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視頻標簽：植物細胞吸水和失水
所屬欄目：高中生物優質課視頻
視頻課題：高中生物人教版必修一第四章探究實驗《植物細胞吸水和失水》廣東省優課
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高中生物人教版必修一第四章探究實驗《植物細胞吸水和失水》廣東省優課
探究實驗：《植物細胞吸水和失水》教學設計
我國的最新的《高中生物課程標準》中明確指出，高中生物課程要進一步提高學生的生物科學素養，要更加重視發展學生的創新精神和實踐能力，尤其是發展學生的科學探究能力；倡導探究性學習，促進學生學習方式的變革，引導學生主動參與探究過程、勤于動手和動腦，逐步培養學生搜集和處理科學信息的能力、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。
與課標要求相對應，在近些年的全國高考的考試大綱的說明中，也對學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象個結果進行分析、解釋，并對數據進行處理，能對一些生物學問題進行初步的探究能力，能對簡單的實驗方案作出恰當的評價和修訂等。
所以，教師依托教材實驗，怎樣創新教學過程，培養學生自主探究能力，這是廣大生物教師的一個迫切的任務。
一、 學情分析
知識方面：通過第三章的學習，學生已經了解了細胞膜的結構和功能，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、原生質層等的學習，學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，已經完成了《糖類、脂肪和蛋白質的檢測》、《觀察DNA和RNA在細胞中的分布》實驗，在這些實驗中，學生已經比較熟悉顯微鏡的使用和臨時裝片的制作方法，對實驗結果的觀察和分析也有了一定的了解。
本節課的教學重點是：培養學生發現問題、提出問題、設計實驗等自主探究能力，教師引導其設計實驗中注意變量設置，引導其分析實驗現象等，幫助其初步掌握自主探究的方法。通過本次自主探究實驗，讓學生加深對原生質層概念的認識，加深對植物細胞吸水和失水原理及現象的認識。
二、 教學目標
1、 知識目標：理解植物細胞吸水和失水發生的原理、條件和現象 2、
能力目標：
通過學生自主探究實驗，讓學生了解實驗探究的一般方法、培養學生分析問題、解決問題的能力，以及從不同的角度觀察和分析質壁分離現象。
3、 情感態度與價值觀目標
（1）培養學生尊重客觀事實，實事求是、不怕困難、敢于鉆研的科學精神
（2）讓學生樹立生物是一門以實驗為基礎的學科的觀念，生物的知識和規律都是建立在實驗基礎上，讓學生珍惜所學知識。
三、教學重難點
1、重點：觀察質壁分離及復原現象并解釋原因
2、難點：自主探究過程，如何提出問題、分析問題、設計實驗，分析實驗
四、教學過程
1、課前自主探究，確定課題
（1）、以學習小組（5組）為單位，學生根據自己對植物細胞吸水和失水的認識，提出問題，并且自主分析問題，提出實驗設計（見素材資源）
（2）、學生進行預實驗、摸索實驗條件及自己設計的實驗在現有的實驗條件下是否可行 （3）、教師和學生一起討論，確定兩個實驗課題，教師指導學生遵循實驗設計的原則進行實驗設計（探究過程見表1）
所確定兩個實驗的實驗設計及假設如下：
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 實驗設計：將學生分組，每組只觀察添加一種試劑后的實驗現象。
實驗假設：在低濃度下，細胞不會發生質壁分離，中等濃度下細胞發生質壁分離且能復原（蔗糖組是加入清水后細胞質壁分離復原，硝酸鉀組是細胞能質壁分離自動復原），高濃度下，細胞發生質壁分離程度更大，細胞因為失水過多而死亡，不能發生質壁分離復原。 實驗二：如何確定細胞液為無色的細胞發生質壁分離
實驗思路及假設：將蘿卜條浸泡在含有紅墨水的蔗糖溶液中，如果蘿卜條細胞發生質壁分離，蘿卜條由于失水會變軟；由于細胞發生質壁分離，細胞壁和細胞膜之間存在間隙，紅墨水能進入該間隙，則蘿卜條會變的更紅。
實驗設計：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
預實驗結果
實驗課題確定 實驗1
測定洋蔥外表皮細胞細胞液濃度范圍
當50%的細胞發生質壁分離時，此時外界溶液濃度與細胞液濃度相當。可是，在實際實驗過程中，發生質壁分離細胞數目的統計較為困難（存在部分細胞液泡被撕破的問題），且不同次的統計結果相差很大
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胞為實驗材料，
實驗2
驗證：活細胞質壁分離后能復原，而失活的細胞則不行
細胞滴加0.3g/ml蔗糖溶液后，質壁分離，加入清水后，很快復原；而細胞滴加0.5g/ml蔗糖溶液后，細胞質壁分離后幾乎不復原，或者復原速度非常慢
實驗3 利用質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，質壁分離的程度有區別，質壁分離復原的速度也有區別
實驗4
鑒別不同種類的溶液：硝酸鉀和蔗糖溶液
細胞加入硝酸鉀溶液后會看到質壁分離自動復原現象，而加入蔗糖溶液只能發生質壁分離
實驗5
探究紫色洋蔥內表皮細胞質壁分離的現象（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重影響觀察
實驗二：如何確定細胞液為無色的細胞發生質壁分離？
表1：學生課前探究過程
2、課堂教學
教學環節 教學活動
設計意圖 復習導入
