Diffusion Lab

ほとんどの章は、細胞構造のトピックに続き、細胞膜と拡散・浸透に関するトピックがあります。 これらの概念は学生にとって理解するのが非常に難しいものです。 半透膜で拡散がどのように機能するかを見てもらうために、私はビニール袋を使って細胞(膜)をモデル化するラボを行うのが好きです。

これは、プロセスを観察してデータや情報を記録する以外、学生がほとんど何もしないシンプルなラボです。 セットアップするには、プラスチックの袋、ヨウ素、水、コーンスターチが必要です。 ヨウ素以外はスーパーで簡単に手に入ります。

次に、ビニール袋を取り、スプーン一杯のコーンスターチと約100mlの水を入れます。 正確でなくてもかまいません。 生徒が見ている間に少なくとも1回は行いたいものですが、生徒に作らせることもできます(ただし、散らかることを覚悟してください)。 袋を縛って、袋は細胞を表し、細胞質はコーンスターチを混ぜたもので、プラスチックは細胞膜であることを生徒に説明します。 固形物は、分子レベルでは本当の固形物ではなく、袋はむしろ小さな小さな網戸のようなものであることを説明します。

袋を設置したら、クラス全員分のビーカーを準備する必要があります。 半分くらいまで水を入れて、ヨウ素を数滴入れます。水がとてもオレンジ色になるようにします。 濃度が高いほど、反応は速くなります。 このとき、ヨウ素はデンプンに触れると色が変わる「指標」であることを指摘するのもよいでしょう。 ビーカーのでんぷん溶液とヨウ素を一滴垂らして、これを実演します。

生徒は、ヨウ素混合液に袋を慎重に入れます。 ワークシートでは、何が起こるかについていくつかの予測を立て、拡散と浸透を定義するよう求めます。

15分後…

生徒たちはワークシートで、何が起こったかを説明するように尋ねられるでしょう。 よくある誤解は、ヨウ素が袋を「食べて」しまったというものです。 袋は網戸のようなもので、ヨウ素は非常に小さな分子であることを学生に思い出させます。

この実験があまりインタラクティブではないにもかかわらず、学生はこの実験を終えた後、細胞モデルや半透膜を理解しているようです。 ビーカーにでんぷんを入れ、袋にヨウ素を入れたらどうなるのか見てみたいという声が多く聞かれます。 これを設定して、翌日には結果を見ることができるようにします

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