探究植物细胞的吸水和失水-教学设计

探究植物细胞的吸水和失水教学设计生命科学学院07生物科学班肖远滨、李鹏程、王剑一、教材分析学生能够真正的探究，必需基于一定的背景知识，在这节课中，要先让学生具备必要知识背景，再进行探究就存在可能。所以我将教材进行重新处理，整体思路是：（先引导式探究→再自主性探究）先让学生在老师的引导下能够进行细胞吸水和失水的基本实验，熟悉基本的实验操作，接下来在问题情景中运用所掌握的知识进行探究实验，把探究放到课的后半部分。同时根据实验室的客观条件，安排学生进行部分探究。二、教学目标：1、知识目标：通过探究实验，能理解植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；并能说出在什么情况下植物细胞吸水和失水。2、能力目标：①具有初步的探究能力，会提出问题、做出假设。②尝试着设计实验方案。③能独立完成植物细胞质壁分离及复原实验。3、情感、态度和价值观目标：①能对生活中的一些现象大胆提问和假设，具有积极思考、大胆质疑的科学精神。②在小组讨论和交流中学会合作学习。三、教学重点和难点重点：探究的一般过程和注意事项。难点：如何提出问题和做出假设。四、教学方法探究法，实验法，讨论法设计课时：两课时五、教学资源(实验器材)显微镜、紫色的洋葱鳞片叶、黄瓜、刀片、量筒或移液管、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜，小烧杯、清水、0.6g/mL蔗糖基准溶液。六、教学过程课前准备：把学生按实验分组名单分组，分别准备一台显微镜、一个刀片、一个洋葱、一把镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜，小烧杯、清水、0.6g/mL蔗糖基准溶液。 教师活动：在农业生产中，使用化肥的浓度过高，往往会引起植物产生烧苗现象，是植物不能正常生长，请看我们给大家的模拟实验。课前导入实验：用刀片把黄瓜切两块大小一样的约3cm的长条，一根放入加有10ml的清水烧杯中，另一根放入加有10ml的0.6g/mL蔗糖基准溶液的烧杯中。由学生预期实验的结果，并做出假设。试提问思考：黄瓜条会发生怎么样的变化呢？提出自己的假设，由小组成员记录试验假设，并附上自己的依据。教师活动：（课堂讲解）1.1植物细胞的基本构造：①教师活动:在画出的质壁分离的细胞模式图上,分别标出细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核的位置。②学生活动:让学生识图做答,复习植物细胞的基本结构。1.2原生质和原生质层的概念：教师活动:教师用不同颜色的粉笔在细胞模式图上画出细胞膜和液泡膜的位置,突出这一部分的结构,接着讲解原生质和原生质层的概念。原生质和原生质层，虽然仅有一字之差,但是概念的内涵却截然不同,原生质是细胞膜、细胞质和细胞核的总称,是细胞的生活物质;而原生质层是由细胞膜、液泡膜和两生物膜之间的细胞质组成的部分,整体上可以看作是一层选择性通透膜,容许水、氧气和二氧化碳等物质分子自由通过,而不容许离子和其他的小分子通过。1.3渗透原理的解释：①教师活动:教师根据上述模式图讲解渗透原理。由外界溶液、细胞液和二者之间的原生质层构成了一个渗透系统。当原生质层两侧的溶液浓度不同时,透过原生质层,就会发生水分的渗透现象(溶剂的扩散称为渗透)。【在这一部分的教学中,由教师引导学生作答,并进行适时的追问。】试提问当细胞外界浓度大于细胞细胞液时,会发生什么现象?然后先简单地画一个正在发生质壁分离的植物细胞模式图,模式图中的细胞膜边沿与细胞壁正发生初步分离,但有的地方仍然有细胞质与细胞壁相连。以此为代表,解释有关质壁分离的基本概念和原理。反过来,当细胞外界浓度小于细胞细胞液时呢?【通过追问,激发学生思考,强化学生对渗透原理的理解。】②学生活动:根据教师提问,对前一问题学生回答细胞失水,对后一问题学生回答细胞吸水;最后,当细胞内外的溶液浓度相同时,水分的渗透就达到平衡,细胞既不失水也不吸水。教师活动：取出刚才预实验的黄瓜条，要求学生观察两只烧杯中黄瓜条的形状和软硬变化，请学生描述所看到的实验现象。