觀察植物細胞的質壁分離與質壁分離復原實驗教學設計

1、觀察植物細胞的質壁分離與質壁分離復原 實驗教學設計一實驗內容分析本設計案是必修一第四章第一節(jié)物質跨膜運輸?shù)姆绞街械奶骄繉嶒?在此之前學生已經(jīng)學習了滲透裝置對半透膜，滲透作用，對滲透裝置的組成有了認識，并且對通過課本圖片觀察和討論了動物細胞發(fā)生 滲 透作用的條以及實驗現(xiàn)象，學生會有這樣的想法：植物細胞會不會發(fā)生 滲透作用？如果可以植物細胞的那部分可以作為半透膜？探究實驗的目 的也就產(chǎn)生了。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。二、設

2、計思路本設計方案是根據(jù)必修一第四章第一節(jié)物質跨膜運輸?shù)姆绞街械奶?究實驗改編而來，學生先根據(jù)課本內容完成探究實驗的過程，在探究完 成后再近一步探究以下問題：1、不同種類試劑對植物細胞失水和吸水的影響2、不同濃度的試劑對同一種植材料失水和吸水的影響通過設計一系列的實驗，師生共同參與自學探究、實驗探究討論和反饋 實驗，讓學生經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題-提出問題一設計實驗一實施操作一觀察結 果一得出結論”探究歷程培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度、勇于探索的精神。借助多媒體手段，以突出重點，突破難點，增加知識的密集度，提高課堂效率。三、教學目標1知識目標。(1)理解植物細胞通過滲透作用吸水或失水的實驗原理(2) 學會觀察植物

3、細胞質壁分離與復原的方法；(3) 利用該實驗原理探究植物細胞不能發(fā)生質壁分離復原的原因 2能力目標。(1)能夠通過練習掌握臨時裝片的制作方法和實驗步驟(2)進一步熟悉高倍顯微鏡的使用方法。(3通過課本實驗的學習，提出可行性的探究問題，并小組討論制定探究 方案，嘗試得出結論。3. 情感、態(tài)度和價值觀目標。(1) 親手實驗，激發(fā)學生學習生命科學的興趣；(2) 體會科學研究的樂趣，培養(yǎng)學生在科學研究過程中一絲不茍的科 學態(tài)度和實事求是的科學精神；(3) 學會合作分工，與他人分享實驗成果。四、教學重點(1) 撕片法制作臨時裝片；(2) 顯微鏡的正確使用方法；(3) 理解細胞的形態(tài)結構與功能相統(tǒng)一的生物

4、學觀點。(4) 植物細胞失水和吸水原理的應用五、教學難點：在探究實驗過程中培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。六、課前準備：(1) 實驗課前，教師要求學生復習滲透作用原理及其發(fā)生條件，并做 好預習，理解實驗原理，了解實驗目的要求和方法步驟；(2) 材料器具：紫色洋蔥；質量濃度為0. lg/mL 0. 2g/mL 0. 3g/mL0.4g/mL、0.5g/mL、0. 6g/mL 的蔗糖溶液、7%尿素、KNOs. 1 mol H 的醋 酸、100 c熱水、清水；顯微鏡、秒表及其他實驗器材等。七、教學方法：合作式探究教學法八、課時安排：2課時九、教學過程導入新課：1復習滲裝置，及動物細胞吸水失水的過程。2

5、從生活中的一些常見現(xiàn)象例如將蘿卜條放在鹽水中會有什么現(xiàn)象,然后再放回清水中又會岀現(xiàn)什么現(xiàn)象？提出問題植物細胞能否構成滲透裝置，要是可以植物細胞的半透膜 由哪些結構構成”，學生思考、回答。 教師展示屏幕提岀問題：比較處在一定液體環(huán)境中的植物細胞與滲透 裝 置，兩者有哪些相似之處？若將一個成熟的植物細胞放置到較濃的溶液 中，細胞液中的水分子將向細胞的哪一側運動？而如果細胞壁的伸縮性 小于原生質層的伸縮性，將會出現(xiàn)什么有趣現(xiàn)象？實驗：觀察植物細胞的質壁分離與質壁分離復原（一）實驗原理 把成熟的植物細胞放置在某些對細胞無毒害的物質溶液中， 當細胞液 的濃度小于外界溶液的濃度時，細胞液中的水分子就透過原

6、生質層進 入 到外界溶液中，使原生質層和細胞壁都岀現(xiàn)一定程度的收縮。 由于 原生質層比細胞壁的收縮性大，當細胞不斷失水時，原生質層就會與細 胞壁逐漸分離開來，也就是逐漸發(fā)生了質壁分離。當細胞液的濃度 大于 外界溶液的濃度時，外界溶液中的水分子就通過原生質層進入到細胞液 中，發(fā)生質壁分離的細胞的整個原生質層會慢慢地恢復成原來的狀態(tài)， 使植物細胞逐漸發(fā)生質壁分離復原。（二）探究過程1提出問題：原生質層相當于一層半透膜嗎？2作出假設：原生質層相當于一層半透膜（理由：植物細胞膜和液泡膜 與紅細胞膜相似）3制訂計劃：（1）設計方案：將植物細胞浸潤在較高濃度的蔗糖溶液中；再將細胞 浸潤在清水中。（2）預期

