渗透现象，是人教版高中生物学必修1“分子与细胞”模块“被动运输”一节“问题探讨”栏目中的内容。该探究内容的实施，可实现“让学生在探究中实践，在实践中发现新知”
［1］，帮助学生将认知从“扩散”迁移到“渗透”，为其理解细胞渗透吸水失水原理以及建构被动运输的概念作好铺垫。在实际教学中，教材实验存在耗时较长、实验现象不明显、半透膜来源单一等问题。另外，教材渗透装置中所使用的玻璃纸不是生物材料，学生会产生“在生物材料中能否发生这种渗透现象”的疑惑。为此，笔者尝试采用一些日常生活中常见膜结构物作为玻璃纸等半透膜替代物进行相关实验探究，并采用电导率传感器进行数字化实验改进探究，非但实验效果明显，而且易于操作。
1 实验的改进与创新
成功的选材有助于观察和分析实验现象，得出科学的实验结论。在教材理论基础上，笔者从生活中选择易得且现象明显的实验材料进行探究，并在此基础上改进实验装置，从定量角度证实渗透现象的发生过程，将抽象转化为具象，让学生直观感受渗透现象的存在，从而锻炼学生的科学思维能力，培养其科学探究能力。
1.1 材料的改进
（1） 选择鸡蛋卵壳膜的内壳膜改进装置。
①“卵壳-卵壳膜（内壳膜）”简易渗透装置的制备：先将鲜鸡蛋的钝端轻轻敲出裂纹，用钝头镊子轻轻将破裂的卵壳连同外壳膜除去，露出气室；再将鸡蛋另一端用镊子捣碎，使其卵白、卵黄等内容物流出，其整个操作过程不能破坏鸡卵钝端的内壳膜，以便留下的结构物可以用来构建一个简易的渗透装置；将新配制的质量分数0.5%淀粉溶液置于“卵壳-卵壳膜（内壳膜）”简易渗透装置内，再将新配制的50 mL稀碘液置于100 mL烧杯中，将“卵壳-卵壳膜（内壳膜）”简易渗透装置置于稀碘液中（
图1）。
②实验现象及结果分析：将该装置静置约1 min，可以观察到“卵壳-卵壳膜（内壳膜）”简易渗透装置内的液体颜色变蓝，而烧杯内的液体仍然是淡黄色；根据碘遇淀粉显蓝色这一原理并结合实验现象，很容易推出碘可以透过内壳膜进入“卵壳-卵壳膜（内壳膜）”简易渗透装置内，使淀粉溶液变蓝；而卵壳外碘液仍然是淡黄色且没有变蓝，说明淀粉并未透过内壳膜进入烧杯中。由此可以证明，卵壳膜的内壳膜具有半透性。
（2） 选择洋葱鳞片叶内表皮及PE薄膜改进装置。
①实验装置设置：向PE薄膜手提袋内添加适量质量分数0.5%淀粉溶液，将稀碘液装入烧杯中；再将装有质量分数0.5%淀粉溶液的PE薄膜手提袋置于稀碘液中；将洋葱鳞片叶内表皮薄膜固定在塑料管一端制成简易装置，向管内注入一定量质量分数0.5%淀粉溶液，并将稀碘液置于100 mL烧杯中，再将上述简易装置置于稀碘液中。
②实验现象及结果分析：将整套装置静置3~5 min，可看到PE薄膜手提袋内淀粉溶液变蓝，而烧杯中稀碘液未变蓝。分析实验结果可知，碘分子可以穿过PE薄膜进入装置内，而淀粉分子未透过PE薄膜，证明PE薄膜具有半透膜的特性。从另一组实验结果发现，装置的管内淀粉溶液变蓝，而烧杯中管外稀碘液未变蓝，说明碘分子穿过洋葱鳞片叶内表皮细胞进入装置管内，而淀粉分子未能穿过洋葱鳞片叶内表皮进入烧杯内的稀碘液中，同样验证了洋葱鳞片叶内表皮也有半透膜的特性。
1.2 利用数字化探究装置定量分析渗透实验过程
