付静

[摘 要]“质壁分离实验”非常有利于学生对实验材料优缺点的理解和掌握，学生若在初学该实验时能从不同角度探究实验材料及处理方法并进行相关的实验改进，既能取得良好的实验效果，又能在高考中做到游刃有余，且能有效培养实验设计能力。

[关键词]实验改进； 质壁分离实验；材料；试剂；结果

[中图分类号] G633.91 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2018）17-0094-02

“教育要为学生的终身发展奠基”是教育改革的重要指导思想，新课程理念下的实验教学要着眼于以学生的全面发展为本的培养目标。在实验教学中，要将知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度的教学目标看作一个整体，利用实验教学所特有的实践功能，培养学生发现问题后自主学习、自主思考、自主判断并自主解决问题的能力，以及实事求是的科学态度和良好的合作精神。

近几年的生物高考题中，对学生实验能力的考查在逐步提升，学生只有切实掌握实验原理及实验材料、试剂、方案的选择等才能在高考中做到游刃有余。我在教学人教版高中生物必修1《分子与细胞》第四章第一节“植物细胞的吸水与失水”实验中的“质壁分离实验”时，发现该实验非常有利于学生对实验材料优缺点的理解和掌握，因此，我引导学生从不同角度探究实验材料、试剂等及其处理方法，对实验进行有效改进，从而提高学生实验设计能力。

一、实验材料方面

要达到质壁分离的实验目的，首先要弄清实验原理。当我们把成熟的植物活细胞放在对细胞无毒害作用的溶液中时，如果液泡中的细胞液浓度小于外界溶液的浓度，细胞液中的水分子就会发生渗透作用，通过原生质层扩散到外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于细胞壁比原生质层的伸缩性小，当渗透作用使植物细胞不断失水时，细胞壁就会与原生质层逐渐分离，即植物细胞发生了质壁分离。反之，植物细胞可以逐渐发生质壁分离复原，也就是说只要是成熟的植物细胞处在一定浓度的溶液中就可以构成渗透系统发生质壁分离现象。课本上采用的实验材料是紫色洋葱鳞片叶外表皮，具有明显的紫色大液泡，能方便地观察到质壁分离现象。

在实验课前，我让学生进行实验预习，让学生自主选择身边容易获得的植物材料并带到实验课上来进行实验探究。这让学生产生了极大的兴趣和参与感，他们带到实验课上的实验材料五花八门，从水果蔬菜到花草树木，应有尽有。除了课本推荐的紫色洋葱鳞片叶外表皮外，还有白色洋葱鳞片叶外表皮、洋葱根尖、菠菜叶、油麦菜叶、番茄、水绵、黑藻、紫鸭跖草叶、月季花瓣、马齿苋的紫色茎、白茉莉花瓣、柳樹叶等。我先把学生带来的实验材料按照颜色的深浅分成两大组：有色组和无色组，并组织学生讨论以这两组实验材料做实验所采用的实验方法是否不同。学生很快得出结论：要观察到无色组实验材料的质壁分离现象，需要使用对细胞无毒害作用的带有一定色彩的试剂来处理材料，这样通过观察到原生质层与细胞壁之间的空隙充满有色的外界溶液即可证明细胞发生了质壁分离。同时细心的学生还指出有色组实验材料也可以分成两种：一种是液泡内带有颜色的，如紫色洋葱鳞片叶外表皮、月季花瓣、马齿苋的紫色茎；另一种是液泡内无色，但细胞内含有叶绿体，使细胞内液泡外呈现出颜色的，这两种材料用无色的试剂（如蔗糖溶液）处理即可观察到质壁分离现象。

二、实验试剂方面

选择到合适的实验材料后，要观察到质壁分离现象还需要选择合适的试剂。能使植物细胞发生质壁分离的试剂有很多，只要对细胞没有毒害作用并保证细胞一直处于生活状态即可。课本上使用的试剂是0.3 g/mL的蔗糖溶液，但用0.3 g/mL的蔗糖溶液做分离试剂存在不足，一是蔗糖溶液渗透性差，细胞发生质壁分离的速度较慢，现象不明显；二是蔗糖溶液容易粘在显微镜的物镜镜头和载物台上，很难擦拭干净，会降低仪器的使用效果和寿命；三是蔗糖溶液中容易滋生细菌等微生物，为避免实验试剂变质而造成的浪费要现用现配，不能长期保存。我让学生联系实验原理思考有哪些生物学实验中常用的试剂可以代替蔗糖溶液，学生讨论后提出可以用乙醇、硝酸钾溶液、氯化钠溶液等做替代试剂。并且引导学生在总结出“选择试剂种类的同时要考虑试剂的浓度”的结论。试剂的浓度会影响植物细胞质壁分离的速度，试剂浓度越大，植物细胞发生质壁分离的速度越快，但试剂浓度过大，植物细胞会因失水过多而死亡，导致无法复原；而所用试剂浓度过小，会造成植物细胞不易失水，影响对质壁分离实验现象的观察。

认识到试剂的选择对实验成败的重要性后，我向学生推荐了6%的氯化钠溶液，用6%的氯化钠溶液作为质壁分离试剂来替代蔗糖溶液，不但经济实用， 能长期保存，不会因试剂变质而造成浪费，而且氯化钠溶液不容易沾在载物台和物镜镜头上，减少对实验器材的损耗；并且氯化钠溶液引起植物细胞发生质壁分离的起始时间短，现象明显，对植物细胞损害很小，不影响学生对质壁分离复原的观察。

三、实验结果方面

确定好使用的实验试剂后，按照学生选择实验材料的不同组织学生分组开展实验，并进行组间交流，分享实验成果。通过不同小组之间实验结果的比较分析， 学生发现自己选择的各种实验材料尽管效果不同， 但都能发生质壁分离现象，并得出了以下结论。

第一，水绵、黑藻材料可以直接制作装片，简单易操作， 而且借助叶绿体观察原生质层的缩小效果十分明显，很容易看到质壁分离现象。紫鸭跖草、马齿苋的表皮比洋葱鳞片叶外表皮容易撕取得多，而且细胞较大，便于观察。以上这些材料在北方随处可见，是做质壁分离实验的理想材料，被学生戏称为“最佳质壁分离之星”。

第二，实验材料不同，细胞内的含水量也不同， 使用相同浓度的氯化钠溶液所引发的质壁分离所需时间也有差别，细胞内含水量越高， 质壁分离速度越快。即使是同一种实验材料，不同部位的细胞内含水量也不尽相同，在同一片视野内观察到的细胞的质壁分离程度可能不同。

在“质壁分离实验”的探究和改进中，学生勤于思考、自主探究，充分发挥了主体作用。由于实验材料种类繁多，我让学生按材料分组实验，在提高课堂教学效率的同时让学生分工合作，使所有学生都能参与进来，培养了学生团结协作的精神和动手能力。最后根据实验现象，小组之间通过交流讨论得出相关结论，培养了学生归纳总结的能力和语言表达能力，既开阔了学生的视野， 也激发了学生的学习兴趣，达到了有效开展实验教学的目的。

综上可知，实验教学在新课程改革中起着重要的桥梁和纽带的作用。全新的实验教学模式不能只以学生死记书本知识为目标，要做到学习知识、思维训练、人格健全同步发展，即实现将三维目标融为一体的实验教学。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 赵占良.高中生物课程标准教材探究活动的设计和教学建议[J].生物学教学，2007（6）：24-26.

[2] 中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2007.

（责任编辑 黄春香）