《观察植物细胞的质壁分离与质壁分离复原》实验教学设计

观察植物细胞的质壁分离与质壁分离复原实验教学设计实验内容的分析本设计方案是必修第一章第一节物质跨膜运输的方式号的研究实验，到目前为止，学生学习渗透装置学习半透膜、渗透作用，认识渗透装置的构成，在教科书的照片中观察动物细胞的渗透作用而讨论的条件和实验现象，如果学生认为植物细胞有渗透作用的植物细胞的部分成为半透膜的话？ 也产生了研究实验的目的。 研究实验的目的不是让全班学生得到统一的结果，而是让学生实际参加研究过程，在实践中取得具体的经验，让学生理解科学的研究方法，培养严格的科学态度，发挥他们的创新意识，可以给学生带来一生的利益。二、设计构想本设计方案是根据必修第四章第一节物质跨膜运输的方式章的探究实验编写的，学生根据教科书的内容完成探究实验过程，在探究完成后再探究下一个问题1 .不同种类的试剂对植物细胞脱水和吸水的影响2、不同浓度试剂对同一栽培材料脱水和吸水的影响通过设计一系列实验，师生共同参加自学探索、实验探索和反馈实验，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”的探索过程，培养学生严格的科学态度、勇敢的探索精神利用多媒体手段，强调重点，突破难点，增加知识密集度，提高授课效率。三、教育目标1 .知识目标。(l )了解植物细胞通过渗透作用吸水或脱水的实验原理(2)学习观察植物细胞质壁分离和恢复的方法(3)利用该实验原理，探索植物细胞无法分离恢复质壁的原因2 .能力目标。(l )通过练习能够把握临时贴片的制作方法和实验顺序(2)更了解高倍显微镜的使用方法。(3)通过学习教科书实验，提出了可行性的探索问题，尝试通过小组讨论制定了探索方案，得出结论。3 .感情、态度和价值观的目标。(l )自己实验，引起学生学习生命科学的兴趣(2)体会科研乐趣，培养学生在科研过程中认真的科学态度和切合事实的科学精神(3)学习合作分工，与他人共享实验成果。四、教育重点(l )用裂片法制作临时贴片(2)显微镜的正确使用方法(3)了解细胞形态结构和功能统一的生物学观点。(4)植物细胞脱水和吸水原理的应用五、教育难点：在研究实验过程中培养学生的实践能力和创新能力。六、上课前的准备：(1)在实验课前，教师要求学生复习渗透作用原理及其发生条件，预习，理解实验原理，理解实验目的的要求和方法步骤(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、1 molL-1的乙酸、100温水、清水； 显微镜、秒表、其他实验器具等。七、教育方法：合作探索教育法八、上课日程： 2节课九、教育过程引进新的班级：1复习渗透装置和动物细胞吸水脱水的过程。2生活中常见的现象，如果把萝卜棒放入盐水中，会发生什么样的现象，之后再放回水中，会发生什么样的现象？“植物细胞能否构成渗透装置，植物细胞的半透膜可以由什么样的结构构成”，学生思考并回答。教师展示屏幕提出了问题：如果把处于一定液体环境的植物细胞和渗透装置进行比较，两者有什么相似之处？ 把成熟的植物细胞放在浓溶液中，细胞液中的水分子会向细胞的哪一侧移动呢？ 细胞壁的伸缩性比原生质层的伸缩性小的话，会发生什么有趣的现象呢？实验：观察植物细胞质壁分离和质壁分离的恢复(1)实验原理如果把成熟的植物细胞放在对细胞无害的物质溶液中，当细胞液的浓度低于外部溶液的浓度时，细胞液中的水分子透过原生质层进入外部溶液中，原生质层和细胞壁在一定程度上收缩。 原生质层比细胞壁的收缩性大，当细胞失去水时，原生质层和细胞壁逐渐分离，即，质子壁逐渐分离。 