《植物细胞的质壁分离与复原》的实验教学设计.docx
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《植物细胞的质壁分离与复原》的实验教学设计
《植物细胞的质壁分离与复原》、实验教学设计
一、教材分析与教学设计思路
本节课是选自人教版必修1《分子与细胞》模块第4章第1节《物质跨膜运输的实例》中的一节实验课。
本实验通过探究证明了成熟的植物细胞可通过渗透作用吸水和失水，是在初中《科学》中“根对水分吸收”的基础上进一步学习植物的水分代谢过程,是前面所学“细胞的分子组成——水”知识点进一步的深化，也与后面学习光合作用、呼吸作用的内容存在着联系，它是植物新陈代谢的基础。
同时，本实验是在学习渗透作用原理的基础上，利用细胞的质壁分离和质壁分离复原的实验强化渗透作用的原理，也是对物质跨膜运输方式这块内容的升华。
本节课设计成一节实验探究课。
“倡导探究性学习”是高中新课程标准的基本理念，但从学生的学习情况来看，绝大多数学生对于科学探究的一般过程以及如何设计实验、预测实验、分析实验结果得出结论等还不能深刻理解和掌握，因此笔者试图通过这节课的教学，利用科学探究的一般过程作为教学主线，使学生能对“科学探究的一般过程”有更进一步的理解和领会，引导学生能真正达到课程标准的要求，会做出“假设和预期”、会“设计可行的实验方案等。
并且通过实验教学设计，创设情境，增加实验的探究性内容，为学生提供“自主、合作、探究”的学习氛围，培养学生的创新精神和实践能力及归纳总结能力。
二、学情分析
学生除拥有初中《科学》中相关水分吸收内容基础知识外，在学习了渗透作用的原理以及动物细胞的吸水和失水的内容后，他们对植物细胞在什么情况下吸水和失水等内容已经有一定了解，并在日常生活经验中，也有类似植物细胞吸水和失水的实例，例如：
腌制咸菜等，但并没有系统学习细胞吸水和失水的基本原理及其条件，缺乏理性认识。
另外，与平时的理论课想比，学生对实验课有更高的积极性。
三、教学目标设计
1．知识与技能
1）通过对质壁分离实验现象的操作与观察，理解渗透作用发生的条件；
2）通过实验过程，进一步掌握显微镜的正确操作方法及临时装片的制作方法；2．方法与能力
1）通过小组讨论实验方案过程，并归纳表达的自主学习方式，培养了学生对问题进行探究的能力、团队合作的能力、获取信息、分析处理及表达信息的能力；2）通过实验设计中变量的控制，实验数据的记录统计分析，体验科学研究的一般方法和过程；
3．态度、情感与价值观
1）通过实验的探究行为，学生能了解科学探究的一般过程，培养学生实事求是的科学态度和不断创新的精神；
2）通过小组的讨论合作，培养学生谦虚好学、善于合作的科学态度；
3）激发学生对生物科学的兴趣和热爱，培养学生理论联系实际，关心农业生产实践；
四、重点难点的确立
1．教学重点1）植物细胞质壁分离及复原的条件
2）探究实验的设计过程
2．教学难点：
探究实验的设计过程
五、教学流程图
学生练习、课堂延伸
六、教学过程设计
整节课教学环节、教学策略可概括为以下几句话：
情趣导入，引发课题
分析经典，启发探究
自主设计，充分拓展
（一）情趣导入，引发课题
创设情境：
1.课前做好演示实验的准备：
取萝卜的块根，分别用打孔器在相近部位打出两个圆柱体块A、B，A在蒸馏水中、B在浓盐水中放1小时。
上课时告知学生处理的方法，然后设置悬念：
让学生猜测，处理后的圆柱体是否与原来萝卜块根上的孔合适。
然后展示实物，让学生观察：
A块因吸水，较大，变得不合适；B块因失水，较小，也不合适。
（设计意图：
通过创设情境，让学生直观地感知：
植物细胞也可吸水和失水，激发学生的兴趣，引发学生进一步学习探究的欲望）
