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視頻標(biāo)簽：植物細(xì)胞吸水,和失水
所屬欄目：高中生物優(yōu)質(zhì)課視頻
視頻課題：人教版高一年級必修一第4章第1節(jié)探究實驗《植物細(xì)胞吸水和失水》廣東省優(yōu)課
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人教版高一年級必修一第4章第1節(jié)探究實驗《植物細(xì)胞吸水和失水》廣東省優(yōu)課
探究實驗：《植物細(xì)胞吸水和失水》教學(xué)設(shè)計
我國的最新的《高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確指出，高中生物課程要進(jìn)一步提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)，要更加重視發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，尤其是發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力；倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革，引導(dǎo)學(xué)生主動參與探究過程、勤于動手和動腦，逐步培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理科學(xué)信息的能力、獲取新知識的能力、批判性思維的能力、分析和解決問題的能力，以及交流與合作的能力等。
與課標(biāo)要求相對應(yīng)，在近些年的全國高考的考試大綱的說明中，也對學(xué)生的生物實驗方面的考察提出較高的要求，如要求考生能對實驗現(xiàn)象個結(jié)果進(jìn)行分析、解釋，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，能對一些生物學(xué)問題進(jìn)行初步的探究能力，能對簡單的實驗方案作出恰當(dāng)?shù)脑u價和修訂等。
所以，教師依托教材實驗，怎樣創(chuàng)新教學(xué)過程，培養(yǎng)學(xué)生自主探究能力，這是廣大生物教師的一個迫切的任務(wù)。
一、 學(xué)情分析
知識方面：通過第三章的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)了解了細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能，對生物膜的選擇透過性有了一定的理解。通過第四章對滲透作用、原生質(zhì)層等的學(xué)習(xí)，學(xué)生加深理解了生物膜的選擇透過性。
技能方面：在第一章已經(jīng)完成了《顯微鏡的使用和臨時裝片的制作》實驗，在第二章中，已經(jīng)完成了《糖類、脂肪和蛋白質(zhì)的檢測》、《觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布》實驗，在這些實驗中，學(xué)生已經(jīng)比較熟悉顯微鏡的使用和臨時裝片的制作方法，對實驗結(jié)果的觀察和分析也有了一定的了解。
本節(jié)課的教學(xué)重點是：培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、設(shè)計實驗等自主探究能力，教師引導(dǎo)其設(shè)計實驗中注意變量設(shè)置，引導(dǎo)其分析實驗現(xiàn)象等，幫助其初步掌握自主探究的方法。通過本次自主探究實驗，讓學(xué)生加深對原生質(zhì)層概念的認(rèn)識，加深對植物細(xì)胞吸水和失水原理及現(xiàn)象的認(rèn)識。
二、 教學(xué)目標(biāo)
1、 知識目標(biāo)：理解植物細(xì)胞吸水和失水發(fā)生的原理、條件和現(xiàn)象 2、
能力目標(biāo)：
通過學(xué)生自主探究實驗，讓學(xué)生了解實驗探究的一般方法、培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，以及從不同的角度觀察和分析質(zhì)壁分離現(xiàn)象。
3、 情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)
（1）培養(yǎng)學(xué)生尊重客觀事實，實事求是、不怕困難、敢于鉆研的科學(xué)精神
（2）讓學(xué)生樹立生物是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科的觀念，生物的知識和規(guī)律都是建立在實驗基礎(chǔ)上，讓學(xué)生珍惜所學(xué)知識。
