《植物细胞质壁分离和复原实验》教学设计.doc

《植物细胞质壁分离和复原实验》
教学设计

一、实验教学分析：
本实验是人教版必修1《分子与细胞》的一个探究性实验，探究原生质层是否相当于一层半透膜，以及发生质壁分离和复原的条件等。在不理解实验原理的情况下，学生是很难设计出实验方案来的，应将实验原理先行学习和分析。原生质层相当于半透膜是关键性知识，所以要清晰地讲解原生质层的概念。
这个实验有难度，要学生能够实实在在的完成探究活动，必须保证学生有一定的实验操作技能，一节课的课时不够，必须1.6个课时以上，否则忙忙碌碌的一节课下来，有的学生实验根本就没有做成功，谈何探究，老师要在第一节课把保证成功地观察到质壁分离的注意事项讲清楚，第二节课的时间主要让学生来操作。
各学校的实验室，不能让学生在零散的时间都去实验室，不可能各种溶液都给配制。要保证全部学生都能参与探究实验，应该让学生先行设计方案，老师确定效果好的三种溶液等，在一节课的时间内让所有学生都能参与探究的操作过程，前后四人的分工合作，实验课上秩序良好。
二、教学目标：
1、知识与技能目标：
学会植物细胞的质壁分离和复原实验的操作技能；
通过实验探究植物细胞失水和吸水的条件。
2、过程与方法目标：
在设计探究实验的方案的过程中练习探究实验的设计方法。
3、情感与价值观目标：
以历探究性实验的一般步骤，感受科学探究的乐趣和科学探究的严谨性。
培养合作习惯。
三、教学重点：
细胞质壁分离和复原实验操作技能的掌握。
学习设计探究实验方案的方法。
教学难点：
制作单层细胞的洋葱表皮临时装片。
四、实验准备
1紫色洋葱应该提前约20天去买来，刚买来的洋葱，外表皮不容易撕下来。剥去外面的干皮，室内窗台上日晒，会出现紫色的部位增多，紫色加深，甚至内表皮也变成紫色。紫色洋葱的内表皮比外表皮容易撕取，只有一层细胞不会有细胞重叠的现象。外表皮撕下来多数都会有重叠现象，或者是细胞破裂没有紫色液泡了，只有无色的细胞壁和细胞核。提前给学生看细胞重叠或没有紫色的显微镜下的照片，学生做实验时就不会再去问老师，耽误时间。
为避免细胞重叠，保证视野里细胞物像清晰，有以下两个方法：
撕外表皮时，先用刀划“井”字，然后向外表皮方向掰断肉质的鳞片叶后抹着撕取，撕得的表皮是一层细胞。
无色的内表皮可用中性红将液泡染成红色。将内表皮大片完整地撕下来，用0.03%中性红染液染色半小时，于上课前取出放在有清水的培养皿中供学生使用。
2蔗糖溶液的浓度0.3g /ml 不是30%，蔗糖的密度比水大，约是1.587 g/ml，30%=0.34g/ml而0.3g /ml=27 %，30%的蔗糖浓度大于0.3g /ml，浓度过大造成细胞短时间内局部的部位过度失水，出现原生质体这里凹下去一块,那里凹下去一块，呈形状不规则的凹形质壁分离。而用0.3g /ml的浓度可最终可出现书中展示的凸形质壁分离。再配一个0.7g/ml的蔗糖溶液，让学生观察细胞过度失水，不能复原，有利于将来学生理解人体过度失水能导致脱水死亡。
凸形质壁分离
凹形质壁分离
观察质壁分离时用蓝色墨水+蔗糖溶液，细胞壁与细胞膜之间的空隙中充满了蓝色的液体，学生通过观察可以明显地感受到细胞壁与细胞膜之间不是真空，而是外界溶液，更好地体会细胞壁的全透性。
五、设计思路：
设计探究实验的方案必须在第一节课以作业的形式就布置下去，让每个学生都有时间动笔、动脑来思考、练习书面的探究实验的方案的设计。不是在实验课上才进行设计，时间不够。
为解决多层细胞重叠的难题，处理了外表皮内表皮，使得学生能够较容易获取单层细胞。
保证实验成功的操作细节要给学生先讲清楚，例如：吸引操作的技巧。
1把镊子放在实验桌上，将载玻片的左侧架在镊子上，形成一个左高右低的斜坡，加速液体向下的流动速度。
2先吸掉一点盖玻片下面左侧的溶液（图1所示），再把外界溶液滴在左侧（图2所示），没有其它的液体占据位置，则外界溶液自然流入空的地方，进入到盖玻片下，再用吸水纸吸引则洋葱表皮细胞很快就浸润在外界溶液中了。

