《植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)課題

1、植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原、實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材分析與教學(xué)設(shè)計(jì)思路本節(jié)課是選自人教版必修 1分子與細(xì)胞模塊第 4 章第 1 節(jié) 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例 中的一節(jié)實(shí)驗(yàn)課。 本實(shí)驗(yàn)通過(guò)探究證明了成 熟的植物細(xì)胞可通過(guò)滲透作用吸水和失水， 是在初中 科學(xué) 中“根 對(duì)水分吸收”的基礎(chǔ)上進(jìn)一步學(xué)習(xí)植物的水分代謝過(guò)程 , 是前面 所學(xué)“細(xì)胞的分子組成水”知識(shí)點(diǎn)進(jìn)一步的深化，也與后面 學(xué)習(xí)光合作用、呼吸作用的容存在著聯(lián)系，它是植物新代謝的基 礎(chǔ)。同時(shí)， 本實(shí)驗(yàn)是在學(xué)習(xí)滲透作用原理的基礎(chǔ)上， 利用細(xì)胞的質(zhì)壁 分離和質(zhì)壁分離復(fù)原的實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化滲透作用的原理， 也是對(duì)物質(zhì)跨膜運(yùn) 輸方式這塊容的升華。本節(jié)課設(shè)計(jì)成一節(jié)實(shí)驗(yàn)探究

2、課?！俺珜?dǎo)探究性學(xué)習(xí)”是高中 新課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念，但從學(xué)生的學(xué)習(xí)情況來(lái)看，絕大多數(shù)學(xué) 生對(duì)于科學(xué)探究的一般過(guò)程以及如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)、分析 實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論等還不能深刻理解和掌握，因此筆者試圖通過(guò) 這節(jié)課的教學(xué)，利用科學(xué)探究的一般過(guò)程作為教學(xué)主線，使學(xué)生 能對(duì)“科學(xué)探究的一般過(guò)程”有更進(jìn)一步的理解和領(lǐng)會(huì)，引導(dǎo)學(xué) 生能真正達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，會(huì)做出“假設(shè)和預(yù)期”、會(huì)“設(shè) 計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案等。并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，創(chuàng)設(shè)情境，增加實(shí) 驗(yàn)的探究性容，為學(xué)生提供“自主、合作、探究”的學(xué)習(xí)氛圍，培養(yǎng) 學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力及歸納總結(jié)能力。二、學(xué)情分析 學(xué)生除擁有初中科學(xué)中相關(guān)水分吸收容基礎(chǔ)知識(shí)外，

3、在學(xué)習(xí)了滲透作用的原理以及動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水的容后， 他們對(duì)植物細(xì) 胞在什么情況下吸水和失水等容已經(jīng)有一定了解， 并在日常生活經(jīng)驗(yàn) 中，也有類似植物細(xì)胞吸水和失水的實(shí)例，例如：腌制咸菜等，但并 沒(méi)有系統(tǒng)學(xué)習(xí)細(xì)胞吸水和失水的基本原理及其條件，缺乏理性認(rèn)識(shí)。 另外，與平時(shí)的理論課想比，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課有更高的積極性。三、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)1 知識(shí)與技能1) 通過(guò)對(duì)質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的操作與觀察，理解滲透作用發(fā)生的條 件；2) 通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，進(jìn)一步掌握顯微鏡的正確操作方法及臨時(shí)裝片的 制作方法； 2 方法與能力1) 通過(guò)小組討論實(shí)驗(yàn)方案過(guò)程，并歸納表達(dá)的自主學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng) 了學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行探究的能力、團(tuán)隊(duì)合作

4、的能力、獲取信息、分析處 理及表達(dá)信息的能力； 2) 通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中變量的控制，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的 記錄統(tǒng)計(jì)分析，體驗(yàn)科學(xué)研究的一般方法和過(guò)程；3 態(tài)度、情感與價(jià)值觀1) 通過(guò)實(shí)驗(yàn)的探究行為，學(xué)生能了解科學(xué)探究的一般過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事的科學(xué)態(tài)度和不斷創(chuàng)新的精神；2) 通過(guò)小組的討論合作， 培養(yǎng)學(xué)生謙虛好學(xué)、 善于合作的科學(xué)態(tài)度；3) 激發(fā)學(xué)生對(duì)生物科學(xué)的興趣和熱愛(ài)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，關(guān) 心農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐；四、重點(diǎn)難點(diǎn)的確立1 教學(xué)重點(diǎn) 1) 植物細(xì)胞質(zhì)壁分離及復(fù)原的條件2) 探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程2 教學(xué)難點(diǎn) ：探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程演示蘿卜條吸水、失水實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)設(shè)情境五、教學(xué)流程圖引出探究課題分析經(jīng)典，啟發(fā)