学生自然会产生疑问：
植物细胞通过什么样的方式吸水和失水呢？
（二）分析经典，启发探究
1、师：
简单复习渗透作用的原理及条件，回顾成熟植物细胞的基本结构，通过其模式图引导学生思考，提出下列问题：
生：
1）植物细胞是通过渗透作用吸水、失水的吗？
2）植物细胞在什么情况下会出现吸水、失水的情况？
3）原生质层相当于一层半透膜吗？
2、带着这样的问题，教师带领学生一起分析并实施课本中的质壁分离及质壁分离复原的实验。
（以往常规的教学只是简单介绍实验的原理及结果，为了能够体现新课标精神，突出生物学科重视科学探究能力培养的学科特点，将教材介绍的实验以及其它拓展实验置于科学探究过程这个主线中，使学生通过对经典实验的学习和分析，体会经典实验所蕴含的科学探究的一般方法，初步建立科学探究的能力，并利用这样的方法自主的去设计实验、实施实验。
）
1）首先向学生展示这部分的主题思路——科学探究的一般过程：
2）教师引导学生分析本实验的探究历程：
（本部分给学生印发学案，将学案提前发给学生预习，并将板书事先书写在黑板上，这样既节约了时间，又让学生在课前就对探究实验的科学思想有所了解。
）
利用问题串进行引导：
（1）发生渗透作用的条件是什么？
（2）什么来充当半透膜？
选择什么样的试验材料？
（3）如何让“细胞”这个渗透系统与另一个渗透系统发生关系，即如何创造出让水分出入细胞的试验环境？
（4）怎样观察到水分进出细胞？
成熟植物细胞能够满足发生渗透作用的条件吗？
成熟植物细胞满足发生渗透作用的条件。
基本思路：
将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再将细胞浸润在清水中，观察其大小的变化。
材料用具：
紫色的洋葱鳞片叶、刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜、0.3g/mL的蔗糖溶液、清水。
实验步骤：
质壁分离：
制片----观察----引流----观察
质壁分离复原：
引流----观察
植物细胞满足发生渗透作用的条件，通过渗透作用吸水和失水
共同总结提升：
1、为什么教材选取紫色洋葱表皮为实验材料，而不用白色洋葱？
（紫色洋葱表皮细胞液泡呈紫色，便于观察）
2、能不能用洋葱根尖生长点细胞作材料？
（不行）
结论：
发生质壁分离的细胞必须有大的液泡，成熟的植物细胞，最好有颜色，便于观察；
3、“质”与“壁”分离，分开的各是什么结构？
（原生质层和细胞壁）
4、质壁分离后，原生质层的最外面是什么结构？
（细胞膜）
结论：
此实验可用来观察细胞膜，为了便于观察，可用活性染料进行染色。
5、开水烫过的洋葱表皮会发生质壁分离吗？
（不会）
6、为什么细胞壁和原生质层会分离？
（原生质层的伸缩性比细胞壁强）
结论：
此实验可验证细胞的死活，证明膜具有一定的流动性。
（三）自主设计,充分拓展
师:
根据本试验，你能尝试着提出一些探究性课题吗？
生：
1、蔗糖溶液的浓度为什么是0.3g/mL呢？
是否可以用其它浓度的蔗糖溶液代替呢？
2、选用其它溶液，如NaCl溶液、KNO3溶液、酒精等进行质壁分离和复原实验，结果一样吗？
（鉴于时间关系,选择课题1来进行探究,课题2作为课后探究作业.）
拓展试验一：
不同浓度的蔗糖溶液对细胞质壁分离和复原的影响
探究方法:
学生6人为一试验小组，全班分为8个试验小组。
在试验前，每小组成员，共同讨论，完成科学探究一般过程的六个方面，然后分小组进行试验，每两个小组用1种浓度的蔗糖溶液。
不同浓度的蔗糖溶液，对细胞质壁分离和复原的影响不同
蔗糖溶液浓度越大，质壁分离越明显、速度越快
