鸡蛋中的大变化 厨房里的细胞学

常州市清潭中学 孟筱璐

摘要：为了提高生物学科素养，引导学生主动参与、勤于动手、积极思考，结合教材内容增设家庭小实验，充分满足学生实践、动手的需求，弥补课堂教学的不足。苏教版七年级生物教材中涉及诸多有关细胞学的知识，而生活中常见的生鸡蛋就是一个可供研究的细胞模型，观察细胞里发生的各种变化，许多有关生命的重要问题都可以得到解答。

关键词：家庭实验 鸡蛋 细胞膜 选择透过性

随着新课程改革的不断推行，生物课程基本理念中注入了注重提高生物科学素养，倡导探究性学习和实验，力图改变学生的学习方式，引导学生主动参与、勤于动手、积极思考，逐步培养学生处理科学信息的能力、获取新知的能力、分析和解决问题的能力，以及交流合作的能力等。然而，有限的课堂时间和实验室资源并不能满足面向全体学生去充分实践、动手的需求。所以，根据教材内容设计一些课外实验活动，让学生把科学实验带回家，也即指导学生在家里开展各种家庭小实验。学生在家庭中自己设计、自己寻找实验用品、自己动手、自己总结，家庭小实验作为一种新的实验形式，为学生提供了大量动手的机会，弥补了课堂教学的不足。因此，下面结合一实际活动案例，对初中生物家庭小实验作了初步探讨。

1  课题的选择

苏教版生物学教材中涉及的实验、观察、讨论、调查、探究以及课外探究内容丰富，根据教材内容大致归纳为“与植物有关的实验项目”、“与动物有关的实验项目”、“与微生物有关的项目”、“与生理有关的项目”、“与生态系统有关的项目”等。本实验课题的选择来源于课后练习中学生遇到争议的一个判断题“鸡的卵细胞就是指鸡蛋，但胚胎发育要在体外完成。”面对对与错的争论，学生暴露出了很多知识的模糊不清，也出现了越来越多的疑惑。我想，这正是展开鸡蛋小实验的好时机，为此笔者创设了如下实验背景：你是否产生这样的疑问，当小鸡还在鸡蛋里的时候是怎样呼吸的？其实蛋壳能让空气通过，而把其它大部分物质拒之门外。你体内所有的细胞也都像鸡蛋一样，需要对物质的进出加以控制。通过这个实验，你将了解到生活中常见的生鸡蛋就是一个可供研究的细胞模型，观察细胞里发生的各种变化，许多有关生命的重要问题都将得到解答。实验背景的确定，不仅指明了家庭实验的目标和方向，同时也旨在激发学生通过动手实验去探究、去发现、去收获的热情和欲望。

2 材料的准备

在布置家庭实验后，教师应该为实验用品的选择提供选择或者建议，启发学生可以充分利用家中的物品或者创造性地自行制作实验工具。本实验中，需要准备3~4枚生鸡蛋，食用白醋、自来水、矿泉水、含色素的饮料、盐水、其它液体，任意选择以上三种液体，缝纫用软皮尺等，其它实验用具根据需要自行选择。

3 实验的要求

家庭实验的真正目的是通过简单、易操作的动手活动，获取知识解决问题、培养动手能力、思维能力和锻炼意志品质。针对实验操作中的要点，实验过程中安全注意事项，观察的重点，以及记录实验中发现的各种现象，自己推导的结论等等，都需要在布置课题的同时做出明确的要求。

本实验具体要求如下，①将鸡蛋分别浸没在上述所选三种液体中，连续两周观察鸡蛋的变化。②每天测量鸡蛋的周长，并记录数据。③记录鸡蛋其它方面的变化，并拍下照片。④写下你实验中出现的问题，或者新的发现。⑤整理实验中的数据、文字记录、照片，并且解释鸡蛋发生变化的原因，从而形成一份完整的实验报告，以说明整个实验的过程。

