與現(xiàn)行教材相比，本節(jié)問題探討添加了設(shè)問：如果漏斗管足夠長，管內(nèi)液面會無限升高嗎？為什么？

學生可能會有這樣想：漏斗內(nèi)蔗糖溶液的濃度一直高于燒杯內(nèi)的清水，因此燒杯內(nèi)的水分將永不停歇地通過半透膜進入漏斗，漏斗內(nèi)的液面將一直上升不會停止。實際上，管內(nèi)液面上升到一定高度之后，管中水柱產(chǎn)生的壓力將加速將漏斗中的水分“壓出”，水分進入漏斗（因為濃度差）的速率和水分流出（因為管中水柱的壓力）的速率相等時，液面將不在上升。

問題探討通過設(shè)問，引導學生考慮“壓力勢”的影響，這可以幫助學生隨后弄清為什么植物細胞不能無限吸水。植物細胞吸水膨脹后會對細胞壁產(chǎn)生壓力，細胞壁反過來也擠壓原生質(zhì)體，細胞壁產(chǎn)生的壓力導致水從植物細胞中擠壓出來，最終植物細胞吸水和細胞壁將水從細胞中壓出之間將建立平衡。

現(xiàn)行教材刪去了滲透作用的介紹，新教材又回來了。滲透作用是指水分子通過半透膜的擴散。有些老師對“擴散”一詞有誤解，甚至認為擴散就是水分子無規(guī)則的運動。而實際上擴散是有方向的，因此滲透（作用）也是有方向的：從相對含量高的一側(cè)向相對含量低的一側(cè)，這里滲透的方向是水分子凈移動的方向。

將人的紅細胞置于生理鹽水中，水分進出紅細胞達到平衡，此時細胞沒有水的凈移動，沒有發(fā)生滲透作用。只有將紅細胞置于低滲或高滲溶液中，才會發(fā)生滲透作用。

通過設(shè)問引導學生的思維活動，通過和滲透裝置類比，明確哺乳動物紅細胞的細胞膜相當于一層半透膜，膜兩側(cè)存在“濃度”差時就會發(fā)生滲透作用。

新教材此處加了一個設(shè)問，讓學生思考會什么臨床輸液要用生理鹽水，引導學生關(guān)注生活實踐并用所學知識做出合理的解釋。

植物細胞的吸水和失水，教材選擇了成熟植物細胞進行說明。

成熟植物細胞失水時，會發(fā)生質(zhì)壁分離。質(zhì)壁分離指的哪里和哪里分離，教材寫得比較具體：細胞壁和原生質(zhì)層分離。但是名詞委的術(shù)語中我們看到質(zhì)壁分離被定義為：原生質(zhì)體收縮，部分質(zhì)膜與細胞壁脫離的現(xiàn)象。

我們可以大致看一下教材這一部分的寫法，不管是哺乳動物紅細胞還是成熟植物細胞，教材都在引導學生尋找“半透膜”在哪里，然后再分析“半透膜”兩側(cè)存在濃度差會怎樣。其目的是期望學生在動植物細胞中找到“滲透裝置”。正是基于這樣的考慮，教材突出強調(diào)了原生質(zhì)層，雖然原生質(zhì)層不是被普遍接受的術(shù)語，但用在此處能言簡意賅地說明成熟植物細胞可以構(gòu)成一個滲透系統(tǒng)，否則每次都是細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)，我們作為讀者也會不勝其煩。這里只需要讓學生明確發(fā)生了質(zhì)壁分離即可，并不需要強調(diào)一定是原生質(zhì)層和細胞壁分離（為分數(shù)計，還是強調(diào)一下吧）。

教材介紹成熟植物細胞主要通過滲透作用吸水和失水時，比較了細胞液濃度和外界溶液濃度的大小。

細胞液中溶質(zhì)是多種多樣的，有電解質(zhì)也有非電解質(zhì)；實驗時外界溶液中的溶質(zhì)是蔗糖，屬于非電解質(zhì)，這在化學上是沒法比較兩者濃度大小的。而且作為教師，我們清楚這里實際比較的是滲透壓（或滲透勢），電解質(zhì)和非電解質(zhì)的滲透壓（或滲透勢）不能一概用物質(zhì)的量濃度加以衡量，還要考慮電解質(zhì)和非電解質(zhì)對水的吸引能力（束縛能力）是有差異的。

