巧用鸡蛋改良渗透实验及膜的透性实验
摘 要： 本文选用鸡蛋内膜作为半透膜进行渗透实验，在渗透实验过程中发现学生对膜的选择透过性这一概念的错误认知，进而设计实验验证膜对离子和大分子的选择透过性，层层递进使学生在理解渗透作用的基础上从深层次理解膜的选择透过性。
关键词： 渗透作用 鸡蛋内膜 选择透过性 高中生物教学
高中生物“渗透实验教学”中，教材采用在一个长颈漏斗的漏斗口处密封一层玻璃纸，往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入到盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外的液面高度相等，经过一段时间后观察到漏斗内的液面上升了。在教学实践中我发现装置较复杂，可操作性差，现象也不明显，学生对玻璃纸不熟悉用做半透膜模型与原型的相似性低。
本着生活化和简单化原则，我用鸡蛋的内膜作为半透膜，以蛋壳作为容器进行渗透实验，实践证明这一改进不仅能引起学生的兴趣而且现象明显。学生对渗透作用的理解程度较以往有了很大的改善。
半透膜是渗透作用发生的条件之一，这一概念的处理一般采用讲授式，学生对于膜的选择透过性不能深入地理解，甚至有学生认为只要分子量足够小，就能通过半透膜。而《高中生物课程标准》活动建议中也包括“通过模拟实验探究膜的透性”。鉴于此我在教学中加入了用鸡蛋作为装置，利用特定化学物质可发生颜色和沉淀反应原理设计了验证膜的选择透过性实验。通过这两个实验学生可以更好地理解渗透作用和膜的选择透过性。以下是两个实验：
1.渗透作用演示实验
1.1实验原理
鸡蛋的膜为双层结构，蛋膜中含有蛋白质90%左右，脂质体3%左右，糖类2%左右。它的蛋白质主要有胶原蛋白(大部分为I、V、X型)。鸡蛋膜的特定组成和结构决定了它是一种很好的半透膜。鸡蛋大端两层膜分开形成气室。把气室部分的鸡蛋壳连同外膜剪去，留下内膜就为实验用的半透膜。用鸡蛋来模拟细胞，把鸡蛋内膜浸入水中来演示渗透实验。
1.2实验材料
鸡蛋、50mL小烧杯、蒸馏水
1.3实验步骤
①取一个大的鸡蛋(钝端直径略大于小烧杯口)，轻轻将钝端的壳敲碎，剥掉蛋壳，露出一个直径0.5～1cm的小孔，注意不要破坏内膜。
②将鸡蛋钝端放入盛有清水的烧杯中，使水面没过小孔，静置，并观察。
1.4实验结果与讨论
三十分钟后，膜被撑破并有蛋清流出。
通过这一实验现象学生会得出是水进入鸡蛋内部导致膜被撑破，这是为什么呢?引导学生思考是因为膜外部是纯水，即水的浓度是100%，而鸡蛋内部水的浓度低于100%，这就在鸡蛋膜的两侧形成了水的浓度梯度，膜外纯水中的水分子透过半透膜扩散鸡蛋内的数量，比鸡蛋内部水分子扩散到膜外的数量多，因而鸡蛋内的液量增加，直至涨破。
设问：如果鸡蛋膜上有破损的小缝，那么还会看到实验现象吗?引导学生思考半透膜的存在是发生渗透作用的关键，从而引导学生总结发生渗透作用的条件是半透膜和半透膜两侧溶液存在浓度差。
以上是渗透作用实验演示，得出的结论是：水可以自由通过鸡蛋内膜，通过的条件是膜内外有浓度差。为了让学生真正理解半透膜的概念，设计了探究离子能否透过半透膜的实验。
2.膜的选择透过性实验
2.1实验原理
大分子物质不能透过半透膜，小分子的物质如离子可以选择性地透过半透膜。
2.2实验材料
鸡蛋两个、50mL小烧杯两个、试管两个、胶头滴管若干、质量分数为0.1g/mL的AgNO溶液、质量分数为0.1g/mL的NaCl溶液、I-KI溶液、新鲜的淀粉溶液。
2.3实验步骤
①取一个直径大于烧杯口的鸡蛋，把鸡蛋的尖端轻轻敲破，剪出一个直径1cm的小孔，然后将蛋黄和蛋清倒出并用清水将内部冲洗干净，再将大头端的蛋壳敲碎，轻轻将蛋壳和内膜剥离，露出直径为1cm的小孔，注意不要破坏内膜。
②将两枚蛋壳编号1、2，分别注入质量分数为0.1g/mL的NaCl溶液和新鲜淀粉溶液各5mL，注意不要把溶液撒在蛋壳外。
③取两个烧杯分别编号A、B，在A烧杯中加入30mL质量分数为0.1g/mL的AgNO溶液;在B烧杯中加入30mLI-KI溶液。将1、2两枚蛋壳分别放入A、B两个烧杯中(液面要没过小孔)，放置10分钟。
④观察并分析实验结果。
2.4实验结果与讨论
A烧杯中有白色沉淀生成，1号蛋壳内溶液无明显变化。B烧杯中溶液无变化，2号蛋壳内的溶液呈现蓝色。
膜的选择透过性知识有进一步的理解，同时可以反思对渗透作用的理解是否准确。
3.反思
通过渗透作用演示实验学生归纳出了渗透作用发生的条件：半透膜及半透膜两侧存在浓度差。其他物质的选择透过性实验是在渗透作用演示中遗留下来的问题，这一问题解决之后学生才能真正地理解渗透作用。
本实验也存在一些不足之处和需要注意的地方：一是学生容易把鸡蛋内膜作为鸡蛋的细胞膜，事实上只是细胞膜的模拟材料，因此要向学生说明这点，并强调膜的选择透过性与膜上的蛋白质载体有关;二是利用蛋的钝端内壳膜与外壳膜二者分离去除蛋壳和外壳膜露出内膜，这种处理难度较大容易造成内膜损伤，因此在选择鸡蛋时要选放置了一段时间的不新鲜的鸡蛋，这样鸡蛋内水分蒸发使内外膜分离大一些，便于操作。通过以上两个实验学生对膜的选择透过性和渗透作用有一个全面直观的认识，在实验结束时还可以进一步引导学生进行探究实验，设计并验证其他物质能否通过膜，并分析原因，达到拓展学生思维的目的。
参考文献：
[1]吴庆余.基础生物命科学.北京：高等教育出版社，2010：47-48.
[1]潘建勋.渗透作用演示实验的改进及拓展.生物学教学，2009(24)：39.