4 实验的过程

4.1课前梳理与实验

为了促使学生在家庭实验中能够有所思、有所得，能够通过简单、生活化的家庭小实验发现一些问题，更深刻地理解课本中的生物学知识、原理，那么实验开展之前的知识梳理和探索引导显得尤为必要。在七年级上册苏教版生物学教材中，学生已经进行了观察实验“洋葱鳞片叶表皮细胞的结构”和“人的口腔上皮细胞”，同时在《植物的生长需要水和无机盐》一节中又进行了“外界溶液浓度影响根细胞的吸水”这一实验，另外学生已经有了动植物细胞的结构和功能的知识基础。利用课堂时间将所学过的知识做一个回顾和整理，一方面可以减少实验过程的盲目性，另一方面可以启发学生利用所学知识去解释一些实验现象，增强实验的积极性。

如何整理一份家庭实验报告，以便说明整个实验的过程呢？为此，可以将实验报告做如下设计，见表1。

表1 家庭实验——鸡蛋的变化实验报告

课题名称

实验要求

实验装置图

记录鸡蛋周长的变化

    记录鸡蛋的其它变化（可配图片）

分析鸡蛋变化的原因

    实验评价：1、这次实验中，你运用了以下哪些技能并为自己打分：观察、预测、推理（对现象的可能性解释）、记录

              2、评价这次实验中你的活动态度并为自己打分：态度和品质、能够坚持进行本次实验、遇到问题能够尝试解决、能够保持实验的积极性、能提出自己的思考             

          3、实验中，你认为自己好的表现还有哪些？不足的还有哪些？

4.2课堂展示与交流

在小课题提出的同时，学生就主动积极地参与到了为期两周的实践活动中了。在方案的拟定——展开实验——连续观察记录——查找资料——课余交流——整理报告各个环节同学们都亲身参与，收获颇多。学生通过这次的鸡蛋实验也逐步了解了家庭实验的研究过程和方法。当收到学生一份份充满个性而又收获满满的实验报告时，我想，一次看似简单的家庭实验尽然能够激发出孩子们如此丰富多样的思考和问题，其实这些意义已经大过了实验结果本身，让他们始终保持对事物和现象的好奇心，这不也是科学探究所需要的品质和精神吗？

实验结束后的一周利用一节课堂时间，组织部分学生在全班进行交流，交流的形式可以很多，比方说实物情境展示、张贴海报、实验汇报、撰写小论文等，本实验学生采用了制作ppt的交流形式。通过机组学生的交流汇报，全班师生共同分析了以下几个现象：

（1）   将鸡蛋浸泡在食醋中，鸡蛋会冒泡，之后会变软。是原因鸡蛋表面的蛋壳由碳酸钙组成，醋酸和碳酸钙发生化学反应，生成了醋酸钙和二氧化碳气体，醋酸钙不断溶解，鸡蛋也就变软了。泡在可乐中的鸡蛋也有类似的现象，是因为可乐是一种碳酸饮料，碳酸也会和碳酸钙发生化学反应。

（2）   将鸡蛋浸泡在醋水中，鸡蛋的周长会明显变大。是因为随着蛋壳被白醋溶解，鸡蛋渐渐变成一个“软壳蛋”,鸡蛋卵壳膜的功能和细胞膜的功能类似，细胞膜的作用是控制细胞内外物质的进出，保持细胞内部环境的相对稳定，因此细胞膜具有选择透过性，鸡蛋的卵壳膜也具有选择透过性。所谓选择透过性，就意味着某些物质能通过它，而另一些物质则不能。通常来说，像氧气、水、二氧化碳这一类小分子可以自由通过细胞膜，却不允许某些大分子和盐类自由通过。在溶液与鸡蛋内物质要达到一个内外浓度平衡的情况下，卵壳膜会允许水和小分子物质进人蛋内，所以醋水中的鸡蛋变大了一些。

