1、生物創新實驗設計：觀察植物細胞的質壁分離和復原一、實驗目標：1. 學會觀察植物細胞質壁分離與復原的方法。2. 了解植物細胞發生質壁分離與復原的原理。3. 規范顯微鏡的操作方法。2、 重點及解決策略重點：1.學會觀察植物細胞質壁分離與復原的方法。2.了解植物細胞發生質壁分離與復原的原理。解決策略： 多媒體展示實驗方法及過程。通過教師引導、學生自己動手探究，總結實驗結果，了解實驗原理。3、 難點及突破辦法難點：1. 熟練掌握洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片的制作方法。2. 在高倍顯微鏡下觀察紫色液泡擴大與縮小的過程。3. 規范顯微鏡的操作方法。突破辦法： 學生觀看多媒體展示，教師指導學生親自動手操作，在實

2、驗操作過程中，熟練掌握臨時裝片的制作及顯微鏡的使用方法。4、 實驗內容分析 本節是高中生物學中的一個經典性探究實驗，目的在于讓學生通過自主性探究，了解植物細胞發生質壁分離與復原的原理，激發學生的創新精神和實事求是的科學態度。在實驗過程中，要培養學生提出問題、解決問題、分析問題的能力。本節在介紹完滲透原理之后提出，學生已初步掌握了水分跨膜運動的原理，因此，對本節內容的理解更為容易。同時，本節的學習又在為第3節做鋪墊，因此，學習好本節內容至關重要。 5、 實驗準備紫色的洋蔥鱗片葉、質量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液、清水、刀片、鑷子、滴管、載玻片、蓋玻片、吸水紙、顯微鏡。6、 設計思路 本節是一節

3、探究性實驗課，因此，教學時，應充分調動學生自主學習的積極性。在教學時，可采用“提出問題解決問題再提出問題解決問題”的教學方法，層層深入，逐步深化。通過多媒體、黑板畫等多種教學手段，引領學生進行實驗操作、觀察實驗現象、分析實驗原理、總結實驗結果，最終完成本節教學目標。7、 教學流程圖過渡學生觀看幻燈，聯系生活經驗，思考提問生活中常見實例 情景創設 PPT學生回憶哺乳動物紅細胞吸水與失水原理知識回顧開始學生聯系實驗結果，小組討論分析學生觀看幻燈，親自動手實驗，思考提問學生觀看幻燈展示，了解實驗材料組織學生討論實驗原理、教師小結 新課教授PPT、黑板展示實驗過程、指導學生實驗、提問、小結 新課教授P

4、PT、黑板展示實驗材料、講解實驗材料 新課教授PPT、黑板學生聯系前后知識，引入本節內容學生填寫實驗結果問題提升、教師小結學生完成課后作業學生思考問題，討論分析課后作業組織學生討論實驗結果、并進行記錄新課教授黑板黑板結束8、 教學過程教學活動教師活動學生活動活動目標及說明知識回顧教師提問：在上一節課中，我們學習了滲透作用及水分是如何進出哺乳動物紅細胞的，請同學們回憶一下，滲透作用的發生需具備哪些條件？動物細胞吸水與失水的原理是什么？學生回答：1. 發生滲透作用需具備的條件是：半透膜、膜兩側有濃度差。2. 動物細胞的細胞膜相當于一層半透膜，細胞吸水還是失水主要取決于細胞質與外界溶液的濃度差，當細

5、胞質濃度低于外界溶液濃度時，細胞失水，反之，細胞則吸水。回顧上節內容，回憶相關知識。情景創設多媒體展示：圖片1（一婦女在腌咸菜）；圖片二（因施肥過多莊稼死亡）教師提問：1. 圖片1展示的是日常生活中經常遇到的腌咸菜的例子，將切好的蔬菜放入鹽水中，一段時間后，蔬菜會變成什么樣子？為什么會變蔫兒了？2. 圖片2展示的是在農業生產中，由于對農作物施肥過多，從而造成農作物的死亡，這種現象叫做“燒苗”現象，為什么農作物會死亡呢？教師講解：將蔬菜放入鹽水中，蔬菜會萎蔫，這是因為蔬菜細胞失去水分的原因。施肥過多，農作物會死亡，也是因為農作物過度失水造成的。那么，植物細胞是如何吸水和失水的呢？觀看圖片展示，聯

6、系生活經驗，尋找答案。學生回答：1. 一段時間后，蔬菜會變蔫，因為失水了。2. 農作物因失去水分而死亡。初步構建學生對植物細胞吸水及失水過程的認識。過渡教師講解：在第三章中，我們學習了動、植物細胞在結構上的相同點及不同點，植物細胞有細胞壁、液泡、葉綠體，而動物細胞沒有。由于這種結構上的差異，導致植物細胞和動物細胞在吸水與失水方面有所差異。植物細胞吸水與失水的原理是什么？植物細胞在吸水和失水過程中又會發生哪些現象？讓我們通過今天的探究實驗來解決這些問題。認真聆聽教師講解，回憶前面所學知識，積極思考教師提問。聯系前后知識，引出本節課內容。一、實驗材料多媒體展示：實驗材料。教師講解：屏幕上展示的是進