如果细胞液的浓度比外部溶液的浓度高，外部溶液中的水分子通过原生质层进入细胞液中，引起了质粒壁分离的细胞的整个原生质层逐渐恢复原来的状态，使植物细胞逐渐恢复质粒壁分离。(2)探索过程1 .提出问题：原生质层相当于半透膜吗？2、假设原生质层相当于半透膜(理由：植物细胞膜和气泡膜与红细胞膜相似)。3制定计划：(1)设计方案：将植物细胞浸润到较高浓度蔗糖溶液中的细胞浸泡在水里。(2)预期结果：蔗糖溶液中，气泡变小，细胞萎缩在清水，气泡变大，细胞膨胀。4 .进行实验：(按计划进行实验)5 .分析结果：(分析实验结果，得出结论：)6 .表达交流：(总结、写实验报告并适当地进行交流)(3)方法步骤做一张临时贴用镊子把紫洋葱鳞片叶子的外皮剥下约0.5cm2，放入载玻片的水滴中，弄平后复盖上盖玻璃。 小心没有叶肉的部分。 图标：2观察首先，用低倍镜找到紫洋葱的表皮细胞，移动到视野的中央，用高倍镜进行观察。 此时，在紫色洋葱的表皮细胞上可以看到紫色的大泡，也可以看到原生质层和细胞壁紧密接触。 图标：三滴蔗糖溶液在舞台上，从玻璃罩的一侧滴下0.3g/mL的蔗糖溶液，用吸水纸吸引玻璃罩的相反侧。 重复34次，洋葱表皮细胞浸润蔗糖溶液。观察四质壁分离此时，高倍镜下细胞中的气泡变小，颜色变深，原生质层开始用角从细胞壁上分离，最后观察到完全分离。五滴清水接着，向玻璃罩的一侧滴下清水，向相反一侧用吸水纸吸引的话，洋葱的表皮细胞会浸润到清水中。观察6质壁分离恢复此时，高倍镜观察到细胞中的气泡逐渐膨胀，颜色也逐渐变浅，原生质层粘在细胞壁上。结果分析上述实验表明，细胞液和外部溶液通过原生质层确实起了渗透作用。 当细胞液浓度低于外部溶液浓度时，洋葱鳞片叶表皮细胞失去水，发生质壁分离的细胞液浓度高于外部溶液浓度时，洋葱鳞片叶表皮细胞吸水，已出现质壁分离细胞，发生质壁分离恢复。 细胞能否从外部吸收水分取决于细胞液的浓度和外部溶液浓度的高低。 如果细胞液的浓度高于外部溶液的浓度，细胞就会吸水，否则就会脱水。结论：原生质层为半透膜进一步探索对于这个实验，学生提出了很多问题，其中有比较代表性的1、蔗糖溶液浓度为什么是0.3g/mL，可以用其他浓度的蔗糖溶液代替吗？ 针对这一问题，发芽了不同浓度的试剂对同一栽培材料脱水和吸水的影响2、可以用其他溶液代替蔗糖溶液吗？ 结果又会是和吗？ 针对这个问题，考虑了不同种类的试剂对植物细胞脱水和吸水的影响。按照学生的想法，把学生分成两组，根据前面做的实验，学生自己讨论，设计实验过程，探讨这两个问题以学生的两种设计为例情况1 :不同浓度的试剂对同一栽培材料脱水和吸水的影响1实验方案的设计和探索构想建议：针对“0.3g/mL蔗糖溶液可以替代其他浓度的蔗糖溶液吗？”的问题，我们设计了以下实验不同浓度蔗糖溶液对植物细胞质壁分离和恢复的影响实验记录表蔗糖溶液(g/mL )质壁分离的程度滴水的恢复情况0.10.50.30.40.50.60.7这些实验使用的实验材料是紫色洋葱鳞片叶，蔗糖溶液，仅改变蔗糖溶液的浓度。 分别为0.1g/mL、0.2g/mL、0.3g/mL、0.4g/mL、0.5g/mL、0.6g/mL、0.7g/mL，通过实验比较得出了结论。2结果分析：(使用0.1g/mL蔗糖溶液，细胞发生微小的质壁分离，现象不明显，几分钟后滴清水，恢复缓慢(用0.2g/mL蔗糖溶液，细胞发生质壁分离，现象不明显，数分钟后滴清水，恢复缓慢(使用0.3g/mL蔗糖溶液，分离显着，部分细胞原生质层完全脱离细胞壁，几分钟后滴清水，恢复快(用0.4g/mL蔗糖溶液分离明显，部分细胞原生质层已经完全脱离细胞壁，几分钟后滴清水，部分细胞已不恢复(使用0.5g/mL蔗糖溶液，分离明显，几分钟后滴清水，质壁不恢复(使用0.6g/mL蔗糖溶液，分离显着，数分钟后滴清水，质壁不恢复(使用0.7g/mL蔗糖溶液，分离现象更显着，速度最快，几分钟后滴清水，质壁不恢复。