考慮到學生的認知水平，教材此處用“濃度”代替滲透壓（滲透勢）是一個折中的處理。為了彌補這一不嚴謹表述的缺憾，課后練習題測量細胞液濃度時，問的是“相當于”多大濃度的蔗糖溶液，而不是問細胞液濃度是多少。同樣的，在講哺乳動物紅細胞的吸水和失水時，我們最好說成紅細胞內(nèi)的溶液相當于0.9%的氯化鈉濃度，而不要說兩者濃度相等。

新教材在學生探究實驗前先介紹了不少預備知識，有點散。概括起來有兩個方面。

一方面介紹了細胞壁的透性和伸縮性?，F(xiàn)行教材講細胞壁是全透性的，溶于水中的物質(zhì)都能通過細胞壁；新教材修改為水分子對細胞壁是全透性的，不再提溶于水中的物質(zhì)都能通過細胞壁，這主要是考慮到溶于水的大分子蛋白質(zhì)很難穿過細胞壁。

另一方面此處點出：教材所述的水進出細胞，主要是指水經(jīng)過原生質(zhì)層進出液泡。此處教材故意引導學生把原生質(zhì)層當作一個整體進行考慮，這樣做是為了引導學生尋找成熟植物細胞中的滲透系統(tǒng)。教材的質(zhì)壁分離圖像也曾被懷疑是假的，因為大家看到的質(zhì)壁分離經(jīng)常是原生質(zhì)層很不規(guī)整。究其原因主要是大家滴加蔗糖后不久就進行觀察，此時還處于水從液泡進入原生質(zhì)層然后再進入外界環(huán)境的過程中，如果大家再等待一會，等到外界的水充分穿過原生質(zhì)層進入液泡，水分進出細胞達到大致平衡時，就能看到原生質(zhì)體的整體收縮，此時顯微鏡下的圖像就和教材給出的示意圖相似了。

合理假說的提出要依據(jù)一定的已知信息，教材舉了一些具體的例子讓學生體會植物細胞的吸水和失水，并將其與動物細胞的吸水和失水進行類比。在此基礎(chǔ)上我們提出假說：水分通過滲透作用進出植物細胞。驗證該假說的關(guān)鍵是在植物細胞中找到滲透裝置，或者說要找到“半透膜”？半透膜有兩個候選：細胞壁或原生質(zhì)層。

已知構(gòu)成原生質(zhì)層的細胞膜能控制物質(zhì)進出，因此我們推測原生質(zhì)層也能控制物質(zhì)進出，相當于“半透膜”。這樣假說就轉(zhuǎn)變?yōu)椋涸|(zhì)層相當于一層“半透膜”嗎？

在假說的基礎(chǔ)的上進行演繹推理，得出當外界溶液濃度高于細胞液濃度時，細胞就會失水；當外界溶液低于細胞液濃度時，細胞就會吸水。外界溶液的溶度可以人為控制，這時最關(guān)鍵的就是尋找一個合適的觀察指標，用于確認細胞的失水和吸水。洋蔥鱗片葉外表皮的細胞滿足上述觀察指標的要求，因為它的液泡中含有紫色的色素，失水后色素濃度會增大，紫色加深，范圍變??；吸水后色素濃度會降低，紫色變淡，范圍變大。

作為探究活動，由學生制定實驗步驟為宜。教材直接給出了實驗步驟，其中滴加蔗糖后再滴加清水的操作，對學生而言比較突兀。為了讓滴加蔗糖和滴加清水之間的過渡更自然一些，可以這樣做：

一種是把實驗步驟處理為先加蔗糖然后再去蔗糖（這里的去蔗糖就是加清水）。此類先加自變量再減掉自變量（有時是先減后加）的實驗設(shè)計在生物學中還是相對常見的，通過前后對照用以確認質(zhì)壁分離現(xiàn)象是添加蔗糖溶液引起的，去除蔗糖溶液后，恢復原來的狀態(tài)，即質(zhì)壁分離復原。這種處理方式對學生思維的要求略高。

另一種處理方式，先設(shè)計實驗步驟至添加蔗糖溶液，隨后就進行實驗觀察。實驗結(jié)果紫色變深且范圍變小符合實驗預期。同時，學生能觀察到質(zhì)壁分離，直觀感受到原生質(zhì)層的伸縮性。在這個基礎(chǔ)上，我們可以引導學生再去思考：向質(zhì)壁分離的植物細胞滴加清水，結(jié)果會如何？這樣的過渡更加流暢自然一些。