（3）   将鸡蛋浸泡在水和食盐水中，鸡蛋的周长会略微增大。是因为鸡蛋壳表面有许多小孔，透过小孔水会渗透进入鸡蛋内，导致鸡蛋略微增大。食盐的主要成分是氯化钠，这些物质是细胞生命活动所需要的，细胞膜能通过主动运输的方式摄取该物质，因此盐水中的鸡蛋也会略微增大。生活中，制作咸鸭蛋就是鸭蛋浸泡在饱和食盐水中，在高压空气的作用下，食盐溶液的渗透压增加，加强了食盐溶液向鸭蛋内的渗透力。在“制作人体口腔上皮细胞”实验中，如果滴加清水的话，口腔上皮细胞内液体浓度大于清水溶液的浓度就会吸水膨大变形，为了使细胞不至因吸水而膨大，因动物细胞细胞液的浓度与浓度为0.9%生理盐水的浓度相差不大，应选用浓度为0.9%生理盐水。

（4）   将鸡蛋浸泡在糖水中，鸡蛋的周长几乎没有变化。是因为细胞膜会阻挡某些大分子进入细胞内部，体现了细胞膜的选择透过性。

（5）   将鸡蛋浸泡在可乐中，一段时间后发现鸡蛋表面变黑了。由此可以发现可乐饮料中含有色素，同时还会和碳酸钙发生反应，生活中应该尽量少喝可乐。

（6）   事实上鸡蛋并不是一个细胞，但鸡蛋里只有一个细胞，那就是蛋黄，如果是没有受精的，它就是一个卵细胞，如果是受精的，它就是一个受精卵细胞，受精卵形成后在输卵管内就已经开始分裂。卵黄表面有一层很薄的膜，叫卵黄膜，即是细胞膜，鸡蛋的卵壳膜并不是细胞膜，只是具有细胞膜的选择透过性，因此是模拟材料。

（7）   大部分细胞都是十分微小的，原因之一就和物质进出细胞的方式有关。随着细胞体积的变大，更多的细胞质就远离细胞膜，物质进入细胞后，通过细胞质的不断流动被带到目的地。如果细胞很大，细胞质需要流动的距离就远了，物质到达中心的时间就相应变长，同时，排出废物的时间也增加，这将不利于细胞更好地生存。所以，细胞长到一定大小时，会分裂形成两个新的细胞。

（8）   通过鸡蛋浸泡在不同的溶液中，发现如果外界溶液浓度过高、过酸会出现不同的现象。比如同样将鸡蛋浸泡在蔗糖溶液中，有学生指出发现鸡蛋周长变小了，分析原因可能是外界溶液浓度太高，导致蛋内水分子、及其他小分子从细胞内扩散出来，鸡蛋变小。生活中，糖醋蒜的制作就是利用醋酸杀死细胞，使细胞膜失去选择透过性，这样蔗糖分子也能进入细胞内部。

4.3课后深究与深思

一方面，由于学生选择的溶液多样性，再加上家庭实验过程的规范性和实验的严谨性都有所欠缺，在课堂交流结束前，笔者启发学生当遇到实验预期和实验结果有出入的情况下，通过重复实验，提高实验数据的真实性和可靠性，已经可能减小误差是很重要的。另一方面，看似简单的鸡蛋实验，却出现了很多超出学生知识范围的问题，有些问题学生通过查找资料、询问老师得以解决，但还有些问题存在争议和困惑，但是这些都成为了课后深入研究的丰富资源，学生发现问题、预测现象、分析问题、解决问题的意识和能力都获得了提高，同时也帮助他们更深入地理解已经习得的知识，为后续学习打下伏笔。

5 家庭实验的评价

实验结束后指导学生开展多元化的评价，本次家庭实验中主要就实验态度和实验技能设计了自评，然后反思性地总结自己在实验中表现好的表现以及不足之处。教师的评价主要以激励性的语言为主，同时提出一些要求。通过学生的反思性评价，可以发现在坚持实验、保持实验积极性、认真观察记录等方面表现较好，但在实验预测、实验推理、交流讨论这些方面还有所欠缺。