三、教學(xué)重難點
1、重點：觀察質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象并解釋原因
2、難點：自主探究過程，如何提出問題、分析問題、設(shè)計實驗，分析實驗
四、教學(xué)過程
1、課前自主探究，確定課題
（1）、以學(xué)習(xí)小組（5組）為單位，學(xué)生根據(jù)自己對植物細(xì)胞吸水和失水的認(rèn)識，提出問題，并且自主分析問題，提出實驗設(shè)計（見素材資源）
（2）、學(xué)生進(jìn)行預(yù)實驗、摸索實驗條件及自己設(shè)計的實驗在現(xiàn)有的實驗條件下是否可行 （3）、教師和學(xué)生一起討論，確定兩個實驗課題，教師指導(dǎo)學(xué)生遵循實驗設(shè)計的原則進(jìn)行實驗設(shè)計（探究過程見表1）
所確定兩個實驗的實驗設(shè)計及假設(shè)如下：
實驗一：小組合作，鑒別三種蔗糖溶液濃度大小和三種硝酸鉀溶液濃度大小 實驗設(shè)計：將學(xué)生分組，每組只觀察添加一種試劑后的實驗現(xiàn)象。
實驗假設(shè)：在低濃度下，細(xì)胞不會發(fā)生質(zhì)壁分離，中等濃度下細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離且能復(fù)原（蔗糖組是加入清水后細(xì)胞質(zhì)壁分離復(fù)原，硝酸鉀組是細(xì)胞能質(zhì)壁分離自動復(fù)原），高濃度下，細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離程度更大，細(xì)胞因為失水過多而死亡，不能發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。 實驗二：如何確定細(xì)胞液為無色的細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離
實驗思路及假設(shè)：將蘿卜條浸泡在含有紅墨水的蔗糖溶液中，如果蘿卜條細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，蘿卜條由于失水會變軟；由于細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，細(xì)胞壁和細(xì)胞膜之間存在間隙，紅墨水能進(jìn)入該間隙，則蘿卜條會變的更紅。
實驗設(shè)計：將一個蘿卜條浸泡在含有紅墨水的0.3g/ml的蔗糖溶液中；將另一個大小和生理狀態(tài)相似的蘿卜條浸泡在含有紅墨水的清水中（紅墨水在溶液中的比例同上）。浸泡1h
左右，將兩組的蘿卜條洗去浮色、用紙巾吸干表層水分后，用刀片切開，觀察蘿卜條橫截面。（紙巾吸干表層水分的目的是：防止表層水分順著刀片流動，影響蘿卜條橫截面的觀察。）
課題名稱
預(yù)實驗結(jié)果
實驗課題確定 實驗1
測定洋蔥外表皮細(xì)胞細(xì)胞液濃度范圍
當(dāng)50%的細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離時，此時外界溶液濃度與細(xì)胞液濃度相當(dāng)。可是，在實際實驗過程中，發(fā)生質(zhì)壁分離細(xì)胞數(shù)目的統(tǒng)計較為困難（存在部分細(xì)胞液泡被撕破的問題），且不同次的統(tǒng)計結(jié)果相差很大
綜合課題1、2、3、4，確定一個實驗一：小組合作，鑒別三種蔗糖溶液濃度大小和三種硝酸鉀溶液濃度大小 備注： 蔗糖濃度為 0.1g/ml、0.3g/ml、0.5g/ml 硝酸鉀濃度為0.05g/ml、0.1g/ml、0.15g/ml 以紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞為實驗材料，
實驗2
驗證：活細(xì)胞質(zhì)壁分離后能復(fù)原，而失活的細(xì)胞則不行
細(xì)胞滴加0.3g/ml蔗糖溶液后，質(zhì)壁分離，加入清水后，很快復(fù)原；而細(xì)胞滴加0.5g/ml蔗糖溶液后，細(xì)胞質(zhì)壁分離后幾乎不復(fù)原，或者復(fù)原速度非常慢
實驗3 利用質(zhì)壁分離實驗鑒別蔗糖課題1溶液濃度大小
濃度相差較大時，質(zhì)壁分離的程度有區(qū)別，質(zhì)壁分離復(fù)原的速度也有區(qū)別
實驗4
鑒別不同種類的溶液：硝酸鉀和蔗糖溶液
細(xì)胞加入硝酸鉀溶液后會看到質(zhì)壁分離自動復(fù)原現(xiàn)象，而加入蔗糖溶液只能發(fā)生質(zhì)壁分離
實驗5