教師PPT展示，學生回答：植物細胞的原生質層相當于半透膜，當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，細胞失水而發生質壁分離，加入清水后，又會吸水而質壁分離復原
復習關于植物細胞吸水和失水的相關知識；那究竟是不是這樣，我們要進行實驗探究。
實 驗 探 究 活 動
學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-實驗設計—進行實驗—實驗結果分析，獲得結論 由兩個同學分別介紹兩個實驗課題的探究過程及的實驗設計方案
展示和分享實驗探究過程，讓學生體會實驗探究的一般思路
學生實驗 學生進行分組實驗、教師觀察、指導
鍛煉學生實驗動手能力 學生展示實驗結果
學生以小組為單位，觀察并拍攝實驗現象，利用投影展示實驗結果和結論
（1） a1濃度蔗糖：細胞不質壁分離
a2濃度蔗糖：細胞發生質壁分離，且加清水后能復原
a3濃度蔗糖：細胞發生質壁分離程度最大，且加清水后能復原速度較慢 所以 a1，a2，a3濃度依次增大
（2） b3濃度硝酸鉀：細胞不質壁分離
b2濃度硝酸鉀：細胞發生質壁分離，有些能看到自動復原現象
b1濃度硝酸鉀：細胞發生質壁分離程度最大，且幾乎不能自動復原 所以 b1，b2，b3濃度依次減小
（3）實驗二的現象是：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
鍛煉學生分析實驗結果結論的能力，以及語言表達能力
實驗小結
教師指出學生實驗過程中存在的問題，提出實驗結果中與理論預測有偏差的部分，引導學生分析原因
培養學生實事求是的態度；善于
主要問題是：（1）加入高濃度（0.5g/ml）蔗糖溶液后，理論上細胞會因為失水過多死亡，加入清水后不會發生質壁分離復原，而實驗觀察的現象是：細胞質壁分離的程度比較大，但細胞質壁分離能復原，或者是復原速度較慢。教師引導學生分析原因是：一是因為操作問題，制作好裝片后，如果同學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；二是細胞處于短時間失水過多的狀態其實不會真正死亡，可能只是影響細胞活性，因此我們可能看到細胞質壁分離復原速度較慢。（2）理論上，細胞加入中等濃度（0.1g/ml）的硝酸鉀溶液后細胞應先質壁分離再自動復原。而實驗中，同學都能觀察到細胞質壁分離，但較少同學能觀察到細胞質壁分離自動復原.教師引導學生思考：①加入硝酸鉀后，細胞為什么能質壁分離自動復原？（因為細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，否則會影響細胞活性從而影響實驗結果；）②細胞的自動復原需要一定的時間（約6分鐘），如果實驗環境較為干燥，會導致滴加到裝片一側的硝酸鉀溶液（1滴）因為水分蒸發而濃度變高，引起細胞失水過多而影響細胞活動，從而不能觀察到細胞質壁分離自動復原的現象。
（3）提醒學生觀察：細胞質壁分離后的形態有區別，有從四周都發生質壁分離的，多數是從某個角發生質壁分離，原因可能是不同部位細胞壁和細胞膜的作用力不同【1】
（4）蘿卜條浸泡實驗的實驗現象為什么就能說明蘿卜條細胞發生了質壁分離：首先蘿卜條變軟，說明細胞失水；其次，清水組蘿卜條變紅，是因為紅墨水進入細胞間隙，而蔗糖組的蘿卜條變得更紅，說明蔗糖組的紅墨水不僅進入細胞間隙，還進入其他地方，即細胞壁和細胞膜之間的間隙，所以說明蔗糖組的蘿卜條細胞發生了質壁分離。
分析問題的能力
課堂小結
（1）知識小結：教師引導學生總結該實驗常用的的材料：紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞（液泡有顏色）；實驗原理：原生質層相當于半透膜，伸縮性
（1）引導學生小結實驗，對知識有一個總結；
五、板書設計
六、課堂的優點和不足
本節課的優點：第一、本節課非常注重學生自主探究能力的培養，從問題的提
出，預實驗結果分析、到最終課題的確定和實驗方案的設計，都是以學生探究為主，教師只是作為指導和輔助的角色，讓學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胞發生了質壁分離呢？本節課的一個創新之處是：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胞發生質壁分離提供了實驗依據；其次也讓學生從宏觀層面感受到了細胞失水后的形態變化，加深對液泡作用的理解；第三，這個實驗操作簡便，重復性強。
大，細胞壁全透性，伸縮性小；實驗現象：質壁分離時液泡變小、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，故應該在視野下滴加試劑，觀察同視野下細胞前后變化
（2）體會和感悟:教師引導學生回憶整個實驗探究過程的辛苦和困難，生物學科的知識都是建立在實驗的基礎上，我們要珍惜所學的知識，認真學習；教師肯定學生在整個實驗過程中所表現出的堅持、不怕辛苦，勇于鉆研的科學精神！
（2）培養學生珍惜所學知識，發揚不怕辛苦。勇于鉆研的精神！
實驗探究：植物細胞吸水和失水
一、實驗探究的思路：
提出問題、分析問題—設計實驗—進行實驗---分析結果，得出結論 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：如何確定細胞液為無色的細胞發生質壁分離？
本節課的不足：因為實驗條件的限制，不能及時的展示學生實驗結果。對實驗結果的展示，只能依靠學生用手機拍照后，用投影展示，因為光線等問題，展示效果不太好。
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