新教材把自由擴散和協(xié)助擴散放在一節(jié)進行處理，主要是考慮到兩者都屬于被動運輸，被動運輸?shù)膶嵸|(zhì)是通過膜的擴散。這里談幾個小問題。

現(xiàn)行教材通過無蛋白的脂雙層膜對不同分子或離子通透性的分析，讓學生明確離子（因為帶電和水合的雙重影響）不能自由穿過脂雙層，分子的極性和大小影響其在脂雙層中擴散的速率。實踐中，很少見到教師能夠較好地處理現(xiàn)行教材中這個問題探討，其中很重要的一個原因在于學生缺乏化學基礎(chǔ)。新教材刪去了這個問題探討，可能也是基于這樣的考慮。

新教材選擇引導學生從脂溶性的角度去思考什么樣的物質(zhì)容易自由擴散。對學生而言，脂溶性要比極性更容易理解一些。

現(xiàn)行教材正文主要介紹了載體介導的協(xié)助擴散，新教材這里明確提出，協(xié)助擴散包括載體介導的和通道介導的兩種類型，載體和通道則統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)運蛋白。

通道介導的和載體介導的協(xié)助擴散有著一定的差異。載體需要先和被運輸?shù)奈镔|(zhì)結(jié)合，引發(fā)載體構(gòu)象的變化，從而完成物質(zhì)轉(zhuǎn)運。經(jīng)通道進行物質(zhì)轉(zhuǎn)運時，通道并不和被轉(zhuǎn)運的物質(zhì)結(jié)合，而是通過通道自身的結(jié)構(gòu)選擇形狀、大小、電荷適宜的分子或離子通過。這里可以額外跟學生講一下，經(jīng)過通道的運輸都是協(xié)助擴散，尤其是經(jīng)過離子通道通道的運輸，通常還會用“流”來命名，如Na⁺內(nèi)流、K⁺外流，Ca²⁺內(nèi)流等等，有些教輔把主動運輸也稱為“流”，實際上是不符合規(guī)范的。

關(guān)于水的跨膜運輸，現(xiàn)行教材將水通道蛋白的研究則放在了課后“科學前沿”欄目中。新教材則直接在正文中就明確提出水的跨膜運輸包括自由擴散和水通道蛋白介導的協(xié)助擴散。另外，新教材課后安排了生物科學史話“人類對通道蛋白的探索歷程”，其中對水通道研究的介紹更加詳細，尤其是提到了科學家先發(fā)現(xiàn)水跨膜運輸速率的異常，然后推測存在自由擴散以外的運輸方式，最后發(fā)現(xiàn)水通道蛋白。這樣的細節(jié)介紹具有思維訓練的價值。

最后教材還介紹了影響協(xié)助擴散的三個因素：濃度差、轉(zhuǎn)運蛋白數(shù)量以及溫度。溫度影響擴散的速率，這一點是放在教材課后練習題中讓學生思考的。

本節(jié)需要建立的概念是：細胞中物質(zhì)的輸入和輸出都需要經(jīng)過細胞膜。脂溶性分子通過自由擴散進出細胞，協(xié)助擴散借助膜轉(zhuǎn)運蛋白完成，膜轉(zhuǎn)運蛋白包括載體蛋白和通道蛋白。自由擴散和協(xié)助擴散都不需要細胞代謝提供能量，叫做被動運輸，水分子進出細胞既可以自由擴散，也可以借助通道蛋白進行協(xié)助擴散。

通過探究植物細胞吸水和失水的原理這個實驗，讓學生體驗科學探究的一般過程，提高實驗設(shè)計和動手操作能力。

用哺乳動物紅細胞膜和成熟植物細胞的原生質(zhì)層類比半透膜，說明細胞通過滲透作用吸水或失水。

磷脂分子的結(jié)構(gòu)特點決定了脂溶性物質(zhì)可以溶解在細胞膜中，磷脂分子的運動對脂溶性物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運是必須的；一種轉(zhuǎn)運蛋白往往只適合轉(zhuǎn)運特定的物質(zhì)，轉(zhuǎn)運蛋白空間結(jié)構(gòu)的變化，對物質(zhì)跨膜運輸起著決定性的作用，細胞膜具有一定的流動性是細胞膜能夠進行跨膜轉(zhuǎn)運的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。