图1
吸水纸
图2

原生质层的概念
探究实验的一般步骤，实验原理的分析
讲解保证实验成功的具体操作方法，注意事项
设计探究实验的方案
学生实验操作
学生完成实验结果的记录
交流展示实验结果
交待实验项目，布置任务
第一节课
约0.6课时
第二节课
1课时
六：教学流程：

七：教学过程设计：
教学内容
教 师 活 动
学 生 活 动
设 计 意 图
原生质层概念
 讲解：细胞膜、液泡膜、细胞质薄层合起来成一薄层
 记笔记
便于以后理解原生质层相当于一层半透膜
发现现象
讲述生活中的一些吸水与失水的现象。
1、白菜做馅放盐
2、施肥过多烧苗
问：你在生活中看到了哪些植物失水和吸水的现象？
联系生活实际，回想并讲出失水和吸水的现象
给学生参与课堂教学的机会，培养交流能力
 提出问题
 作出假设
板书：
提出问题→作出假设

认真阅读书中参考案例中的问题和假设，思考哪个问题更具体更有探究价值，哪个假设更合理。
  通过自学体会如何提出问题，如何作出假设
 给予学生自主学习的时间，学生完全能够体会。
实验原理分析
问：原生质层相当于半透膜，外界溶液浓度高于细胞液浓度，细胞失水，原生质层收缩，而细胞壁的伸缩性小，将会出现什么有趣现象？
答：质壁分离
问：为什么要进行反复吸引的操作而不直接把洋葱的表皮放到蔗糖溶液中？
答：这是一个自身对照的实验设计，在观察到细胞自然的状态后，再观察在高浓度外界溶液的条件下，细胞发生的变化，严格的自身对照应该观察的是同一个细胞的前后变化。
思考理解植物细胞失水、吸水的条件和现象理解自身对照的操作方法  
 理解原理，有利于正确地设计探究实验方案

实验操作成功的细节
播放相关实验操作的视频，将注意事项操作细节进行讲解
1、取材：外表皮要取紫色特别深的，洋葱的表皮面积不能太大，以边长4mm的正方形为宜。太大阻挡着蔗糖溶液的通过。
由于要把做好的临时装片从载物台上取下来操作，再放到载物台上，不可能准确地放在原来的位置上，如果取材太大，细胞太多第二次看到的细胞辨认不出是不是原来看到的那些细胞了，严格讲就起不到自身对照的作用了。
2、吸引操作的技巧

保证学生做实验的速度和成功率。
设计探究实验方案
引导学生思考：
1问：为什么选用0.3g/mL的蔗糖溶液呢？
能否用其它浓度的蔗糖溶液代替0.3g/mL的蔗糖溶液？
更高浓度的蔗糖溶液是否会使细胞过度失水而死亡？
2问：为什么用紫色的洋葱表皮细胞？
能否用其它的植物细胞代替？
3问：细胞质壁分离时细胞壁与细胞膜之间是什么？
蔗糖溶液是否可以染色？
是否可以用其他溶液代替蔗糖溶液？
设计探究实验方案，并书面完成完整的探究实验方案，包括提出问题、作出假设、设计实验方案、记录实验结果的表格，分析结果，得出结论。
用问题来驱动引导学生思考，在激起进行探究的欲望后，要让学生利用课下时间练学习探究方案的设计
布置任务实验操作
布置任务：
四人为一组，每人从下列材料中选做两个组合：
1紫色的洋葱表皮细胞
2被中性红染色的洋葱内表皮细胞
3白色的洋葱内表皮
4蓝色墨水加蔗糖溶液
5蔗糖溶液0.3g/ml
6蔗糖溶液0.8g/ml
 前后四人商量好分工后进行实验操作

培养合作的习惯，创新的精神
观察记录实验结果

文字记录，用手机拍摄视频或照片。

 展示实验结果
选几名学生来展示自己拍摄的质壁分离和复原的视频或照片，并陈述实验。
展示自己摄制的视频照片。交流成功的经验。
了解实验的完成情况。培养表达、交流能力。
八、总结:
本教学设计注重有序和实效，以书面的形式训练学生设计实验方案的能力，根据多年积累的经验，在学生操作前把操作细节注意事项都讲解清楚，学生实验操作效果好。探究过程全体学生的参与度高，实验成功率高。 在有限的时间内每人完成两个方案的探究实验。
学生用手机就可以把显微镜中看到的图像拍摄下来，同学间可以更方便地交流。把显微镜物像调清晰后，把手机的镜头对准目镜的口，拍摄就可以了。
把手机连接到电脑上，学生拍的视频投影屏幕上显示出来，实现全班共享。不必挤在显微镜前去看。
部分学生视频的截屏：

0.3g/ml蔗糖溶液
0.7g/ml蔗糖溶液
中性红染色内表皮+蔗糖溶液
白色内表皮+蔗糖溶液+ 蓝色墨水

紫色外表皮+蔗糖溶液+ 蓝色墨水

紫色内表皮+蔗糖溶液+ 蓝色墨水

7