（1） 渗透实验数字化探究装置的搭建。
以上实验结果证明，稀碘液中碘单质可以穿过鸡蛋内层卵壳膜进入渗透装置，而稀碘液中还含有碘化钾，因此推测稀碘液中碘离子和钾离子也可以穿过鸡蛋内壳膜进入“卵壳-卵壳膜（内壳膜）”简易渗透装置内。据此，笔者利用朗威数字化（DISlab）信息系统实验室、电导率传感器和磁力搅拌器等设备，搭建了可用于数字化探究的实验装置（
图2），借此探究稀碘液中电导率的变化。
（2） 实验原理。
溶液中离子浓度越高，电导率越大。为了使溶液中各处离子浓度均匀，装置使用了磁力搅拌器，同时采用简易装置（
图2）固定“卵壳-卵壳膜（内壳膜）”，以防磁力搅拌器的转子将蛋壳打碎。
（3） 实验操作及结果分析。
实验时，将稀碘液置于“卵壳-卵壳膜（内壳膜）”简易渗透装置外，在卵壳内添加适量质量分数为0.5%的淀粉溶液；在实验过程中，该系统利用稀碘液中电导率的实时数据绘制变化曲线，如
图3所示。结果显示：该简易装置壳外液体——稀碘液的电导率在下降，说明稀碘液中导电离子碘离子等在减少。同时，壳内出现蓝色，推测碘分子穿过了卵壳膜的内壳膜进入了该简易装置内与淀粉结合呈现蓝色。装置外烧杯中的稀碘液一直呈淡黄色，证明淀粉分子不能穿透卵壳膜的内壳膜。该实验证明了卵壳膜的内壳膜是一种半透膜，允许碘分子、碘离子等小分子物质通过，但不允许大分子物质淀粉通过。
2 创新与优势
2.1 取材容易，耗时短
该实验改进的优点是取材容易、制作简单、操作方便、现象明显。学生在课堂上观察到渗透实验现象耗时最短的是鸡卵的内壳膜，PE薄膜次之，洋葱鳞片叶内表皮最慢。在实际课堂演示中，实验现象最明显的是PE薄膜，鸡卵的内壳膜次之，洋葱鳞片叶内表皮效果较差。
2.2 对比生物材料与非生物材料
在3种膜成分中，都采用来源广泛且与生活实践联系紧密的半透膜实验材料，其中PE薄膜属于非生物材料，鸡蛋卵壳膜的内壳膜和洋葱鳞片叶内表皮为生物材料，均给学生留下深刻印象，即非生物膜和生物膜都有半透性。
2.3 采用显色反应，现象明显
采用淀粉遇到碘液显蓝的显色反应，渗透现象更为直观。这样的实验操作处理有利于激发学生的学习热情，促其深入理解半透膜的特性，即允许一部分小分子通过，而使另一些大分子不能通过。
2.4 定量分析呈现实验动态过程
实验改进的一大亮点是采用朗威数字化（DISlab）信息系统实验室、电导率传感器和自制实验装置，借此可以直观测量到液体中离子浓度变化引发的电导率变化，使得渗透实验既具有定性实验特性，也具有定量实验特性。
3 反思
利用朗威数字化（Dislab）信息系统实验室和自制实验装置时，使用了磁力搅拌器，其中搅拌转子只放置在外侧的稀碘液中，而未放置在简易的膜结构物内，主要原因是搅拌转子转动过程中可以实现溶液离子浓度均匀。若将其放置在装置内，则会划破膜结构，故该创新实验还有改进空间。笔者还尝试利用朗威数字化（Dislab）信息系统实验室和自制实验装置进行3种膜的透性大小比较，但考虑到无法保证膜厚度、物质跨膜面积、膜两侧溶液初始量等条件一致，所以未进行相关定量比较实验。
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