“细胞大小与物质运输的关系”模拟实验的改进探究

人教版高中生物学教材“分子与细胞”模块第6章第1节细胞的增殖中,为了说明细胞为什么不能无限长大的原因之一是细胞表面积与体积关系的限制,设计了一个模拟实验。该实验是用琼脂块（内含酚酞试液）模拟细胞,用NaOH模拟被细胞吸收的物质,因NaOH溶液遇酚酞试液变粉红色,就可以通过观察琼脂块“细胞”变成粉红色的过程,了解到NaOH扩散进入了“细胞”。再通过测量NaOH扩散进入了“细胞”的深度,比较不同体积的琼脂块“细胞”吸收物质的速度,来探究细胞大小与物质运输的关系。在新课程倡导探究性学习理念指导下,完成实验后,引导学生对该实验进行改进探究。     

“细胞大小与物质运输关系”的实验改进

对"细胞大小与物质运输关系"实验进行改进。根据细胞体积增大而相对表面积减小,物质运输效率也随之降低的原理,针对教材模拟实验细胞无膜、无物质进入细胞的动态过程,氢氧化钠腐蚀皮肤、琼脂块制作不熟等缺点,设计了用针打上均匀小孔的大塑料瓶和小塑料瓶,模拟细胞大小和细胞表面积,以滴加红墨水作为细胞的进出物质,同时,增加辅助装置设计模拟细胞大小与物质运输关系的模型。实验效果显著,操作简单安全,有物质出入的动态过程。     

“细胞大小与物质运输的关系”实验的改进研究

在“细胞大小与物质运输的关系”的实验中,教材选用琼脂块（含酚酞）模拟细胞,NaOH模拟被细胞吸收的物质。通过对实验的改进研究．提出以下改进方法：以“琼脂块－碘液”替代“酚酞-NaOH”;设计专门模具制作琼脂块;蒸发含碘的琼脂块以使琼脂块重复利用。通过改进,实验操作性强,效果明显。     

再谈“细胞大小与物质运输关系”模拟实验的改进

为进一步提高教材中模拟"细胞大小与物质运输关系"实验的安全性及可操作性,通过引导学生对该实验进行改进探究,利用淀粉遇碘变蓝的特性,可用凉粉、米豆腐或马铃薯块代替教材中的琼脂块,以碘-碘化钾溶液代替NaOH溶液改进该实验,可达到降低实验风险、减少实验成本、提高实验效果的目的,同时也为培养及提高学生的科技创新意识和实验探究能力提供参考。     

用模型建构的方法探究细胞大小与物质运输的关系

“分子与细胞”模块教材（人教版）安排了模拟探究性实验“细胞大小与物质运输的关系”，该实验操作过程比较简单，但是需要学生用联想的方法将模拟实验的结果迁移至真实的细胞，明确细胞大小与物质运输效率之间的关系。为了使学生进一步理解物质进出细胞的效率与相对表面积成反比的关系，笔者在模拟实验探究的基础上尝试运用构建数学模型和物理模型的方法来帮助学生理解细胞相对表面积（细胞表面积与体积比）大小与物质运输效率之间的关系。[第一段]     

用模型建构的方法探究细胞大小与物质运输的关系

"分子与细胞"模块教材(人教版)安排了模拟探究性实验"细胞大小与物质运输的关系",该实验操作过程比较简单,但是需要学生用联想的方法将模拟实验的结果迁移至真实的细胞,明确细胞大小与物质运输效率之间的关系.为了使学生进一步理解物质进出细胞的效率与相对表面积成反比的关系,笔者在模拟实验探究的基础上尝试运用构建数学模型和物理模型的方法来帮助学生理解细胞相对表面积(细胞表面积与体积比)大小与物质运输效率之间的关系.     

