《观察植物细胞质壁分离与质壁分离复原》实验教学设计_2123

《观察植物细胞的质壁分离与质壁分离复原》实验一实验内容分析本设计案是必修一第四章第一《节物质跨膜运输的方式》中的探究实验在此之前学生已经学习了渗透装置对半透膜，渗透作用，对渗透装置的组成有了认识，并且对通过课本图片观察和讨论了动物细胞发生渗透作用的条以及实验现象，学生会有这样的想法：植物细胞会不会发生渗透作用？如果可以植物细胞的那部分可以作为半透膜？探究实验的目的也就产生了。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。二、设计思路本设计是根据必修一第四章第一《节物质跨膜运输的方式》中的探究实验改编而来，学生先根据课本内容完成探究实验的过程，在探究完成后再近一步探究以下问题：1、不同种类试剂对植物细胞失水和吸水的影响2、不同浓度的试剂对同一种植材料失水和吸水的影响通过设计一系列的实验，师生共同参与自学探究、实验探究讨论和反馈实验，让学生经历“发现问题-提出问题—设计实验—实施操作—观察结果—得出结论”探究历程培养学生严谨的科学态度、勇于探索的精神。借助多媒体手段，以突出重点，突破难点，增加知识的密集度，提高课堂效率。三、教学目标1.知识目标。(l)理解植物细胞通过渗透作用吸水或失水的实验原理;(2)学会观察植物细胞质壁分离与复原的方法;(3)利用该实验原理探究植物细胞不能发生质壁分离复原的原因2.能力目标。(l)能够通过练习掌握临时装片的制作方法和实验步骤;(2)进一步熟悉高倍显微镜的使用方法。(3通过课本实验的学习，提出可行性的探究问题，并小组讨论制定探究方案，尝试得出结论。3.情感、态度和价值观目标。亲手实验，激发学生学习生命科学的兴趣;(2)体会科学研究的乐趣，培养学生在科学研究过程中一丝不苟的科学态度和实事求是的科学精神;(3)学会合作分工，与他人分享实验成果。四、教学重点撕片法制作临时装片;(2)显微镜的正确使用方法;(3)理解细胞的形态结构与功能相统一的生物学观点。(4)植物细胞失水和吸水原理的应用五、教学难点：在探究实验过程中培养学生的实践能力和创新能力。六、课前准备：1）实验课前，教师要求学生复习渗透作用原理及其发生条件，并做好预习，理解实验原理，了解实验目的要求和方法步骤；2）材料器具：紫色洋葱；质量浓度为0.1g/mL、0.2g/mL、0.3g/mL、0.4g/mL、0.5g/mL、0.6g/mL的蔗糖溶液、7%尿素、KNO3、1mol·L-1的醋酸、100℃热水、清水；显微镜、秒表及其他实验器材等。七、教学方法：合作式探究教学法八、课时安排：2课时九、教学过程导入新课：1复习渗装置,及动物细胞吸水失水的过程。从生活中的一些常见现象例如将萝卜条放在盐水中会有什么现象，然后再放回清水中又会出现什么现象？提出问题“植物细胞能否构成渗透装置，要是可以植物细胞的半透膜由哪些结构构成”，学生思考、回答。教师展示屏幕提出问题：比较处在一定液体环境中的植物细胞与渗透装置，两者有哪些相似之处？若将一个成熟的植物细胞放置到较浓的溶液中，细胞液中的水分子将向细胞的哪一侧运动？而如果细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性，将会出现什么有趣现象？实验：观察植物细胞的质壁分离与质壁分离复原(一)实验原理把成熟的植物细胞放置在某些对细胞无毒害的物质溶液中，当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分子就透过原生质层进入到外界溶液中，使原生质层和细胞壁都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的收缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了质壁分离。当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分子就通过原生质层进入到细胞液中，发生质壁分离的细胞的整个原生质层会慢慢地恢复成原来的状态，使植物细胞逐渐发生质壁分离复原。