5、探究教師：給出科學(xué)探究的一般過(guò)程學(xué)生活動(dòng)：按探究的一般過(guò)程分析、 操作質(zhì)壁分離和復(fù)原的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)共同總結(jié)提升：實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝌?yàn)證的問(wèn)題、與實(shí)踐生活的聯(lián)系試驗(yàn)拓展：學(xué)生自主分析、設(shè)計(jì)、操作從經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中拓展出的課題，提升能力六、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì) 整節(jié)課教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)策略可概括為以下幾句話： 情趣導(dǎo)入，引發(fā)課題學(xué)生練習(xí)、課堂延伸分析經(jīng)典，啟發(fā)探究自主設(shè)計(jì)，充分拓展（一） 情趣導(dǎo)入，引發(fā)課題鹽水中放 1 小時(shí)創(chuàng)設(shè)情境：1. 課前做好演示實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備：取蘿卜的塊根，分別用打孔器在相近部位打出兩個(gè)圓柱體塊A、B，A 在蒸餾水中、 B 在濃上課時(shí)告知學(xué)生處理的方法，然后設(shè)置懸念：讓學(xué)生猜測(cè)，處理后的 圓柱體是否與原來(lái)蘿卜

6、塊根上的孔合適。 然后展示實(shí)物，讓學(xué)生觀察： A塊因吸水，較大，變得不合適； B塊因失水，較小，也不合適。 （設(shè) 計(jì)意圖：通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境， 讓學(xué)生直觀地感知： 植物細(xì)胞也可吸水和失 水，激發(fā)學(xué)生的興趣，引發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)探究的欲望 ） 學(xué)生自然會(huì)產(chǎn)生疑問(wèn)：植物細(xì)胞通過(guò)什么樣的方式吸水和失水呢？ （二） 分析經(jīng)典，啟發(fā)探究1、師：簡(jiǎn)單復(fù)習(xí)滲透作用的原理及條件，回顧成熟植物細(xì)胞的基本 結(jié)構(gòu)，通過(guò)其模式圖引導(dǎo)學(xué)生思考，提出下列問(wèn)題： 生：1） 植物細(xì)胞是通過(guò)滲透作用吸水、失水的嗎？ 2）植物細(xì)胞在什么情況下會(huì)出現(xiàn)吸水、失水的情況？3）原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜嗎？2、帶著這樣的問(wèn)題，教師帶領(lǐng)學(xué)生一起分析

7、并實(shí)施課本中的質(zhì)壁分 離及質(zhì)壁分離復(fù)原的實(shí)驗(yàn)。 （以往常規(guī)的教學(xué)只是簡(jiǎn)單介紹實(shí)驗(yàn)的原 理及結(jié)果， 為了能夠體現(xiàn)新課標(biāo)精神， 突出生物學(xué)科重視科學(xué)探究能 力培養(yǎng)的學(xué)科特點(diǎn)， 將教材介紹的實(shí)驗(yàn)以及其它拓展實(shí)驗(yàn)置于科學(xué)探 究過(guò)程這個(gè)主線中， 使學(xué)生通過(guò)對(duì)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)和分析， 體會(huì)經(jīng)典 實(shí)驗(yàn)所蘊(yùn)含的科學(xué)探究的一般方法， 初步建立科學(xué)探究的能力， 并利 用這樣的方法自主的去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)。） 1）首先向?qū)W生展示這部分的主題思路科學(xué)探究的一般過(guò)程：2） 教師引導(dǎo)學(xué)生分析本實(shí)驗(yàn)的探究歷程： （本部分給學(xué)生印發(fā)學(xué)案， 將學(xué)案提前發(fā)給學(xué)生預(yù)習(xí)， 并將板書事先書寫在黑板上， 這樣既節(jié)約 了時(shí)間，又讓學(xué)生在課

