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“细胞大小与物质运输的关系”实验改进探究

2019-11-08邹混

求知导刊 2019年28期
关键词:实验改进

摘 要:“细胞大小与物质运输的关系”是人教版高中生物教材必修一的新课标实验,我们应从改进实验的材料出发,寻找更合适的实验材料,以提高实验的可操作性,使实验效果更明显。本文通过调节PH酸碱度改进实验材料琼脂,使之无色透明,并用淀粉溶液代替酚酞溶液、碘液代替NaOH 溶液,对这一实验进行了改进探究,取得了较理想的效果。

关键词:细胞大小;物质运输;实验改进

中图分类号:G420                       文献标识码:A                  文章编号:2095-624X(2019)28-0063-02

引    言

“细胞大小与物质运输的关系”是人教版高中生物教材必修一的新课标实验,教材中是利用琼脂和NaOH溶液作为实验材料,但在实验过程中,我们发现实验现象不够明显,而且强碱存在比较大的安全隐患[1]。目前,多位学者已经尝试改进这个实验,基本围绕实验的材料方面进行改进,原理保持不变,本次改进实验亦属于此类,第一次进行便取得了理想的实验效果。

一、原实验设计思路

教材中的“细胞大小与物质运输的关系”实验是运用类似模型模拟细胞进行物质运输,比较不同体积的“细胞”吸收物质的效率,从而探讨细胞不能无限长大的原因。当NaOH与含有酚酞的琼脂块(模拟细胞)相遇时,无色透明的琼脂块就会变成红色,琼脂块的颜色变化就能反映NaOH扩散进入琼脂块的深度,通过计算在相同时间内物质扩散的体积与琼脂块总体积之比,我们可以推断出细胞大小与物质运输的关系。

二、实验步骤

(1)制作琼脂块,并把琼脂块切成边长为3cm、2cm、1cm的正方體。

(2)将三块琼脂块同时放入盛有相关物质的烧杯中,浸泡相应时间,并用玻璃棒轻轻翻动琼脂块。

(3)将琼脂块中取出,用滤纸将其吸干,用小刀将每个琼脂块从中间切成两半。观察切面,用毫米尺测量每一块琼脂块上物质扩散的深度,记录测量结果。

(4)根据测量结果进行计算,并填写下表(见表1)。

三、实验改进探究

1.改进方案一

【改进前】笔者在实验前制作琼脂块时,严格按照教材实验操作,却发现制备的含酚酞琼脂块都呈粉红色(见图1),从而影响了实验效果。笔者通过查找资料了解到,这是由于琼脂本身呈碱性,所以制备的含酚酞的琼脂块显粉红色,这会对实验结果造成颜色干扰。

【改进探究】为制作出无色透明的琼脂块,笔者在制作琼脂块时先用HCl溶液调节琼脂溶解后的PH酸碱度,再让其凝固,这样制备的琼脂块呈无色透明(见图2),利于观察,取得较好效果。

【改进前后实验结果对比】(见图3)

【结果分析】调节后PH酸碱度呈中性后制作的琼脂块的边界更加明显,更有利于观察。

2.改进方案二

【改进前】实验过程中,NaOH溶液使用量大,且具有强腐蚀性,学生在实验操作过程中存在一定的安全隐患。

【改进探究】笔者尝试用淀粉代替酚酞,用没有腐蚀性碘液代替NaOH溶液,确保实验安全进行。

【实验改进前后结果对比】(见图4)

【结果分析】改进后,实验现象更明显,同时避免了NaOH溶液的腐蚀风险,实现安全实验的目的。

四、实验反思

1.实验改进创新

第一,制备琼脂块时通过调节PH酸碱度,避免实验结果的颜色干扰,使实验现象更加明显,更清楚地观察物质的扩散深度。

第二,利用淀粉遇碘变蓝色的原理,用淀粉代替酚酞,用碘液代替NaOH溶液,避免实验过程中使用强腐蚀性溶液NaOH,在确保实验现象明显的前提下,提高实验的安全系数。

第三,通过使用新药剂对实验进行改进,拓展了学生的思维,开阔了其眼界,很好地锻炼了其分析和解决问题的能力。

2.实验探究反思

为了取得稳定且理想的实验效果,笔者组织实验小组进行了多次实验探究和对比,最终确定了最佳的实验改进方案,具体改进如下。

(1)琼脂与水的比例值:1∶50(不成型)

1∶100(易碎)

1∶200(较好)

(2)NaOH溶液的浓度:0.01%NaOH(扩散不明显)

0.1% NaOH(扩散明显 )

(3)扩散的时间:琼脂(酚酞)与NaOH浸泡时间:10~20分钟

琼脂(淀粉)与碘液:浸泡时间:40~60分钟

结  语

“细胞大小与物质运输的关系”实验是高中生物教学中一个十分重要的新课标实验,本文从改进实验材料出发,对其进行了改进探究,并取得了良好的实验效果,希望能为广大教师提供参考。

[参考文献]

田永贤,张和平,邓必建.细胞大小与物质运输的关系[J].中学生物学,2012,28(40):40.

作者简介:邹混(1985.9—),女,广西贺州人,本科学历,中学一级教师,主要从事高中生物教学与研究工作、年级教学管理工作。

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