(二)探究过程1.提出问题：原生质层相当于一层半透膜吗？2.作出假设：原生质层相当于一层半透膜（理由：植物细胞膜和液泡膜与红细胞膜相似）制订：1）设计方案：将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中;再将细胞浸润在清水中。2）预期结果：蔗糖溶液中，液泡变小，细胞皱缩；清水中，液泡变大，细胞膨胀。4.进行实验：（按预定方案进行实验）5.分析结果：（分析实验结果，得出结论：）6.表达交流：（，写实验报告并适当交流）(三)方法步骤制作临时装片用镊子撕取紫色洋葱鳞片叶的外表皮约0.5cm2，放在载玻片预先滴的水滴中，展平后盖上盖玻片。注意不要带叶肉部分。图示：观察先用低倍镜找到紫色洋葱表皮细胞，并移到视野中央，然后换上高倍镜观察。这时可看到紫色洋葱表皮细胞中紫色的大液泡，还可以看到原生质层与细胞壁紧贴在一起。图示：滴蔗糖溶液在载物台上，从盖玻片的一侧滴入0.3g/mL的蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。这样重复3～4次，（引流法）洋葱表皮细胞就浸润在蔗糖溶液中。观察质壁分离这时在高倍镜下可以观察到，细胞中的液泡逐渐变小，颜色逐渐变深，原生质层开始在边角与细胞壁分离，最后完全分离。滴清水接着在盖玻片的一侧滴入清水，在另一侧用吸水纸吸引，这样重复3～次，洋葱表皮细胞就浸润在清水中。观察质壁分离复原这时在高倍镜下可以观察到，细胞中的液泡逐渐胀大，颜色也逐渐变浅，原生质层又逐渐贴着细胞壁。结果分析上述实验表明：细胞液和外界溶液通过原生质层确实发生了渗透作用。在细胞液的浓度低于外界溶液的浓度时，洋葱鳞片叶表皮细胞就失水，发生质壁分离；在细胞液的浓度高于外界溶液的浓度时，洋葱鳞片叶表皮细胞就吸水，已出现质壁分离的细胞，发生质壁分离复原。细胞能否从外界吸收水分取决于细胞液的浓度和外界溶液浓度的高低。当细胞液的浓度高于外界溶液的浓度时，细胞就吸水，否则就失水。结论：原生质层就是一层半透膜进一步探究针对这个实验，学生提出了许多问题，其中有比较具有代表性：1、蔗糖溶液的浓度为什么0．3g/mL是呢？能否用其它浓度的蔗糖溶液代替呢？针对这个问题，萌发了不同浓度的试剂对同一种植材料失水和吸水的影响2、能不能用其他溶液来代替蔗糖溶液？结果又会如和？针对这个问题，萌发了不同种类试剂对植物细胞失水和吸水的影响想法。根据学生的想法，将学生分为两个大组以前面所做实验为基础，学生自己讨论，设计实验过程来探究以上两个问题以下是学生的两个设计作为案例展示：案例一：不同浓度的试剂对同一种植材料失水和吸水的影响实验方案设计及探究思路方案：针对“能否用其它浓度的蔗糖溶液代替0．3g/mL的蔗糖溶液”这个问题，我们设计了如下实验：不同浓度蔗糖溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响实验记录表蔗糖溶液（g/mL）质壁分离程度滴清水复原状况0.10.50.30.40.50.60.7在这些实验中，所用的实验材料为紫色洋葱鳞片叶、蔗糖溶液，只是将蔗糖溶液的浓度改换了一下。，分别为0．1g/mL、0．2g/mL、0．3g/mL、0．4g/mL，0．5g/mL、0．6g/mL、0．7g/mL，通过实验对比得出结论。结果分析：(1)用0．1g/mL的蔗糖溶液时，细胞发生轻微的质壁分离，但现象不明显，几分钟后滴加清水，复原较慢；(2)用0．2g/mL的蔗糖溶液时,细胞发生质壁分离，但现象不明显，几分钟后滴加清水，复原较慢(3)用0．3g/mL的蔗糖溶液时，分离较明显，有一部分细胞原生质层已经完全脱离细胞壁，几分钟后滴加清水，复原较快；(4)用0．4g/mL的蔗糖溶液时，分离明显,有一部分细胞原生质层已经完全脱离细胞壁，几分钟后滴加清水，一小部分细胞已经不发生复原(5)用0．5g/mL的蔗糖溶液时，分离很明显，几分钟后滴加清水，不能发生质壁复原；(6)用0．6g/mL的蔗糖溶液时，分离很明显，速度较快几分钟后滴加清水，不能发生质壁复原；(7)用0．7g/mL的蔗糖溶液时，分离现象更加明显，速度最快，几分钟后滴加清水，不能发生质壁复原。