8、前就對(duì)探究實(shí)驗(yàn)的科學(xué)思想有所了解。 ） 利用問(wèn)題串進(jìn)行引導(dǎo)：（ 1）發(fā)生滲透作用的條件是什么？（ 2）什么來(lái)充當(dāng)半透膜？選擇什 么樣的試驗(yàn)材料？（ 3）如何讓“細(xì)胞”這個(gè)滲透系統(tǒng)與另一個(gè)滲透 系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系，即如何創(chuàng)造出讓水分出入細(xì)胞的試驗(yàn)環(huán)境？（4）怎樣觀察到水分進(jìn)出細(xì)胞？提出問(wèn)題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)施實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果得出結(jié)論成熟植物細(xì)胞能夠滿足發(fā)生滲透作用的條件嗎？成熟植物細(xì)胞滿足發(fā)生滲透作用的條件?；舅悸罚簩⒅参锛?xì)胞浸潤(rùn)在較高濃度的蔗糖溶液 中，觀察其 大小 的變化；再將細(xì)胞浸潤(rùn)在清水中，觀察其大小的變 化。材料用具：紫色的洋蔥鱗片葉、刀片、鑷子、滴管、 載玻片、蓋玻片、吸水紙、顯微鏡、 0.

9、3g/mL 的蔗糖 溶液、清水。實(shí)驗(yàn)步驟： 質(zhì)壁分離：制片 觀察 引流觀察質(zhì)壁分離復(fù)原：引流 觀察植物細(xì)胞滿足發(fā)生滲透作用的條件，通過(guò)滲透作用吸水和失水共同總結(jié)提升：1、為什么教材選取紫色洋蔥表皮為實(shí)驗(yàn)材料，而不用白色洋蔥？（紫色洋蔥表皮細(xì)胞液泡呈紫色，便于觀察）2、能不能用洋蔥根尖生長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞作材料？（不行） 結(jié)論：發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞必須有大的液泡，成熟的植物細(xì)胞，最好 有顏色，便于觀察；3、“質(zhì)”與“壁”分離，分開(kāi)的各是什么結(jié)構(gòu)？ （原生質(zhì)層和細(xì)胞壁）4、質(zhì)壁分離后，原生質(zhì)層的最外面是什么結(jié)構(gòu)？（細(xì)胞膜） 結(jié)論：此實(shí)驗(yàn)可用來(lái)觀察細(xì)胞膜，為了便于觀察，可用活性染料進(jìn)行 染色。5、開(kāi)水燙過(guò)的洋蔥

10、表皮會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離嗎？（不會(huì)）6、為什么細(xì)胞壁和原生質(zhì)層會(huì)分離？（原生質(zhì)層的伸縮性比細(xì)胞壁強(qiáng)） 結(jié)論：此實(shí)驗(yàn)可驗(yàn)證細(xì)胞的死活，證明膜具有一定的流動(dòng)性。（ 三 ） 自主設(shè)計(jì) , 充分拓展師: 根據(jù)本試驗(yàn)，你能嘗試著提出一些探究性課題嗎？ 生：1、蔗糖溶液的濃度為什么是 0.3 g/mL 呢？是否可以用其它濃度 的蔗糖溶液代替呢？2、選用其它溶液，如 NaCl 溶液、 KNO3溶液、酒精等進(jìn)行質(zhì)壁分離 和復(fù)原實(shí)驗(yàn)，結(jié)果一樣嗎？（鑒于時(shí)間關(guān)系 ,選擇課題 1來(lái)進(jìn)行探究 ,課題 2作為課后探究作業(yè) .）拓展試驗(yàn)一：不同濃度的蔗糖溶液對(duì)細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的影響 探究方法 :學(xué)生 6 人為一試驗(yàn)小組，全班

11、分為 8 個(gè)試驗(yàn)小組。在試驗(yàn)前，每小組 成員，共同討論，完成科學(xué)探究一般過(guò)程的六個(gè)方面，然后分小組進(jìn) 行試驗(yàn)，每?jī)蓚€(gè)小組用 1 種濃度的蔗糖溶液。提出問(wèn)題 不同濃度的蔗糖溶液， 對(duì)細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的 影響不同作出假設(shè) 蔗糖溶液濃度越大， 質(zhì)壁分離越明顯、 速度越快設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分別將取自相同部位的洋蔥表皮細(xì)胞，浸潤(rùn)在0.1g/mL 、0.3 g/mL 、 0.5 g/mL 、0.7 g/mL 的蔗糖溶液， 進(jìn)行質(zhì)壁分離的實(shí)驗(yàn)， 觀察細(xì)胞質(zhì)壁分離的程度材料準(zhǔn)備：紫色洋蔥、01g/mL蔗糖溶液、03g/mL 蔗糖溶液、 05g/mL蔗糖溶液、 07g/mL 蔗糖溶 液、清水、顯微鏡、吸水紙、載玻片、蓋