“细胞大小与物质运输的关系”实验中数据处理能力的培养

通过"细胞大小与物质运输的关系"的实验教学,从正确获取实验数据、合理表达实验数据,以及利用数学公式处理数据等方面,阐述对学生数据处理能力的培养,体现实验教学的多重价值和在培养学生生物科学核心素养方面的功能,并提供可操作性的实验设计案例。     

"细胞大小与物质运输的关系"模拟实验的改进

人教版普通高中课程标准实验教材“分子与细胞”模块部分设计了一个模拟实验,该实验是用琼脂块（内含酚酞试液）模拟细胞,用NaOH模拟被细胞吸收的物质。因NaOH溶液遇酚酞试液变粉红色,就可以通过观察琼脂块“细胞”变成粉红色的过程,了解到NaOH扩散进入了“细胞”。再通过测量Na0H扩散进入了“细胞”的深度,比较不同体积的琼脂块“细胞”吸收物质的速度．来探究细胞大小与物质运输的关系。笔者在试做该实验时,感觉到由于NaOH属于强碱．有一定的腐蚀性．再加上用量较大,给实验带来一定的危险性,在分组实验时学生可能会有较大的心理压力。不利于完成实验。所以设想以淀粉代替酚酞,碘液替换NaOH来改进该实验．通过再次试做取得了较好效果．制备方法如下。     

利用DIS探究光照强度对光合作用速率的影响

DIS（计算机数据采集系统）目前已逐渐走进全国中小学实验室,如何充分利用好该系统,不少教师都有很好的探索（例如,《生物学通报》2008年第8期就介绍了唐晓春老师的“DIS在高中生物学实验中的应用初探”）。教师要充分利用这一系统,一是要认真研究系统提供的现成的实验内容,不断实践,反复操作,寻找规律;二是要在原有实验的基础上加以改进．使之更加完善并适于自己学校的条件和情况：三是要创新实验内容．开发出更多适于教师演示和学生操作的实验方案。     

温度对番茄生长和物质运输的影响

温度的变化使得植物改变各种不同生物化学作用速度,破坏其协调,亦表现于生长、发育和产量上的深刻影响。莫斯科季米里亚捷夫农业科学院建造的人工气候室使我们能够研究这个问题。实验的植物用品种番茄。     

“探究光照强度对植物净光合速率的影响”教学案例

本实验在实验材料、实验装置、测量仪器、测量方法、实验结果呈现等方面进行创新,帮助学生直观地认识和理解光强度对植物净光合速率的影响、区分"光饱和点"和"光饱和点作用下的净光合速率",在达成三维目标的同时与生产生活实际相联系,激发学生的学习兴趣。     

“探究环境因素对光合速率影响”的教学设计

基于"5E"教学模式的5个环节和"探究环境因素对光合速率影响"活动的多任务、高要求,此教学设计环节为:第1课时,兴趣小组学生展示演示实验和各组实验方案;课外,多个兴趣小组实施不同实验方案;第2课时,小组汇报课外实验,其他学生分析与评价。     

镧对辣根叶净光合速率和细胞超微结构的影响

测定了用稀土镧[La(Ⅲ)]处理过的辣根(Armoracia rusticana)叶片净光合速率(Pn)和叶绿素(Chl)含量,并用透射电镜观察了经La(Ⅲ)处理后辣根叶绿体超微结构的变化。结果表明,30mgL-1La(Ⅲ)处理24h,Pn和Chl含量较对照分别提高0.82%、3.69%,对应的超微细胞结构无明显变化;48h处理则抑制辣根光合作用,细胞结构变化明显,类囊体基粒片层垛叠变薄,结构松散。而60mgL-1La(Ⅲ)24h、48h处理对辣根的生理和结构均有明显的抑制和破坏,且时间越长破坏越严重。对Pn和Chl含量进行处理时间、稀土浓度及两者共同作用多因素方差分析得出,处理时间对Chl含量的影响不显著,但对Pn的影响极显著,且稀土浓度及二者的共同作用对Pn和Chl含量均达到极显著影响。     