，引导学生近一步探究：为什么前三种情况下可以发生复原，而后三种情况下即使滴加清水都不能复原呢？经小组分析讨论得知：是由于后三者浓度过高，导致细胞失水过多而死亡，从而不能复原。而前三者由于浓度不是太高，细胞失水不是太多，仍然存活。部同学分又通过用热水处理发生质壁分离后的细胞、再滴加清水，发现结果和在0．5g/mL、0．6g/mL、0．7g/mL蔗糖溶液中处理结果一致。验证了确实是由于细胞死亡原生质层失去选择透过性导致质壁分离后不发生质壁分离复原。案例二：不同试剂对同一种植材料失水和吸水的影响实验方案设计及探究思路设计思路：分别用7%尿素、KNO3、0.3g/mL蔗糖来处理紫色洋葱外表皮临时装片，分别观察植物失水和吸水的情况试剂种类质壁分离程度质壁分离状况复原0.3g/mL蔗糖溶液KNO3溶液7%尿素溶液1mol·L-1的醋酸在这些实验中，所用的实验材料为紫色洋葱鳞片叶，只是试剂的种类改换了一下，分别用7%尿素溶液、KNO3溶液、0.3g/mL蔗糖溶液，1mol·L-1的醋酸通过实验对比得出结论。结果分析：0.3g/mL蔗糖溶液中，植物细胞发生质壁分离，但如过不用清水处理不发生质壁分离复原。KNO3溶液和7%尿素溶液中，植物细胞发生质壁分离后不久连续观察会发现发生自动质壁分离复原。若使用质量浓度为1mol·L-1的醋酸溶液，则不发生质壁分离及复原现象。因为醋酸能杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。硝酸钾溶液、一定浓度的尿素中发生自动复原的原因：硝酸钾溶液、一定浓度的尿素、用于植物细胞质壁分离和复原,会发生细胞质壁分离后自动复原,因为植物细胞能通过主动运输吸收钾离子,尿素自由扩散进入细胞液,使细胞液浓度升高,细胞吸水,质壁分离后自动复原。十、板书设计观察植物细胞的质壁分离与质壁分离复原(一)实验原理(二)探究过程1.提出问题2.作出假设制订计划1）设计方案2）预期结果4.进行实验5.分析结果6.表达交流：(三)方法步骤制作临时装片观察滴蔗糖溶液观察质壁分离滴清水观察质壁分离复原进一步探究案例一：不同浓度的试剂对同一种植材料失水和吸水的影响案例二：不同试剂对同一种植材料失水和吸水的影响十一、教学反思本节《观察植物细胞的质壁分离与复原》实验课是现行高中必修教材的学生必做实验之一，我设计这节课的目的是想培养学生对问题探究意识，培养学生对实验原理、现象和结果的分析能力，从提高学生的实验操作能力、观察分析能力入手，达到提高学生生物学科科学素养的目的。本节课加入“学生设计实验方案——不同浓度的试剂对同一种植材料失水和吸水的影响、不同试剂对同一种植材料失水和吸水的影响。通过引导学生课外查询资料（其中包括改变试剂浓度和换用其它试剂）之后分组讨论得出（选定不同浓度的蔗糖溶液，分别进行质壁分离和复原实验）可行的实验设计。最后在课堂上完成自己设计的实验。此外，学生还通过课堂交流了解到：实验材料的选择非常重要，选用紫色洋葱表皮细胞，其液泡呈紫色，原生质层和细胞壁区分明显，在显微镜下观察质壁分离现象非常清晰，而白色洋葱表皮细胞也能发生质壁分离现象，但没有这些特点，所以选用的洋葱表皮尽量选紫色，不要白色的。通过此实验不难发现，学生从以前无提问习惯意识，到现在对教材实验内容提出自己看法，由此设计并实施探究性实验，并在实验过程中发现问题，改进方法。本节课基本能按原可是计划完成了实验教学任务。有以下三个亮点：1．提出《探究不同浓度的不同溶液对洋葱表皮细胞质壁分离和复原》拓展实验。学生根据所学知识自己设计探究试验,并实施,对培养学生探究能力有帮助2．板书设计合理：实验原理、方法过程、质壁分离和复原细胞图等条理清晰，让学生一目了然。3.注重对学生实验技能和良好习惯的培养，学生操作基本规范、合格，学生实验善始善终，能自觉清洁实验台。不足之处是：1.教学过程中，教师讲授过多，学生动手时间相对少了。有些同学在试验操作时动手能力差理论设计和实践不能很好的结合。2.教学设计过多的关注学生对知识的获得，对学生发现问题的能力培养不够。没能及时抓住学生的闪光点驾驭课堂的能力还有待提高一部分学生设计不合理，不完善，没有能够及时指导、纠正。