此實驗的基本流程:
混有酚紅酸鹼指示劑的紅色果凍,放入醋酸水溶液後,果凍會由外向內逐漸變色。藉由這樣的過程進行各種擴散作用的實驗設計
首先說明酚紅果凍的製作方式
材料用超市購買的吉利T,用 1000水加25g吉利T,加入20mL以上的酚紅(酚紅加越多,果凍可以越紅)。這樣的量,約可以做兩個便當盒的果凍。
另外需要食用醋,我使用的比例是100mL的水加上10mL的醋。越濃有機會讓實驗進行比較快。
在後續實驗,各組需要的所有工具如下:美工刀、護貝方格紙、長鑷子、裝溶液的燒杯、培養皿、電子秤、碼表
實驗一:
細胞擴散實驗
細胞的大小和形狀如何影響材料進出細胞的速度?
- 請將細胞切割成規定大小的方塊。
- 計算立方體的表面積與體積,記錄在表上。
- 將細胞放入裝醋的容器中,紀錄紅色完全消失所需的時間。
紀錄表格
上述的一盒果凍,約可分給三組學生使用,讓學生在護貝的方格紙上切割方塊,投入燒杯後計時觀察費時幾秒果凍可變透明。
實驗報告是將這些數據繪製圖表得到結果,並討論哪個因素對擴散速率的影響最大?解釋這個因素這麼重要?
實驗二:
形狀如何影響擴散速率?
設計一個擴散效率最佳的細胞,其體積和質量最大化但擴散時間最小化的細胞,請將你的細胞畫在下方。
這個實驗需要使用電子秤,學生設計好並切割果凍細胞後,放在培養皿上秤重。(須先秤培養皿空重)
學生的分數計算方式是「果凍重量(mg)/時間(sec)」。也就是要能在最短時間內,使最大質量的果凍變透明。這仰賴著學生對於擴散作用的理解程度。
在此實驗中,我另外限定了一個條件,細胞必須在20分鐘內變透明,否則視為死亡。畢竟一個細胞如果要花上20分鐘,都無法使外界的養分擴散到細胞中央,那這細胞怎麼活下來呢?
事實上在此實驗進行前,我們已用了不少時間不斷講解細胞尺寸與擴散作用的關係,但學生還是會做出許多匪夷所思的細胞尺寸。
只有一位鍾同學,因為熟讀之前的教學講義,他做出重量很極端的細胞,一開始還被同學嘲笑,但最後只有他能順利完成。在此我就不說能夠成功的細胞應該具有什麼樣的尺寸特性了,請各位可以自行試試看。
此課程的學習單如下
https://docs.google.com/document/d/1-sxzuN-fOs9OnNZPNEs-n8qHwF_l32F-iMs-WCpW2yE/edit?usp=sharing