生物细胞的大小和形状

细胞的大小差别很大。有的肉眼可见,例如植物的果肉细胞常在1毫米以上;鸟卵为一个细胞(不包括蛋清和蛋壳部分),鸵鸟卵最大,直径约达75—100毫米。有的细胞则要借助显微镜才能看见,如原核生物中能独立生活的枝原体,它的直径只有0.2—0.25微米,能通过磁滤器,比最大的滤过性病毒还小些。而一般的细胞直径大都在10—100微米之间。植物细胞的直径一般为10—100微米,人体细胞多数在6—30微米,动物的细胞更小些,一般只有10微米。在生物体中也有特殊大的细胞。例如芋麻的纤维细胞长达55     

“物质跨膜运输的方式”教学设计

以学生自主学习、小组合作探究的方式为主,教师讲授为辅,通过画概念图、观看动画、绘制示意图、构建模型及描述模式图等方式学习物质进出细胞的几种运输方式。     

孵化温度对中华鳖胚胎物质和能量利用的影响

用多重温度组合[7个恒温（23、24、27、28、30、33和34℃）和1个波动温度（22．3－32．8℃）]孵化中华鳖（Pellodiscus sinensis）卵,检测温度对胚胎利用卵内物质和能量的影响。卵在波动温度和温和温度下（27℃和28℃）孵化有较高的干物质、脂肪和能量转化率,卵出幼体因而含有较多的无机物,幼体躯干和脂肪体含有较高的能量。卵在极端高温（34℃和33℃）或极端低温（23℃）下孵化物质和能量转化率较低,使得孵出幼体中无机物较少,幼体射干和脂肪中含能量较低。孵化温度显著影响中华鳖孵出幼体内的能量分配;27℃和28℃孵出幼体含能量较高且相似,但27℃孵出幼体剩余卵黄能量小于28℃孵出幼体;34℃和23℃孵出幼体含能量较低且相似,但23℃孵出幼体剩余卵黄能量大于34℃孵出幼体。波动温度拓宽存活孵化温度范围。     

水平回转对马铃薯细胞超微结构的影响

本文报道了水平回转即模拟微重力条件下马铃薯植株的生长及叶片细胞超微结构的变化,如:植株长高,叶片细胞出现了壁质分离现象,部分细胞壁扭曲、收缩变形,部分叶绿体片层结构出现了弯曲、排列疏松、内含物溢出,部分线粒体出现了边缘模糊及嵴消失,同时有细胞内淀粉粒明显增多的现象发生。在脱离水平回转即模拟微重力处理一周后,电镜观察发现变异的超微结构出现不同程度的恢复。     

乙烯利对棉叶光合能力和物质运输等方面的影响

乙烯利可促使棉叶原贮藏同化物质和处理后新同化物质更多地向棉铃输送,特别是能使输向棉铃的同化物质以更多的数量在棉絮中累积,表明乙烯利是通过改变棉花光合产物的运转分配比例、提高光合产物的经济系数来促进棉花纤维充实的,但光合产物在棉籽中的分配量有所减少,因而对籽指有一定影响。棉叶的光合能力在用药后一周内变化不大,之后显著减弱。因此,过早使用乙烯利,对未长成的棉铃会因棉叶提前衰老而影响充实。乙烯利能迅速增强棉叶的呼吸强度,但六天后反而低于对照。     

“细胞的生活需要物质和能量”的教学设计

采用"通过探究性学习构建重要概念"的教学策略,聚焦"细胞生活需要物质和能量"的关键问题,设计了3个探究性学习活动:1)推测、对比分析理解细胞生活需要的物质;2)实验探究、类比推理理解细胞有机物中的能量释放过程;3)实验探究理解细胞膜控制物质的进出。从学生经验出发,精心组织探究素材,设计层层递进的探究问题,学生较为深入地思考、理解活细胞时刻不停、持续不断地与外界进行物质和能量交换的动态变化过程,构建"细胞是生命活动(功能)的基本单位"的重要概念。