分别将取自相同部位的洋葱表皮细胞，浸润在0.1g/mL、0.3g/mL、0.5g/mL、0.7g/mL的蔗糖溶液，进行质壁分离的实验，观察细胞质壁分离的程度
材料准备：
紫色洋葱、0．1g/mL蔗糖溶液、0．3g/mL蔗糖溶液、0．5g/mL蔗糖溶液、0．7g/mL蔗糖溶液、清水、显微镜、吸水纸、载玻片、盖玻片。
每两个小组为一合作组，用同一浓度，让后两小组求平均值。
蔗糖溶液
0．1g/mL
0．3g/mL
0．5g/mL
0．7g/mL
质壁分离程度
轻微分离
明显分离
明显分离
明显分离
复原状况
发生复原
发生复原
不复原
不复原
说明
细胞存活
细胞存活
细胞死亡
细胞死亡
结论
不宜选用
宜选用
不能选用
不能选用
为了观察质壁分离复原现象，不可以采用0．5g/mL或0．7g/mL的蔗糖溶液，因为两者浓度过高，导致细胞失水过多而死亡，从而不能复原；而0．1g/mL的溶液分离现象不明显，且用时太长，所以最好选用0．3g/mL的蔗糖溶液来观察植物细胞质壁分离现象。
共同总结提升：
1、细胞外液浓度过大，会造成细胞因过度失水而死亡。
应用：
盐碱地为什么不适于植物的生长？
高浓度的食盐水为什么可以杀菌防腐？
植物的“烧苗”现象是什么原因等？
2、细胞外液大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象；
细胞外液小于细胞液时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象；
细胞外液与细胞液浓度相当时，细胞既不吸水、也不失水。
应用：
利用这一原理，可测定细胞液的浓度
拓展试验二：
测定植物细胞的细胞液浓度
如何测定植物细胞液的浓度？
植物细胞液的浓度介于未发生质壁分离的最大外界溶液浓度和发生质壁分离时的最小外界溶液浓度之间
将植物细胞分别浸润在已配制具有一系列浓度梯度的蔗糖溶液，观察其初始质壁分离变化，引起50%左右细胞发生发生初始质壁分离的蔗糖溶液浓度应该是细胞液的浓度
（略）
载玻片
蔗糖溶液浓度（g/mL）
发生质壁分离的比例
1
0.2
35%
2
0.3
40%
3
0.4
45%
4
0.5
50%
5
0.6
55%
6
0.7
55%
7
0.8
55%
8
0.9
65%
细胞液的浓度为0.6-0.8g/mL左右
课后作业：
探究其它溶液，如NaCl溶液、KNO3溶液、酒精等进行质壁分离和复原实验，结果会如何？
八、教学反思
在本节课内容教学中，教学目标达成，重点难点得到突破，体现了新课标的思想-----注重实验设计能力的培养。
本节教学希望把科学知识作为培养学生科学精神和创新思维能力的载体，从分析经典实验到课堂上的交流讨论、发现探索，再到实验设计，为学生搭设一个自主学习、发现探究的“平台”。
探究实验的目的并不在于得到全班学生统一的结果，而重在使学生真正参与探究过程，在实践中获得具体的经验体会，让学生懂得科学的探究方法，培养严谨的科学态度，让他们的创新意识得到发挥，这可以让学生受益终身。
从案例中我们发现，探究式教学使学生成为知识的探索者,而不是消极的接受者,充分体现了学生是学习的主体,同时有利于开发学生的智力和培养实验、观察、思维能力。
同时，学生在探究活动中感受到成功带来的喜悦，增进了同学间的合作精神,获得了理想的教学效果。
但本节课，重点不够突出，总结提升部分也做得不是很系统；另外，可能会由于学生的操作不是特别熟练，以及学生在探究性学习过程中对实验的分析、讨论、设计以及语言表达等方面都比较薄弱，所以课堂调控起来有一定的难度。
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