探究紫色洋蔥內(nèi)表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離的現(xiàn)象（蔗糖溶液中加入紅墨水）
實驗很難操作：一是因為材料無色，制作裝片難觀察；二是因為加入紅墨水后浮色嚴(yán)重影響觀察
實驗二：如何確定細(xì)胞液為無色的細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離？
表1：學(xué)生課前探究過程
2、課堂教學(xué)
教學(xué)環(huán)節(jié) 教學(xué)活動
設(shè)計意圖 復(fù)習(xí)導(dǎo)入
教師PPT展示，學(xué)生回答：植物細(xì)胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜，當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度時，細(xì)胞失水而發(fā)生質(zhì)壁分離，加入清水后，又會吸水而質(zhì)壁分離復(fù)原
復(fù)習(xí)關(guān)于植物細(xì)胞吸水和失水的相關(guān)知識；那究竟是不是這樣，我們要進(jìn)行實驗探究。
實 驗 探 究 活 動
學(xué)生課前的自主探究過程展示
教師ppt展示實驗探究的一般思路：提出問題-實驗設(shè)計—進(jìn)行實驗—實驗結(jié)果分析，獲得結(jié)論 由兩個同學(xué)分別介紹兩個實驗課題的探究過程及的實驗設(shè)計方案
展示和分享實驗探究過程，讓學(xué)生體會實驗探究的一般思路
學(xué)生實驗 學(xué)生進(jìn)行分組實驗、教師觀察、指導(dǎo)
鍛煉學(xué)生實驗動手能力 學(xué)生展示實驗結(jié)果
學(xué)生以小組為單位，觀察并拍攝實驗現(xiàn)象，利用投影展示實驗結(jié)果和結(jié)論
（1） a1濃度蔗糖：細(xì)胞不質(zhì)壁分離
a2濃度蔗糖：細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，且加清水后能復(fù)原
a3濃度蔗糖：細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離程度最大，且加清水后能復(fù)原速度較慢 所以 a1，a2，a3濃度依次增大
（2） b3濃度硝酸鉀：細(xì)胞不質(zhì)壁分離
b2濃度硝酸鉀：細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，有些能看到自動復(fù)原現(xiàn)象
b1濃度硝酸鉀：細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離程度最大，且?guī)缀醪荒茏詣訌?fù)原 所以 b1，b2，b3濃度依次減小
（3）實驗二的現(xiàn)象是：蔗糖組蘿卜條變軟，切開橫截面后，清水組和蔗糖組紅墨水都滲入了一定的深度，但蔗糖組更紅
鍛煉學(xué)生分析實驗結(jié)果結(jié)論的能力，以及語言表達(dá)能力
實驗小結(jié)
教師指出學(xué)生實驗過程中存在的問題，提出實驗結(jié)果中與理論預(yù)測有偏差的部分，引導(dǎo)學(xué)生分析原因
培養(yǎng)學(xué)生實事求是的態(tài)度；善于
主要問題是：（1）加入高濃度（0.5g/ml）蔗糖溶液后，理論上細(xì)胞會因為失水過多死亡，加入清水后不會發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原，而實驗觀察的現(xiàn)象是：細(xì)胞質(zhì)壁分離的程度比較大，但細(xì)胞質(zhì)壁分離能復(fù)原，或者是復(fù)原速度較慢。教師引導(dǎo)學(xué)生分析原因是：一是因為操作問題，制作好裝片后，如果同學(xué)沒有將多余水分用吸水紙吸干，則會稀釋所加入的高濃度蔗糖，影響實驗；二是細(xì)胞處于短時間失水過多的狀態(tài)其實不會真正死亡，可能只是影響細(xì)胞活性，因此我們可能看到細(xì)胞質(zhì)壁分離復(fù)原速度較慢。（2）理論上，細(xì)胞加入中等濃度（0.1g/ml）的硝酸鉀溶液后細(xì)胞應(yīng)先質(zhì)壁分離再自動復(fù)原。而實驗中，同學(xué)都能觀察到細(xì)胞質(zhì)壁分離，但較少同學(xué)能觀察到細(xì)胞質(zhì)壁分離自動復(fù)原.教師引導(dǎo)學(xué)生思考：①加入硝酸鉀后，細(xì)胞為什么能質(zhì)壁分離自動復(fù)原？（因為細(xì)胞能通過主動運輸吸收K+、NO3-，而主動運輸需要能量和載體蛋白，這就要求實驗材料必修新鮮，否則會影響細(xì)胞活性從而影響實驗結(jié)果；）②細(xì)胞的自動復(fù)原需要一定的時間（約6分鐘），如果實驗環(huán)境較為干燥，會導(dǎo)致滴加到裝片一側(cè)的硝酸鉀溶液（1滴）因為水分蒸發(fā)而濃度變高，引起細(xì)胞失水過多而影響細(xì)胞活動，從而不能觀察到細(xì)胞質(zhì)壁分離自動復(fù)原的現(xiàn)象。