7、結果：蔗糖溶液中，液泡變小，細胞皺縮；清水中，液泡變大，細胞膨脹。4. 進行實驗：（按預定方案進行實驗）5分析結果：（分析實驗結果，得出結論：）6表達交流：（總結，寫實驗報告并適當交流）（三）方法步驟1制作臨時裝片用銀子撕取紫色洋蔥鱗片葉的外表皮約 0. 5cm2,放在載玻片預先滴 的水滴中，展平后蓋上蓋玻片。注意不要帶葉肉部分。圖示：2觀察先用低倍鏡找到紫色洋蔥表皮細胞，并移到視野中央，然后換上高倍鏡觀察。這時可看到紫色洋蔥表皮細胞中紫色的大液泡，還可以看到原生 質層與細胞壁緊貼在一起。圖示:3滴蔗糖溶液在載物臺上，從蓋玻片的一側滴入0. 3g/mL的蔗糖溶液，在蓋玻片的另一側用吸水紙吸引。

8、這樣重復34次，（引流法）洋蔥表皮細胞就浸潤在蔗糖溶液中。4觀察質壁分離這時在高倍鏡下可以觀察到，細胞中的液泡逐漸變小，顏色逐漸變深,原生質層開始在邊角與細胞壁分離，最后完全分離。5滴清水接著在蓋玻片的一側滴入清水，在另一側用吸水紙吸引，這樣重復34次，洋蔥表皮細胞就浸潤在清水中。6觀察質壁分離復原這時在高倍鏡下可以觀察到，細胞中的液泡逐漸脹大，顏色也逐漸變淺，原生質層又逐漸貼著細胞壁。結果分析上述實驗表明：細胞液和外界溶液通過原生質層確實發(fā)生了滲透作用。 在細胞液的濃度低于外界溶液的濃度時，洋蔥鱗片葉表皮細胞就失水, 發(fā)生質壁分離；在細胞液的濃度高于外界溶液的濃度時，洋蔥鱗片葉表 皮細胞就吸

9、水，已出現(xiàn)質壁分離的細胞，發(fā)生質壁分離復原。細胞能否 從外界吸收水分取決于細胞液的濃度和外界溶液濃度的高低。當細胞液 的濃度高于外界溶液的濃度時，細胞就吸水，否則就失水。結論：原生質層就是一層半透膜進一步探究針對這個實驗，學生提出了許多問題，其中有比較具有代表性：1、蔗糖溶液的濃度為什么0. 3g/mL是呢？能否用其它濃度的蔗糖溶液 代替呢？針對這個問題，萌發(fā)了不同濃度的試劑對同一種植材料 失水和 吸水的影響2、能不能用其他溶液來代替蔗糖溶液？結果又會如和？針對這個問題, 萌發(fā)了不同種類試劑對植物細胞失水和吸水的影響想法。根據(jù)學生的想法，將學生分為兩個大組以前面所做實驗為基礎，學生自 己討論，

10、設計實驗過程來探究以上兩個問題以下是學生的兩個設計作為案例展示：案例一：不同濃度的試劑對同一種植材料失水和吸水的影響1實驗方案設計及探究思路方案：針對能否用其它濃度的蔗糖溶液代替0. 3g/mL的蔗糖溶液這個問題，我們設計了如下實驗：不同濃度蔗糖溶液對植物細胞質壁分離和復原的影響實驗記錄表蔗糖溶液（g/mL）質壁分離程度滴清水復原狀況0. 10.50. 30.40.50.60.7在這些實驗中，所用的實驗材料為紫色洋蔥鱗片葉、蔗糖溶液，只是將 蔗糖溶液的濃度改換了一下。，分別為0. lg/mL、0.2g/mL、0. 3g/mL、0. 4g/mL, 0. 5g/mL 0. 6g/mL 0. 7g/

11、mL,通過實驗對比得出結 論。2結果分析：(1) 用0. lg/mL的蔗糖溶液時，細胞發(fā)生輕微的質壁分離，但現(xiàn)象不明 顯，幾分鐘后滴加清水，復原較慢；(2) 用0. 2g/mL的蔗糖溶液時，細胞發(fā)生質壁分離，但現(xiàn)象不明顯，幾 分鐘后滴加清水，復原較慢(3) 用0. 3g/mL的蔗糖溶液時，分離較明顯，有一部分細胞原生質層 已 經(jīng)完全脫離細胞壁，幾分鐘后滴加清水，復原較快；用0. 4g/mL的蔗糖溶液時，分離明顯，有一部分細胞原生質層已經(jīng)完 全脫離細胞壁，幾分鐘后滴加清水，一小部分細胞已經(jīng)不發(fā)生復原(5) 用0. 5g/mL的蔗糖溶液時，分離很明顯，幾分鐘后滴加清水，不能 發(fā)生質壁復原；(6)

