新疆乌鲁木齐市第二十中学830000
摘要：“植物细胞的吸水和失水”实验是探究实验，但是教材中有关“材料用具”已经给出明确提示，缺少学生自主探究的成分。因此，笔者根据学生自己提出的问题，从实验材料、实验试剂方面入手，组织学生自己探究，促进学生实验能力的提高。
关键词：质壁分离探究改进
高中生物学实验是中学生物教学的重要组成部分，也是实施素质教育的重要途径。它不仅能激发学生学习生物学知识的兴趣，巩固理论知识，而且具有培养学生观察能力、动手操作能力、科学探究能力和创新能力等教育功能。
“植物细胞的吸水和失水”是高中生物学中一个必做的探究实验，旨在让学生通过探究活动发现原生质层是否相当于一层半透膜。该实验要求学生熟悉细胞结构，且要求学生有较高的观察力和分析问题的水平。教材中建议使用紫色洋葱鳞片叶外表皮为实验材料，缺少探究的成分。本研究旨在从实验材料和试验试剂的选择对该实验进行探究，使学生通过比较观察达到理解植物细胞吸水与失水过程的目的，以期为高中生物实验课程提供改进依据。
一、问题提出
笔者在教学过程发现学生对该实验有很多问题，主要集中在以下几个方面：
一是为什么用紫色洋葱外表皮鳞片叶作为观察对象？能否使用其他材料作为替代品？
二是为什么选取蔗糖溶液？可否使用其他溶液代替蔗糖溶液？
三是为什么蔗糖溶液浓度必须为0.30g/ml？其他浓度的蔗糖溶液代替不可以吗？
二、实验材料及器具
紫色洋葱鳞片叶外表皮、紫洋葱鳞片叶内表皮、马齿苋，葫芦藓0.10g/ml、0.30g/ml、0.50g/ml、0.70g/ml的蔗糖溶液；0.30g/ml的葡萄糖溶液、0.30g/ml的硝酸钾溶液、胭脂红、清水、显微镜、吸水纸、载玻片、盖玻片。
三、探究过程及结论
1.探究不同的实验材料的失水与吸水。根据学生提出的第一个问题，我们进行探究不同的实验材料的失水与吸水实验。本实验的实验材料必须具备以下几个条件：（1）活的植物细胞；（2）细胞中有大液泡；（3）材料易得、便于操作、方便制片和观察。因此我们采取紫洋葱外表皮鳞片叶外，紫洋葱鳞片叶内表皮、马齿苋和葫芦藓做实验材料以蔗糖溶液作为分离液，并从取材的难易和质壁分离与复原的效果方面进行了统计并得出结论。
探究不同材料的失水与吸水过程实验操作步骤基本与教材一致，在此不再细述。紫色洋葱鳞片叶外表皮的质壁分离程度明显，滴加清水后，可以诱发复原；紫色洋葱鳞片叶内表皮质壁分离现象很显著，滴入清水后，便可诱导质壁分离复原，不过颜色浅不易观察；马齿苋茎部细胞的质壁分离程度很明显，滴加清水后，快速发生复原。葫芦藓的实验现象也跟马齿苋相似。
2.探究采用不同的分离试剂时质壁分离与复原情况。根据学生提出的第二个问题，我们进行探究采用不同的分离试剂时质壁分离与复原情况实验。采用紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料，溶质分别为蔗糖、葡萄糖、硝酸钾和胭脂红，分别配置成0.30g/ml的浓度。探究的实验操作步骤基本与教材一致，在此不再细述。
采用0.30g/ml蔗糖溶液实验2～3min后，光镜下观察到清晰的质壁分离现象，滴入清水进行后，出现质壁分离复原现象；0.30g/ml葡萄糖的实验2～3min后质壁分离现象一样明显可见，但未滴入清水几分钟后，细胞质壁分离便发生自动复原现象；而使用0.30g/ml硝酸钾溶液的实验现象同上述葡萄糖溶液的变化；因紫色洋葱表皮细胞与胭脂红都有较深的颜色，因此采用胭脂红现象观察不清楚。
蔗糖是二糖，其分子不能自由出入洋葱细胞，硝酸钾和葡萄糖分别是离子化合物、有机小分子物质，都能凭借主动运输穿过细胞膜而进入细胞内部，增加细胞液的浓度，发生自动复原。
3.探究采用不同浓度的蔗糖溶液时质壁分离与复原情况。根据学生的第三个问题，我们进行探究采用不同浓度的蔗糖溶液时质壁分离与复原情况的实验。依然以紫洋葱鳞片叶外表皮作为观察对象，将蔗糖溶液设置不同的浓度梯度，如0.10g/ml、0.30g/ml、0.50g/ml、0.70g/ml的蔗糖溶液，观察实验结果比较后推导实验结论。
蔗糖溶液浓度为0.10g/ml时，细胞只出现轻度的分离现象，光镜下看不到显著现象，立即滴入清水后复原的速度也很缓慢。浓度如果是0.30g/ml的蔗糖溶液，质壁分离现象显著增强，多数细胞原生质层收缩成团与细胞壁分开，滴入清水后复原速度快。蔗糖溶液浓度如果是0.50g/ml，质壁分离现象十分清晰，可是滴入清水后不能发生质壁分离的复原。若蔗糖溶液浓度提高到0.70g/ml，质壁分离现象最为清晰，使用清水引流后无质壁分离复原发生。后者两个浓度比较高，致使细胞因大量失水而死亡，没有发生质壁分离后的复原。前面两个浓度适宜，细胞少量失水短时间内仍有活性。
基于对学生实际动手操作能力、问题分析水平和理解误区的了解，本实验对实验材料和实验试剂进行了探究，而且本实验问题的提出、设计实验、进行实验以及得出结论等，都由学生自主完成的，这有利于学生准确理解植物细胞吸水与失水，为高中生物实验课程提供改进依据。