植物細胞的質壁分離與復原的實驗教學設計

1、植物細胞的質壁分離與復原、實驗教學設計1、 教材分析與教學設計思路本節(jié)課是選自人教版必修1分子與細胞模塊第4章第1節(jié)物質跨膜運輸?shù)膶嵗械囊还?jié)實驗課。本實驗通過探究證明了成熟的植物細胞可通過滲透作用吸水和失水，是在初中科學中“根對水分吸收”的基礎上進一步學習植物的水分代謝過程,是前面所學“細胞的分子組成水”知識點進一步的深化，也與后面學習光合作用、呼吸作用的內(nèi)容存在著聯(lián)系，它是植物新陳代謝的基礎。同時，本實驗是在學習滲透作用原理的基礎上，利用細胞的質壁分離和質壁分離復原的實驗強化滲透作用的原理，也是對物質跨膜運輸方式這塊內(nèi)容的升華。本節(jié)課設計成一節(jié)實驗探究課?！俺珜骄啃詫W習”是高中新課程標準

2、的基本理念，但從學生的學習情況來看，絕大多數(shù)學生對于科學探究的一般過程以及如何設計實驗、預測實驗、分析實驗結果得出結論等還不能深刻理解和掌握，因此筆者試圖通過這節(jié)課的教學，利用科學探究的一般過程作為教學主線，使學生能對“科學探究的一般過程”有更進一步的理解和領會，引導學生能真正達到課程標準的要求，會做出“假設和預期”、會“設計可行的實驗方案等。并且通過實驗教學設計，創(chuàng)設情境，增加實驗的探究性內(nèi)容，為學生提供“自主、合作、探究”的學習氛圍，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力及歸納總結能力。二、學情分析學生除擁有初中科學中相關水分吸收內(nèi)容基礎知識外，在學習了滲透作用的原理以及動物細胞的吸水和失水的內(nèi)容后

3、，他們對植物細胞在什么情況下吸水和失水等內(nèi)容已經(jīng)有一定了解，并在日常生活經(jīng)驗中，也有類似植物細胞吸水和失水的實例，例如：腌制咸菜等，但并沒有系統(tǒng)學習細胞吸水和失水的基本原理及其條件，缺乏理性認識。另外，與平時的理論課想比，學生對實驗課有更高的積極性。三、教學目標設計1 知識與技能1) 通過對質壁分離實驗現(xiàn)象的操作與觀察，理解滲透作用發(fā)生的條件；2) 通過實驗過程，進一步掌握顯微鏡的正確操作方法及臨時裝片的制作方法；2 方法與能力1) 通過小組討論實驗方案過程，并歸納表達的自主學習方式，培養(yǎng)了學生對問題進行探究的能力、團隊合作的能力、獲取信息、分析處理及表達信息的能力；2) 通過實驗設計中變量的

4、控制，實驗數(shù)據(jù)的記錄統(tǒng)計分析，體驗科學研究的一般方法和過程；3 態(tài)度、情感與價值觀1) 通過實驗的探究行為，學生能了解科學探究的一般過程，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度和不斷創(chuàng)新的精神；2) 通過小組的討論合作，培養(yǎng)學生謙虛好學、善于合作的科學態(tài)度；3）激發(fā)學生對生物科學的興趣和熱愛，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際，關心農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐；四、重點難點的確立 1 教學重點1) 植物細胞質壁分離及復原的條件2) 探究實驗的設計過程2 教學難點：探究實驗的設計過程 引出探究課題演示蘿卜條吸水、失水實驗、創(chuàng)設情境教師：給出科學探究的一般過程學生活動：按探究的一般過程分析、操作質壁分離和復原的經(jīng)典實驗共同總結提升：實驗能

