2015年9月13日

用洋蔥表皮了解植物表皮細胞的功能

拿紫色洋蔥的表皮來作「物質進出細胞」的延伸實驗,願意多花一些時間用活動來引導課程的老師,大概都會作這觀察活動。這活動再加一些設計,還可以有更多延伸,拿來造成學生的認知衝突,然後就可以激起討論和發現,然後就知道了表皮細胞有什麼功能。

以下我試著用對話錄的方式,把整個活動和討論的過程呈現出來。

一開始當然就是讓學生撕紫洋蔥的表皮來觀察
正常洋蔥皮


同時,也讓學生觀察了加了鹽水的洋蔥表皮
鹽水處理的紫洋蔥

然後就會知道,這樣就可以看出細胞膜的界線,還可以知道細胞壁不會萎縮,還可以介紹液胞。

這時候我就問了學生,「既然細胞質都萎縮了,顯然有東西跑出來,那是什麼?」
學生斬釘截鐵地就說了「跑出來是水」,不過這也無從證實,我們就先暫時認定是水。

「那麼水是跑到細胞膜和細胞壁之間呢?還是細胞壁的外面?」
這個問題出來,兩個答案都有人選擇,有先學過的人就會說跑到細胞壁外面,或是有些有作過泡菜的經驗的人,也會說跑到細胞壁外面。大家你一言我一語的,普遍都覺得水會跑到細胞壁外面。

我又問「如果跑出去細胞壁外面,那代表細胞壁是透水的還是不透水的?」
學生說:「當然是透水的囉」

我:「反過來說,如果細胞壁不透水,那水就不會出去外面囉?」
學生:「是啊」

我:「所以我們做一個巨觀的實驗,直接把鹽放在洋蔥皮上,如果看到水會跑出來,那就代表水會跑到細胞壁外面吧。沒有水跑出來,水就是在細胞壁裡面吧?」


說完就來立刻做,切一塊洋蔥,然後把鹽放在上面,仔細盯著鹽看。如果有水跑出來,就會看到鹽粒溶解囉。結果,看了一分鐘,鹽還是好端端的,沒有看到溶解的現象。
「咦?怎麼會這樣?難道水真的留在細胞壁裡面?」
洋蔥皮加鹽

這時候有學生就說了「那是因為是鹽的顆粒,沒有水在外面,鹽就沒辦法把水從細胞裡弄出來,所以應該用鹽水」

我說「沒問題,我們就用鹽水來泡」。馬上我又切了塊洋蔥丁丟進飽和食鹽水裡,擺了一分鐘後拿出來。

我提出問題「無論是泡鹽水的,或是泡鹽粒的,我要怎麼知道細胞有沒有發生什麼事情?」
學生立刻說「就用顯微鏡來看啊」

這時我沒撕皮,直接就把整塊洋蔥丁放在顯微鏡的載物台上(為了為了讓學生可以同時看見,所以我是用iPad加上手機顯微鏡)。這部份的觀察,不用特別把皮撕下來,直接就能進行顯微觀察,因為紫色皮底下的細胞就能夠透光。

透過顯微鏡一看,唉啊不得了,無論泡過鹽水,或是擺放鹽粒在上面的洋蔥皮,細胞通通都沒有縮起來耶。
直接拍攝洋蔥皮
我:「怎麼會這樣?放了鹽的,不是會縮水嗎?怎麼這個都沒有縮起來?」
這個部份就可以造成很大的認知衝突,然後促進學生思考。學生你來我往的對答中,開始拼湊出接近的正確答案,像是「細胞可能有一面可以擋水」

接著我們再做一項觀察,把洋蔥丁的皮撕一小塊起來,變成一半帶皮,一半不帶皮,再用衛生紙把水擦乾之後,把鹽灑上去,觀察它的變化。這回不到10秒鐘,就可以看到沒皮的那邊,很快就看到鹽粒溶解了。
這時候再拋出問題「還有皮的,沒有水出來,沒有表皮的,水卻一直流出來,所以這代表什麼意思?」
洋蔥皮加鹽

這時候的引導技巧就很重要,不能直接把答案說出來,而是要引導到學生自己把答案建構出來,知道表皮細胞的外側具有防止水分散失的構造。

然後再仔細看一下顯微鏡下洋蔥表皮細胞緊密排列的樣子,更能理解表皮細胞能構成一整片結構完整的表皮組織。

然後還可以用肉眼觀察葉子表面,會看到洋蔥的鱗葉表面有反光且光滑的感覺。

最後拋出一個問題,用來延伸到下次的氣孔觀察活動,「葉子既然具有把水擋在外面的表皮細胞,小學都做過葉子的蒸散作用,那麼葉子怎麼把水從葉子裡面弄出去?」

除了這些觀察活動外,也可以再多加一些觀察活動,像是:
在把洋蔥丁的表皮撕開一半時,可以在撕開表皮之後,放上鹽粒之前,立刻做顯微觀察,看看撕裂邊緣的細胞是不是會縮小。

也可以設置對照組,撕開一半的皮,擦乾之後,沒加鹽,就擺在那不要去管它,看看會怎樣?

也可直接用肉眼觀察撕下的表皮組織,如果灑上鹽,肉眼觀察時會看到什麼現象?

還可以把撕下的表皮在載玻片上壓平,然後滴鹽水(或是放鹽粒,視情況滴水)。這個部份做兩片,一片是讓表皮細胞的外側朝上,另外一片是表皮細胞的外側朝下。你可以比較出,如果是外側朝上,那麼鹽水的影響就會比較少(難免還是會有縮的,因為你很有可能讓鹽水滲到底下),但如果是內側朝上,則鹽水的影響就很厲害了,每個細胞都縮得跟什麼一樣。

這一些活動都是可以作為「科學方法」的案例介紹,讓學生親自操作後,再去了解什麼是科學方法。

最後也可以再延伸出一些問題,像是
「水果擺在桌上都沒壞掉,但是摔到一下,表皮受損之後,很快就爛了,為什麼會這樣?」

「人的皮膚和植物的表皮功能相仿,那些燒燙傷的病人,皮膚受損之後,會有什麼後果?」



這一切,不過就是課文簡單幾句話:表皮細胞外側有角質,具有防止水分散失的功能,幹嘛搞這麼多活動呢,直接教學生背下來不就好棒棒?我的理念很簡單,科學的知識要用科學的活動來建構,光靠老師一張嘴講再多,比不上學生自己動手做來建構知識的好。

你可能對這有興趣

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...