12、用0. 6g/mL的蔗糖溶液時，分離很明顯，速度較快幾分鐘后滴加清 水，不能發(fā)生質壁復原；(7) 用0. 7g/mL的蔗糖溶液時，分離現(xiàn)象更加明顯，速度最快，幾分鐘 后滴加清水，不能發(fā)生質壁復原。， 引導學生近一步探究：為什么前三種情況下可以發(fā)生復原，而后三種情 況下即使滴加清水都不能復原呢？經(jīng)小組分析討論得知：是由于后三者濃度過高，導致細胞失水過多而死 亡，從而不能復原。而前三者由于濃度不是太高，細胞失水不是太多， 仍然存活。部同學分又通過用熱水處理發(fā)生質壁分離后的細胞、再滴加清水，發(fā)現(xiàn)結果和在0. 5g/mL 0. 6g/mL 0. 7g/mL蔗糖溶液中處理結果一致。驗證了確實是由于細胞死

13、亡原生質層失去選擇透過性導致質壁分離 后不發(fā)生質壁分離復原。案例二：不同試劑對同一種植材料失水和吸水的影響1實驗方案設計及探究思路設計思路：分別用7%尿素、KN03、0. 3g/mL蔗糖來處理紫色洋蔥外表皮臨 時裝片，分別觀察植物失水和吸水的情況試劑種類質壁分離程度質壁分離狀況復原0. 3g/mL蔗糖溶液KNOa溶液7%尿素溶液1 mol L的醋酸在這些實驗中，所用的實驗材料為紫色洋蔥鱗片葉，只是試劑的種類改 換了一下，分別用7%尿素溶液、KNO3溶液、0. 3g/mL蔗糖溶液，1 mol L 的醋酸通過實驗對比得岀結論。2結果分析：0. 3g/mL蔗糖溶液中，植物細胞發(fā)生質壁分離，但如過不用

14、清水處理不發(fā)生質壁分離復原。KN03溶液和7%尿素溶液中，植物細胞發(fā)生質壁分離后不久連續(xù)觀 察會發(fā) 現(xiàn)發(fā)生自動質壁分離復原。若使用質量濃度為1 mol L的醋酸溶液，則不發(fā)生質壁分離及復原現(xiàn)象。 因為醋酸能殺死細胞，使原生質層失去選擇透過性。硝酸鉀溶液、一定濃度的尿素中發(fā)生自動復原的原因：硝酸鉀溶液、一定濃度的尿素、用于植物細胞質壁分離和復原，會發(fā)生 細胞質壁分離后自動復原，因為植物細胞能通過主動運輸吸收鉀離子， 尿素自由擴散進入細胞液，使細胞液濃度升高，細胞吸水，質壁分離后 自動復原。十、板書設計觀察植物細胞的質壁分離與質壁分離復原(一) 實驗原理(二) 探究過程1提出問題2作出假設3制訂計

15、劃(1) 設計方案(2) 預期結果4 進行實驗5. 分析結果6. 表達交流:（三）方法步驟1制作臨時裝片2觀察3滴蔗糖溶液4觀察質壁分離5滴清水6觀察質壁分離復原進一步探究案例一：不同濃度的試劑對同一種植材料失水和吸水的影響案例二：不同試劑對同一種植材料失水和吸水的影響 十八一、教學反思 本節(jié)觀察植物細胞的質壁分離與復原實驗課是現(xiàn)行高中必修教材的 學生必做實驗之一，我設計這節(jié)課的目的是想培養(yǎng)學生對問題探究意識, 培養(yǎng)學生對實驗原理、現(xiàn)象和結果的分析能力，從提高學生的實驗操作 能力、觀察分析能力入手，達到提高學生生物學科科學素養(yǎng)的目的。本節(jié)課加入學生設計實驗方案一一不同濃度的試劑對同一種植材料

16、失水和吸水的影響、不同試劑對同一種植材料失水和吸水的影響。通 過引導 學生課外查詢資料（其中包括改變試劑濃度和換用其它試劑）之后分組 討論得岀（選定不同濃度的蔗糖溶液，分別進行質壁分離和 復原實驗） 可行的實驗設計。最后在課堂上完成自己設計的實驗。此夕卜，學生還通過課堂交流了解到：實驗材料的選擇非常重要，選用紫色洋蔥表皮細胞, 其液泡呈紫色，原生質層和細胞壁區(qū)分明顯，在顯 微鏡下觀察質壁分離 現(xiàn)象非常清晰，而白色洋蔥表皮細胞也能發(fā)生質 壁分離現(xiàn)象，但沒有這 些特點，所以選用的洋蔥表皮盡量選紫色，不 要白色的。通過此實驗不難發(fā)現(xiàn)，學生從以前無提問習慣意識，到現(xiàn)在對教材實驗 內容提出自己看法，由此設計并實施探究性實驗，并在實驗過程中發(fā)現(xiàn) 問題，改進方法。本節(jié)課基本能按原可是計劃完成了實驗教學任務。有以下三個亮點：1. 提出探究不同濃度的不同溶液對洋蔥表皮細胞質壁分離和復原 拓展實驗。學生根據(jù)所學知識自己設計探究試驗，并實施，