生物创新实验设计观察植物细胞的质壁分离和复原讲解.docx

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生物创新实验设计观察植物细胞的质壁分离和复原讲解

生物创新实验设计：

观察植物细胞的质壁分离和复原

一、实验目标：

1.学会观察植物细胞质壁分离与复原的方法。

2.了解植物细胞发生质壁分离与复原的原理。

3.规范显微镜的操作方法。

2、重点及解决策略

重点：

1.学会观察植物细胞质壁分离与复原的方法。

2.了解植物细胞发生质壁分离与复原的原理。

解决策略：

多媒体展示实验方法及过程。

通过教师引导、学生自己动手探究，总结实验结果，了解实验原理。

3、难点及突破办法

难点：

1.熟练掌握洋葱鳞片叶外表皮临时装片的制作方法。

2.在高倍显微镜下观察紫色液泡扩大与缩小的过程。

3.规范显微镜的操作方法。

突破办法：

学生观看多媒体展示，教师指导学生亲自动手操作，在实验操作过程中，熟练掌握临时装片的制作及显微镜的使用方法。

4、实验内容分析

本节是高中生物学中的一个经典性探究实验，目的在于让学生通过自主性探究，了解植物细胞发生质壁分离与复原的原理，激发学生的创新精神和实事求是的科学态度。

在实验过程中，要培养学生提出问题、解决问题、分析问题的能力。

本节在介绍完渗透原理之后提出，学生已初步掌握了水分跨膜运动的原理，因此，对本节内容的理解更为容易。

同时，本节的学习又在为第3节做铺垫，因此，学习好本节内容至关重要。

5、实验准备

紫色的洋葱鳞片叶、质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液、清水、刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜。

6、设计思路

本节是一节探究性实验课，因此，教学时，应充分调动学生自主学习的积极性。

在教学时，可采用“提出问题—解决问题—再提出问题—解决问题…”的教学方法，层层深入，逐步深化。

通过多媒体、黑板画等多种教学手段，引领学生进行实验操作、观察实验现象、分析实验原理、总结实验结果，最终完成本节教学目标。

7、教学流程图

8、教学过程

教学活动

教师活动

学生活动

活动目标及说明

知识回顾

教师提问：

在上一节课中，我们学习了渗透作用及水分是如何进出哺乳动物红细胞的，请同学们回忆一下，渗透作用的发生需具备哪些条件？

动物细胞吸水与失水的原理是什么？

学生回答：

1.发生渗透作用需具备的条件是：

半透膜、膜两侧有浓度差。

2.动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜，细胞吸水还是失水主要取决于细胞质与外界溶液的浓度差，当细胞质浓度低于外界溶液浓度时，细胞失水，反之，细胞则吸水。

