

       記住實驗技能千萬條,耐心探究第一條!

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