（3）提醒學(xué)生觀察：細(xì)胞質(zhì)壁分離后的形態(tài)有區(qū)別，有從四周都發(fā)生質(zhì)壁分離的，多數(shù)是從某個角發(fā)生質(zhì)壁分離，原因可能是不同部位細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的作用力不同【1】
（4）蘿卜條浸泡實驗的實驗現(xiàn)象為什么就能說明蘿卜條細(xì)胞發(fā)生了質(zhì)壁分離：首先蘿卜條變軟，說明細(xì)胞失水；其次，清水組蘿卜條變紅，是因為紅墨水進(jìn)入細(xì)胞間隙，而蔗糖組的蘿卜條變得更紅，說明蔗糖組的紅墨水不僅進(jìn)入細(xì)胞間隙，還進(jìn)入其他地方，即細(xì)胞壁和細(xì)胞膜之間的間隙，所以說明蔗糖組的蘿卜條細(xì)胞發(fā)生了質(zhì)壁分離。
分析問題的能力
課堂小結(jié)
（1）知識小結(jié)：教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)該實驗常用的的材料：紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞（液泡有顏色）；實驗原理：原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜，伸縮性
（1）引導(dǎo)學(xué)生小結(jié)實驗，對知識有一個總結(jié)；
五、板書設(shè)計
六、課堂的優(yōu)點和不足
本節(jié)課的優(yōu)點：第一、本節(jié)課非常注重學(xué)生自主探究能力的培養(yǎng)，從問題的提
出，預(yù)實驗結(jié)果分析、到最終課題的確定和實驗方案的設(shè)計，都是以學(xué)生探究為主，教師只是作為指導(dǎo)和輔助的角色，讓學(xué)生充分體會實驗探究思路和過程，充分體會到實驗的困難和樂趣；第二、觀察質(zhì)壁分離的實驗最好的材料是液泡為有色的，可是如何證明液泡為無色的細(xì)胞發(fā)生了質(zhì)壁分離呢？本節(jié)課的一個創(chuàng)新之處是：利用加有紅墨水的蔗糖溶液和清水浸泡蘿卜條后，用刀片切開蘿卜條，觀察橫截面。這既為液泡為無色的細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離提供了實驗依據(jù)；其次也讓學(xué)生從宏觀層面感受到了細(xì)胞失水后的形態(tài)變化，加深對液泡作用的理解；第三，這個實驗操作簡便，重復(fù)性強。
大，細(xì)胞壁全透性，伸縮性小；實驗現(xiàn)象：質(zhì)壁分離時液泡變小、顏色加深；實驗操作中要注意：a、本實驗只需要低倍鏡下觀察即可；
b、本實驗是自身前后對照，故應(yīng)該在視野下滴加試劑，觀察同視野下細(xì)胞前后變化
（2）體會和感悟:教師引導(dǎo)學(xué)生回憶整個實驗探究過程的辛苦和困難，生物學(xué)科的知識都是建立在實驗的基礎(chǔ)上，我們要珍惜所學(xué)的知識，認(rèn)真學(xué)習(xí)；教師肯定學(xué)生在整個實驗過程中所表現(xiàn)出的堅持、不怕辛苦，勇于鉆研的科學(xué)精神！
（2）培養(yǎng)學(xué)生珍惜所學(xué)知識，發(fā)揚不怕辛苦。勇于鉆研的精神！
實驗探究：植物細(xì)胞吸水和失水
一、實驗探究的思路：
提出問題、分析問題—設(shè)計實驗—進(jìn)行實驗---分析結(jié)果，得出結(jié)論 二、實驗探究
實驗一：小組合作，鑒別三種蔗糖溶液濃度大小和三種硝酸鉀溶液濃度大小 實驗二：如何確定細(xì)胞液為無色的細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離？
本節(jié)課的不足：因為實驗條件的限制，不能及時的展示學(xué)生實驗結(jié)果。對實驗結(jié)果的展示，只能依靠學(xué)生用手機拍照后，用投影展示，因為光線等問題，展示效果不太好。
參考文獻(xiàn)
[1]張麗，張松，俞佩芳，對高中“質(zhì)壁分離實驗”的探究[J]，生物學(xué)教學(xué),2006,31(11):45-46
視頻來源：優(yōu)質(zhì)課網(wǎng) www.jixiangsibao.com
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