记录所观察到的现象，并对比开始的实验假设，说出可能的原因。学生活动：观察和记录教师预实验的现象，并对比自己的猜测向老师反馈。教师活动：根据学生的回答和反馈情况，引导学生有宏观黄瓜条向微观的洋葱表皮细胞思维转换。（刚才我们看到的是宏观状态下的黄瓜条的失水，那么微观的细胞失水又将发生怎么样的变化呢？）指导每组学生分工合作用0.6g/mL蔗糖基准溶液通过稀释的方法配置成多个浓度按照教师的参考实验方案或者自行设计实验（实验要求小组写出实验所用的蔗糖溶液浓度和观察都质壁分离完全所用的时间）。介绍参考实验的具体内容,教师边演示边讲述实验的取材、吸水引流等实验方法。学生活动：通过讨论自己参考演示实验货自行设计实验方案进行实验，并记录实验过程。参考实验过程：（1）临时装片制作 1．实验时选择具有深紫色的活细胞洋葱鳞片叶为实验材料; 2．用刀片在鳞片叶表皮划“井”字，用镊子撕下“井”中一块外表皮放在载玻片中央； 3．用另一载玻片将撕下的材料挤压平（防止高倍镜观察时，材料与镜头粘贴）； 4．将粘有材料的载玻片放在显微镜载物台上，材料对准光孔；5．用低倍镜找到视野，观察洋葱表皮细胞的位置，再转换高倍镜观察可以看到洋葱表皮细胞紫色原生质层紧紧粘在细胞壁上；（2）探究植物细胞失水 1．从显微镜上取下临时装片，在装片的实验材料处滴1-2蔗糖溶液，使材料浸泡在溶液中； 2．用吸水纸小心的吸取装片上实验材料周围多余流淌的溶液（实验材料要浸泡在溶液中）； 3．将装片放在显微镜的载物台上，使被观察材料对准光孔；4．用高倍镜观察可以看到洋葱表皮细胞紫色的中央液泡逐渐变小，原生质层逐渐与细胞壁逐渐分离（看到细胞质壁分离特别明显为止）；教师活动:从学生的实验结果中,概括出当细胞外界浓度大于细胞液时,液泡缩小,细胞质和细胞膜收缩,而起支持作用的细胞壁不收缩,从而发生细胞质与细胞壁相分离现象,引出质壁分离概念。解释实验所看到的现象。进一步,当细胞质与细胞壁完全脱离时,发生完全质壁分离。知识拓展，如果反过来,当细胞外界浓度小于细胞液时,试提问细胞又将发生怎么样的变化？引导学生把刚才两只烧杯中的黄瓜条互换烧杯，将清水中的黄瓜条放在加有10ml的0.6g/mL蔗糖基准溶液的烧杯中，而将蔗糖溶液中的黄瓜条放在盛有10ml清水的烧杯中，由学生做出猜测，要求各小组仔细记录小组成员的预测同时待下一步实验过后验证我们的猜测。参考实验过程（3）探究植物细胞吸水1．从显微镜上取下临时装片，在装片的实验材料处滴1-2清水，使材料浸泡在溶液中（实验材料要浸泡在清水中），用吸水纸小心的吸取装片上实验材料周围多余流淌的清水，并重复几次； 2．将装片放在显微镜的载物台上，使被观察材料对准光孔； 3．用高倍镜观察可以看到洋葱表皮细胞紫色的中央液泡逐渐胀大，原生质层又逐渐贴向细胞壁看到质壁分离复原特别明显时为止； 实验完成后，再观察预实验烧杯中黄瓜条的变化。验证当细胞外界浓度小于细胞液时,如外界溶液是清水的情况下,细胞吸水,细胞质和细胞膜扩大,细胞壁与细胞膜又紧密地贴在一起,其结果发生质壁分离复原。当液泡吸取足够的水分后,细胞变得很饱满,但由于有细胞壁的约束,也不会胀破。根据这一部分的教学,强调指出质壁分离现象的存在乃是生活细胞的一个十分重要的特征。 实验报告要求学生以小组为单位，各小组成员把自己的预实验的假设和依据写以及实验方法在实验报告册上，记录实验所用的浓度和观察到的结果及所用的时间，绘洋葱表皮细胞的质壁分离图和质壁分离复原图。八、教学反思从这个实验的过程中让学生学到科学探究的基本过程：提出值得探究的问题，建立合理的假设。在经历实验材料、方法的选择、实验设计、实验过程和结果分析等一系列探究活动的过程中，体验科学探究的基本过程和方法，培养质疑、求实、创新的科学态度和精神。新课程下实验教学还有很多值得探究的地方，由于过去实验教学并没有充分体现他在生物教学中应有的地位，在课改的春风中，愿生物学这门基于实验的科学学科带给学生更多学习探究乐趣！九、教学后记这是本学期的第二个探究性实验教学，总结前面一次探究性实验教学的经验，汲取验证性实验的要求，在实验室限制进行全面探究实验的条件下，我们只让学生进行部分探究，但是在处理探究性实验教学的安排上还是欠缺经验，实验结果较单一，但还算是一次不错的探究性实验教学课。