5、夠驗證的問題、與實踐生活的聯(lián)系 分析經(jīng)典，啟發(fā)探究試驗拓展：學生自主分析、設計、操作從經(jīng)典實驗中拓展出的課題，提升能力五、教學流程圖學生練習、課堂延伸六、教學過程設計整節(jié)課教學環(huán)節(jié)、教學策略可概括為以下幾句話：情趣導入，引發(fā)課題分析經(jīng)典，啟發(fā)探究自主設計，充分拓展（一） 情趣導入，引發(fā)課題創(chuàng)設情境： 1.課前做好演示實驗的準備：取蘿卜的塊根，分別用打孔器在相近部位打出兩個圓柱體塊A、B，A在蒸餾水中、B在濃鹽水中放1小時。 AB上課時告知學生處理的方法，然后設置懸念：讓學生猜測，處理后的圓柱體是否與原來蘿卜塊根上的孔合適。然后展示實物，讓學生觀察：A塊因吸水，較大，變得不合適；B塊因失水，較小

6、，也不合適。（設計意圖：通過創(chuàng)設情境，讓學生直觀地感知：植物細胞也可吸水和失水，激發(fā)學生的興趣，引發(fā)學生進一步學習探究的欲望）學生自然會產(chǎn)生疑問：植物細胞通過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：簡單復習滲透作用的原理及條件，回顧成熟植物細胞的基本結構，通過其模式圖引導學生思考，提出下列問題：生：1)植物細胞是通過滲透作用吸水、失水的嗎？2)植物細胞在什么情況下會出現(xiàn)吸水、失水的情況？3）原生質層相當于一層半透膜嗎？2、帶著這樣的問題，教師帶領學生一起分析并實施課本中的質壁分離及質壁分離復原的實驗。（以往常規(guī)的教學只是簡單介紹實驗的原理及結果，為了能夠體現(xiàn)新課標精神，突出

7、生物學科重視科學探究能力培養(yǎng)的學科特點，將教材介紹的實驗以及其它拓展實驗置于科學探究過程這個主線中，使學生通過對經(jīng)典實驗的學習和分析，體會經(jīng)典實驗所蘊含的科學探究的一般方法，初步建立科學探究的能力，并利用這樣的方法自主的去設計實驗、實施實驗。）1)首先向學生展示這部分的主題思路科學探究的一般過程：提出問題作出假設設計實驗結果分析得出結論實施實驗 2)教師引導學生分析本實驗的探究歷程：（本部分給學生印發(fā)學案，將學案提前發(fā)給學生預習，并將板書事先書寫在黑板上，這樣既節(jié)約了時間，又讓學生在課前就對探究實驗的科學思想有所了解。）利用問題串進行引導：（1）發(fā)生滲透作用的條件是什么？（2）什么來充當半透膜

8、？選擇什么樣的試驗材料？（3）如何讓“細胞”這個滲透系統(tǒng)與另一個滲透系統(tǒng)發(fā)生關系，即如何創(chuàng)造出讓水分出入細胞的試驗環(huán)境？（4）怎樣觀察到水分進出細胞？作出假設 設計實驗分析結果得出結論提出問題實施實驗成熟植物細胞能夠滿足發(fā)生滲透作用的條件嗎？成熟植物細胞滿足發(fā)生滲透作用的條件。 基本思路：將植物細胞浸潤在較高濃度的蔗糖溶液中，觀察其 大小的變化；再將細胞浸潤在清水中，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、0.3g/mL的蔗糖溶液、清水。 實驗步驟： 質壁分離：制片-觀察-引流-觀察質壁分離復原：引流-觀察 植物細胞滿足發(fā)生滲透作用的條

9、件，通過滲透作用吸水和失水共同總結提升：1、為什么教材選取紫色洋蔥表皮為實驗材料，而不用白色洋蔥？（紫色洋蔥表皮細胞液泡呈紫色，便于觀察）2、能不能用洋蔥根尖生長點細胞作材料？（不行）結論：發(fā)生質壁分離的細胞必須有大的液泡，成熟的植物細胞，最好有顏色，便于觀察；3、“質”與“壁”分離，分開的各是什么結構？（原生質層和細胞壁）4、質壁分離后，原生質層的最外面是什么結構？（細胞膜）結論：此實驗可用來觀察細胞膜，為了便于觀察，可用活性染料進行染色。5、 開水燙過的洋蔥表皮會發(fā)生質壁分離嗎？（不會）6、 為什么細胞壁和原生質層會分離？（原生質層的伸縮性比細胞壁強）結論：此實驗可驗證細胞的死活，證明膜具