引导学生进行最近的探索：为什么前三种情况下能恢复，之后三种情况下浇水也不能恢复？小组分析显示，后者三者浓度过高，导致细胞脱水过多死亡，无法恢复。 前三名的浓度并不太高，细胞的脱水也不太多，所以还活着。部分同学还用热水处理质壁分离后细胞，滴清水，结果与0.5g/mL、0.6g/mL、0.7g/mL蔗糖溶液处理结果一致。 确认了由于细胞死亡的原生质层失去了选择透过性，质壁分离后质壁分离没有恢复。情况2 :不同试剂对同一栽培材料脱水和吸水的影响1实验方案的设计和探索构想设计思路：分别用7%尿素、KNO3、0.3g/mL蔗糖处理紫色洋葱外皮，观察植物脱水和吸水情况试剂的种类质壁分离的程度质壁分离状况恢复0.3g/mL蔗糖溶液KNO3溶液7%尿素溶液1摩尔l-1的乙酸这些实验中使用的实验材料是紫色洋葱的鳞片叶，只改变试剂的种类，分别用7%尿素溶液、KNO3溶液、0.3g/mL蔗糖溶液、1 molL-1的乙酸进行实验比较得出结论。2结果分析：在0.3g/mL蔗糖溶液中，植物细胞发生了质壁分离，但如果不用水处理，质壁分离就无法恢复。在KNO3溶液和7%尿素溶液中，植物细胞刚发生质壁分离后连续观察的话，就会引起自动质壁分离的恢复。如果使用质量浓度为1 molL-1的醋酸溶液，就不会发生质壁分离和复原现象。 醋酸会杀死细胞，所以原生质层会失去选择透过性。硝酸钾溶液、一定浓度的尿素自动恢复的原因：如果用于硝酸钾溶液、一定浓度的尿素、植物细胞质壁的分离和恢复，细胞质壁分离后会自动恢复。 因为植物细胞通过积极的运输吸收钾离子，尿素自由扩散到细胞液中，提高细胞液浓度，细胞吸水，质壁分离后自动恢复。十、板书设计观察植物细胞质壁分离和质壁分离的恢复(1)实验原理(2)探索过程1 .提出问题2 .建立假说制定三个计划(1)设计方案(2)预期的结果4 .进行实验5 .分析结果6 .表现交流：(3)方法步骤做一张临时贴2观察三滴蔗糖溶液观察四质壁分离五滴清水观察6质壁分离恢复进一步探索情况1 :不同浓度的试剂对同一栽培材料脱水和吸水的影响情况2 :不同试剂对同一栽培材料脱水和吸水的影响十一、教育反省本节观察植物细胞的质壁分离与复原的实验课是现在高中必修教材的学生必须进行的实验之一，我设计这个课的目的是探讨学生对问题的意识，培养学生对实验原理、现象和结果的分析能力，提高学生的实验操作能力，从观察分析能力开始，达到提高学生生物学科的科学素养的目的本节加入“学生设计实验方案的不同浓度的试剂对同一种栽培材料的脱水和吸水的影响，不同的试剂对同一种栽培材料的脱水和吸水的影响”。 在指导学生课外查询资料(包括变更试剂浓度和更换其他试剂)后，分组讨论(选定不同浓度的蔗糖溶液，分别进行质壁分离和恢复实验)得到可能的实验设计。 最后在教室里完成自己的设计实验。 学生通过教室的交流，选择实验材料非常重要，选择了紫色洋葱表皮细胞，其气泡呈紫色，原生质层和细胞壁的区别很明显，显微镜下质壁的分离现象非常明显，白色洋葱表皮细胞也可以发生质壁的分离现象，没有这些特征通过这个实验，学生以前没有提问习惯意识，到现在为止对教材的实验内容提出自己的意见，从而设计实施探究性实验，在实验中发现问题，改进方法。这门课基本按照原来的计划完成了实验教育任务。 有三个亮点：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扩张实验。 学生根据学到的知识自己设计和实施研究实验，有助于培养学生的研究能力2板书