回顾上节内容，回忆相关知识。

情景创设

多媒体展示：

图片1（一妇女在腌咸菜）；图片二（因施肥过多庄稼死亡）

教师提问：

1.图片1展示的是日常生活中经常遇到的腌咸菜的例子，将切好的蔬菜放入盐水中，一段时间后，蔬菜会变成什么样子？

为什么会变蔫儿了？

2.图片2展示的是在农业生产中，由于对农作物施肥过多，从而造成农作物的死亡，这种现象叫做“烧苗”现象，为什么农作物会死亡呢？

教师讲解：

将蔬菜放入盐水中，蔬菜会萎蔫，这是因为蔬菜细胞失去水分的原因。

施肥过多，农作物会死亡，也是因为农作物过度失水造成的。

那么，植物细胞是如何吸水和失水的呢？

观看图片展示，联系生活经验，寻找答案。

学生回答：

1.一段时间后，蔬菜会变蔫，因为失水了。

2.农作物因失去水分而死亡。

初步构建学生对植物细胞吸水及失水过程的认识。

过渡

教师讲解：

在第三章中，我们学习了动、植物细胞在结构上的相同点及不同点，植物细胞有细胞壁、液泡、叶绿体，而动物细胞没有。

由于这种结构上的差异，导致植物细胞和动物细胞在吸水与失水方面有所差异。

植物细胞吸水与失水的原理是什么？

植物细胞在吸水和失水过程中又会发生哪些现象？

让我们通过今天的探究实验来解决这些问题。

认真聆听教师讲解，回忆前面所学知识，积极思考教师提问。

联系前后知识，引出本节课内容。

一、实验材料

多媒体展示：

实验材料。

教师讲解：

屏幕上展示的是进行本实验所需的一些材料，需要注意以下两点：

1.新鲜紫色洋葱鳞茎外表皮是进行此项实验的较理想材料，它既容易被剥离而制成临时装片，同时又很容易在显微镜下观察实验现象。

2.此实验选用质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液，选用此浓度的蔗糖溶液很容易使鳞茎外表皮细胞发生质壁分离，短时间内对细胞的伤害很小。

教师提问：

请同学们先思考一下，能不能用其他浓度的蔗糖溶液（例如0.1g/mL、0.5g/mL、0.7g/mL的蔗糖溶液）代替0.3g/mL的蔗糖溶液呢？

为什么？

等实验结束后我们再来解决这一问题。

观看实验所需材料，认真聆听教师讲解，带着问题进行实验探究。

了解所用实验材料，为进行实验操作做准备。

二、实验过程

多媒体展示：

实验过程。

板书：

教师讲解：

1.在进行实验操作时，要注意高倍显微镜的使用方法，可复习参考前面所学知识。

2.根据多媒体的演示操作，要熟练掌握临时装片的制作。

注意在撕取洋葱外表皮细胞时要尽量薄一些，这样才能便于观察。

在盖盖玻片时要轻轻地从一侧盖下，避免气泡产生，影响实验结果。

3.对于植物细胞而言，细胞最外面有一层细胞壁，细胞内的绝大部分空间被液泡占据，因此，细胞内部的液体环境主要是液泡内的细胞液。

我们将细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质统称为原生质层。

板书：

4.实验中进行3次观察，主要要注意两个方面：

一是液泡大小及颜色变化；二是原生质层与细胞壁的位置关系。

教师逐一对学生进行实验指导。

教师提问：

1.经观察，可以看到什么样的实验现象？

2.本实验中的“质”与“壁”分别指什么？

3.原生质层是不是相当于一层半透膜？

假设不是，还会发生质壁分离现象吗？

教师小结：

本实验中的“质”指的就是原生质层，而不是细胞质，“壁”指的则是细胞壁。

在实验过程中，当细胞处于0.3g/mL的蔗糖溶液中时，由于外界溶液浓度大于细胞液浓度，水分顺着相对含量梯度进行移动，细胞失水，所以液泡变小，紫色变深，原生质层与细胞壁分离；同理，当放入清水中时，细胞吸水，所以液泡变大，紫色变浅，原生质层逐渐恢复原来位置。

对于植物细胞而言，原生质层相当于一层半透膜，因此才会发生质壁分离与复原现象。

观看实验过程。

认真聆听教师讲解。

亲自动手进行实验操作。

认真记录实验结果。

学生回答：

1.当细胞处于0.3g/mL的蔗糖溶液中时，细胞液泡变小，颜色变深，原生质层与细胞壁分离；当放入清水中时，液泡变大，颜色变浅，原生质层恢复原来位置。

2.“质”指的是原生质层，“壁”指的是细胞壁。

3.原生质层相当于一层半透膜。

明确实验操作具体过程，锻炼学生的观察能力、动手动脑能力。

三、实验原理

教师提问：

结合本实验结果、植物细胞结构特点以及哺乳动物红细胞的吸水与失水原理，请同学们思考一下，植物细胞发生质壁分离与复原的原理是什么？

在细胞吸水和失水方面，植物细胞与动物细胞有什么不同？

组织学生讨论，汇总讨论结果。

教师小结：

不管是植物细胞还是动物细胞，水分子都是顺着相对含量梯度移动的，即从含水量多的一侧向含水量少的一侧移动。

对于植物细胞而言，细胞壁是全通透性的，水分子、蔗糖分子都能通过。

原生质层则相当于一层半透膜，具有选择透过性，水分子可以通过，而蔗糖分子却不能通过。

同时，原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大，所以，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，原生质层收缩，逐渐与细胞壁脱离，发生质壁分离现象，反之，细胞吸水，原生质层逐渐恢复原来位置，发生质壁分离的复原。