12、玻片。每?jī)蓚€(gè)小組為一合作組， 用同一濃度， 讓后兩小組求平均值分析結(jié)果蔗糖溶液01g/mL03g/mL05g/mL07g/mL質(zhì)壁分離程度輕微分離明顯分離明顯分離明顯分離復(fù)原狀況發(fā)生復(fù)原發(fā)生復(fù)原不復(fù)原不復(fù)原說(shuō)明細(xì)胞存活細(xì)胞存活細(xì)胞死亡細(xì)胞死亡結(jié)論不宜選用宜選用不能選用不能選用得出結(jié)論為了觀察質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象，不可以采用 05g/mL或 07g/mL的蔗糖溶液，因?yàn)閮?者濃度過(guò)高，導(dǎo)致細(xì)胞失水過(guò)多而死亡，從 而不能復(fù)原； 而 01g/mL 的溶液分離現(xiàn)象不 明顯，且用時(shí)太長(zhǎng)，所以最好選用 03g/mL 的蔗糖溶液來(lái)觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象。共同總結(jié)提升：1、 細(xì)胞外液濃度過(guò)大，會(huì)造成細(xì)胞因過(guò)度失

13、水而死亡。應(yīng)用：鹽堿地為什么不適于植物的生長(zhǎng)？提出問(wèn)題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)施實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果高濃度的食鹽水為什么可以殺菌防腐？植物的“燒苗”現(xiàn)象是什么原因等？2、 細(xì)胞外液大于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞失水，發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象； 細(xì)胞外液小于細(xì)胞液時(shí)，細(xì)胞吸水，發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象； 細(xì)胞外液與細(xì)胞液濃度相當(dāng)時(shí)，細(xì)胞既不吸水、也不失水。應(yīng)用：利用這一原理，可測(cè)定細(xì)胞液的濃度拓展試驗(yàn)二：測(cè)定植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度如何測(cè)定植物細(xì)胞液的濃度？植物細(xì)胞液的濃度介于未發(fā)生質(zhì)壁分離的最大外界溶液濃度和發(fā)生質(zhì)壁分離時(shí)的最小外界溶液濃度之間將植物細(xì)胞分別浸潤(rùn)在已配制具有一系列濃度梯 度的蔗糖溶液， 觀察其初始質(zhì)壁分離變化， 引

14、起 50% 左右細(xì)胞發(fā)生發(fā)生初始質(zhì)壁分離的蔗糖溶液濃度 應(yīng)該是細(xì)胞液的濃度得出結(jié)論載玻片蔗糖溶液濃度（ g/mL）發(fā)生質(zhì)壁分離的比例略）10.235%20.340%30.445%40.550%50.655%60.755%70.855%80.965%細(xì)胞液的濃度為 0.6-0.8g/mL 左右課后作業(yè)： 探究其它溶液，如 NaCl 溶液、 KNO3溶液、酒精等進(jìn)行質(zhì) 壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)，結(jié)果會(huì)如何？八、 教學(xué)反思 在本節(jié)課容教學(xué)中，教學(xué)目標(biāo)達(dá)成，重點(diǎn)難點(diǎn)得到突破，體現(xiàn)了 新課標(biāo)的思想 注重實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。本節(jié)教學(xué)希望把科學(xué)知識(shí)作為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神和創(chuàng)新思維能 力的載體，從分析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)到課堂上的交流討論、發(fā)現(xiàn)探索，再到實(shí) 驗(yàn)設(shè)計(jì)，為學(xué)生搭設(shè)一個(gè)自主學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)探究的“平臺(tái)”。探究實(shí)驗(yàn)的目的并不在于得到全班學(xué)生統(tǒng)一的結(jié)果， 而重在使學(xué) 生真正參與探究過(guò)程， 在實(shí)踐中獲得具體的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)， 讓學(xué)生懂得科 學(xué)的探究方法，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，讓他們的創(chuàng)新意識(shí)得到發(fā)揮， 這可以讓學(xué)生受益終身。 從案例中我