10、有一定的流動性。(三) 自主設計,充分拓展師:根據(jù)本試驗，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、酒精等進行質壁分離和復原實驗，結果一樣嗎？（鑒于時間關系,選擇課題1來進行探究,課題2作為課后探究作業(yè).）拓展試驗一：不同濃度的蔗糖溶液對細胞質壁分離和復原的影響探究方法:學生6人為一試驗小組，全班分為8個試驗小組。在試驗前，每小組成員，共同討論，完成科學探究一般過程的六個方面，然后分小組進行試驗，每兩個小組用1種濃度的蔗糖溶液。提出問題 不同濃度的蔗糖溶液，對細胞質壁分離

11、和復原的影響不同作出假設 蔗糖溶液濃度越大，質壁分離越明顯、速度越快 設計實驗 分別將取自相同部位的洋蔥表皮細胞，浸潤在0.1g/mL、0.3 g/mL、0.5 g/mL、0.7 g/mL的蔗糖溶液，進行質壁分離的實驗，觀察細胞質壁分離的程度實施實驗材料準備：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、蓋玻片。每兩個小組為一合作組，用同一濃度，讓后兩小組求平均值。分析結果蔗糖溶液01g/mL03g/mL05g/mL07g/mL質壁分離程度輕微分離明顯分離明顯分離明顯分離復原狀況發(fā)生復原發(fā)生復原不復原不復原說明細

12、胞存活細胞存活細胞死亡細胞死亡結論不宜選用宜選用不能選用不能選用得出結論 為了觀察質壁分離復原現(xiàn)象，不可以采用05g/mL或07g/mL的蔗糖溶液，因為兩者濃度過高，導致細胞失水過多而死亡，從而不能復原；而01g/mL的溶液分離現(xiàn)象不明顯，且用時太長，所以最好選用03g/mL的蔗糖溶液來觀察植物細胞質壁分離現(xiàn)象。 共同總結提升：1、 細胞外液濃度過大，會造成細胞因過度失水而死亡。應用：鹽堿地為什么不適于植物的生長？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、 細胞外液大于細胞液濃度時，細胞失水，發(fā)生質壁分離現(xiàn)象；細胞外液小于細胞液時，細胞吸水，發(fā)生質壁分離復原現(xiàn)象；細

13、胞外液與細胞液濃度相當時，細胞既不吸水、也不失水。應用：利用這一原理，可測定細胞液的濃度拓展試驗二：測定植物細胞的細胞液濃度作出假設 設計實驗分析結果得出結論提出問題實施實驗如何測定植物細胞液的濃度？ 植物細胞液的濃度介于未發(fā)生質壁分離的最大外界溶液濃度和發(fā)生質壁分離時的最小外界溶液濃度之間將植物細胞分別浸潤在已配制具有一系列濃度梯度的蔗糖溶液，觀察其初始質壁分離變化，引起50%左右細胞發(fā)生發(fā)生初始質壁分離的蔗糖溶液濃度應該是細胞液的濃度（略）載玻片蔗糖溶液濃度（g/mL）發(fā)生質壁分離的比例10.235%20.340%30.445%40.550%50.655%60.755%70.855%80.

14、965%細胞液的濃度g/mL左右課后作業(yè)：探究其它溶液，如NaCl溶液、KNO3溶液、酒精等進行質壁分離和復原實驗，結果會如何？八、 教學反思在本節(jié)課內(nèi)容教學中，教學目標達成，重點難點得到突破，體現(xiàn)了新課標的思想-注重實驗設計能力的培養(yǎng)。本節(jié)教學希望把科學知識作為培養(yǎng)學生科學精神和創(chuàng)新思維能力的載體，從分析經(jīng)典實驗到課堂上的交流討論、發(fā)現(xiàn)探索，再到實驗設計，為學生搭設一個自主學習、發(fā)現(xiàn)探究的“平臺”。探究實驗的目的并不在于得到全班學生統(tǒng)一的結果，而重在使學生真正參與探究過程，在實踐中獲得具體的經(jīng)驗體會，讓學生懂得科學的探究方法，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，讓他們的創(chuàng)新意識得到發(fā)揮，這可以讓學生受益終身。從案