动物细胞没有细胞壁和中央大液泡，因此不会发生质壁分离及复原现象。

板书：

实验原理：

1.原生质层伸缩性>细胞壁伸缩性。

2外界溶液浓度>细胞液浓度，细胞失水，质壁分离。

3.细胞液浓度>外界溶液浓度，细胞渗透吸水，质壁分离复原。

联系实验结果，思考教师提问，小组讨论分析。

学生回答：

水分子通过植物细胞和动物细胞时，都是从含水量多的一侧向含水量少的一侧移动。

植物细胞会发生质壁分离及质壁分离的复原现象，动物细胞不会，这主要是因为植物细胞有细胞壁而动物细胞没有。

通过对实验现象的观察与分析，让学生自己总结实验原理，锻炼学生的理解能力，分析能力，总结能力。

四、实验结果

通过对实验现象的观察，组织学生讨论并记录实验结果。

板书：

中央液泡大小

中央液泡颜色

原生质层位置

细胞大小

蔗糖溶液

清水

观察实验现象，讨论分析，填写实验结果。

对实验结果进行总结归纳。

问题提升

教师提问：

前面我们提到过一个问题，即能否用其它浓度的蔗糖溶液代替0.3g/mL的蔗糖溶液（例如0.1g/mL、0.5g/mL、0.7g/mL的蔗糖溶液）？

通过本实验的操作和观察，请同学们认真思考一下这个问题。

组织学生讨论分析，汇总讨论结果。

教师小结：

用其他浓度蔗糖溶液代替0.3g/mL的蔗糖溶液进行本实验不行。

0.1g/mL蔗糖溶液虽然也能发生质壁分离及复原现象，但现象不明显，不宜观察；0.5g/mL、0.7g/mL的蔗糖溶液虽可发生质壁分离现象，但由于溶液浓度过高，细胞过度失水而死亡，因此不会发生质壁分离的复原，所以，用0.3g/mL的蔗糖溶液最适宜。

我们同样可以通过设计探究实验来证实此结论，请同学们结合本节实验，课后考虑一下应该如何设计一个探究实验来证实其他浓度的蔗糖溶液对植物细胞质壁分离与复原的影响。

认真思考问题，小组讨论分析。

学生回答：

不能。

分小组进行课后的探究实验设计。

拓展思维，培养学生创新精神，锻炼学生的自主探究能力。

课后作业

教师讲解：

课后需完成两个作业。

1.完成实验报告的填写

2.思考两个讨论题

（1）高浓度食盐水为什么可以杀菌防腐？

（2）盐碱地为什么不适于种水稻？

记录课后作业，准备认真完成。

巩固知识，课后提升。

九、板书设计

观察植物细胞的质壁分离和复原

一、实验材料

二、实验过程

三、实验原理

1.原生质层伸缩性>细胞壁伸缩性。

2外界溶液浓度>细胞液浓度，细胞失水，质壁分离。

3.细胞液浓度>外界溶液浓度，细胞渗透吸水，质壁分离复原。

四、实验结果

中央液泡大小

中央液泡颜色

原生质层位置

细胞大小

蔗糖溶液

变小

变深

原生质层脱离细胞壁

基本不变

清水

逐渐恢复原来大小

变浅

原生质层恢复原来位置

基本不变

十、教学反思

本实验按照“提出问题—解决问题—再提出问题—解决问题…”的设计思路，逐步引领学生探究实验现象，领悟实验原理。

通过学生的自主探究，培养学生使用仪器的能力，实验操作的能力、观察现象的能力、处理结果的能力，使学生具备严谨的科学态度。

在独立自主进行实验的过程中，学生克服了很多困难，创新意识和实践能力得到了很大的提高。

在教材实验内容的基础上，本节教学又设计了一个问题提升，旨在让学生掌握基础知识的同时，对植物细胞质壁分离现象的认识得到进一步提升，同时也锻炼了学生自主设计探究性实验的能力。

通过这种层层深入的教学方式，激发了学生的学习兴趣，学生自主学习的积极性得到很大提高。