7、行本實驗所需的一些材料，需要注意以下兩點：1. 新鮮紫色洋蔥鱗莖外表皮是進行此項實驗的較理想材料，它既容易被剝離而制成臨時裝片，同時又很容易在顯微鏡下觀察實驗現象。2. 此實驗選用質量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液，選用此濃度的蔗糖溶液很容易使鱗莖外表皮細胞發生質壁分離，短時間內對細胞的傷害很小。教師提問：請同學們先思考一下，能不能用其他濃度的蔗糖溶液（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？為什么？等實驗結束后我們再來解決這一問題。觀看實驗所需材料，認真聆聽教師講解，帶著問題進行實驗探究。了解所用實驗材料，為進行實驗操作做準備。二、實驗過

8、程多媒體展示：實驗過程。板書：高倍顯微鏡觀察（臨時裝片）清水吸水紙吸引高倍顯微鏡觀察（臨時裝片）吸水紙吸引0.3g/mL蔗糖溶液顯微鏡觀察制作洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片教師講解：1. 在進行實驗操作時，要注意高倍顯微鏡的使用方法，可復習參考前面所學知識。2. 根據多媒體的演示操作，要熟練掌握臨時裝片的制作。注意在撕取洋蔥外表皮細胞時要盡量薄一些，這樣才能便于觀察。在蓋蓋玻片時要輕輕地從一側蓋下，避免氣泡產生，影響實驗結果。3. 對于植物細胞而言，細胞最外面有一層細胞壁，細胞內的絕大部分空間被液泡占據，因此，細胞內部的液體環境主要是液泡內的細胞液。我們將細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質統稱為原

9、生質層。板書：原生質層液泡膜細胞膜細胞質細胞壁4. 實驗中進行3次觀察，主要要注意兩個方面：一是液泡大小及顏色變化；二是原生質層與細胞壁的位置關系。教師逐一對學生進行實驗指導。教師提問：1.經觀察，可以看到什么樣的實驗現象？2.本實驗中的“質”與“壁”分別指什么？3.原生質層是不是相當于一層半透膜？假設不是，還會發生質壁分離現象嗎？教師小結：本實驗中的“質”指的就是原生質層，而不是細胞質，“壁”指的則是細胞壁。在實驗過程中，當細胞處于0.3 g/mL的蔗糖溶液中時，由于外界溶液濃度大于細胞液濃度，水分順著相對含量梯度進行移動，細胞失水，所以液泡變小，紫色變深，原生質層與細胞壁分離；同理，當放入

10、清水中時，細胞吸水，所以液泡變大，紫色變淺，原生質層逐漸恢復原來位置。對于植物細胞而言，原生質層相當于一層半透膜，因此才會發生質壁分離與復原現象。觀看實驗過程。認真聆聽教師講解。親自動手進行實驗操作。認真記錄實驗結果。學生回答：1.當細胞處于0.3g/mL的蔗糖溶液中時，細胞液泡變小，顏色變深，原生質層與細胞壁分離；當放入清水中時，液泡變大，顏色變淺，原生質層恢復原來位置。2.“質”指的是原生質層，“壁”指的是細胞壁。3.原生質層相當于一層半透膜。明確實驗操作具體過程，鍛煉學生的觀察能力、動手動腦能力。三、實驗原理教師提問：結合本實驗結果、植物細胞結構特點以及哺乳動物紅細胞的吸水與失水原理，請

11、同學們思考一下，植物細胞發生質壁分離與復原的原理是什么？在細胞吸水和失水方面，植物細胞與動物細胞有什么不同？組織學生討論，匯總討論結果。教師小結：不管是植物細胞還是動物細胞，水分子都是順著相對含量梯度移動的，即從含水量多的一側向含水量少的一側移動。對于植物細胞而言，細胞壁是全通透性的，水分子、蔗糖分子都能通過。原生質層則相當于一層半透膜，具有選擇透過性，水分子可以通過，而蔗糖分子卻不能通過。同時，原生質層的伸縮性比細胞壁的伸縮性大，所以，當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，細胞失水，原生質層收縮，逐漸與細胞壁脫離，發生質壁分離現象，反之，細胞吸水，原生質層逐漸恢復原來位置，發生質壁分離的復原。動物

12、細胞沒有細胞壁和中央大液泡，因此不會發生質壁分離及復原現象。板書：實驗原理：1.原生質層伸縮性 > 細胞壁伸縮性。2外界溶液濃度 > 細胞液濃度，細胞失水，質壁分離。3.細胞液濃度 > 外界溶液濃度，細胞滲透吸水，質壁分離復原。聯系實驗結果，思考教師提問，小組討論分析。學生回答：水分子通過植物細胞和動物細胞時，都是從含水量多的一側向含水量少的一側移動。植物細胞會發生質壁分離及質壁分離的復原現象，動物細胞不會，這主要是因為植物細胞有細胞壁而動物細胞沒有。通過對實驗現象的觀察與分析，讓學生自己總結實驗原理，鍛煉學生的理解能力，分析能力，總結能力。四、實驗結果通過對實驗現象的觀察，

13、組織學生討論并記錄實驗結果。板書：中央液泡大小中央液泡顏色原生質層位置細胞大小蔗糖溶液清水觀察實驗現象，討論分析，填寫實驗結果。對實驗結果進行總結歸納。問題提升教師提問：前面我們提到過一個問題，即能否用其它濃度的蔗糖溶液代替0.3g/mL的蔗糖溶液（例如0.1g/mL、0.5g/mL、0.7g/mL的蔗糖溶液）？通過本實驗的操作和觀察，請同學們認真思考一下這個問題。組織學生討論分析，匯總討論結果。教師小結： 用其他濃度蔗糖溶液代替0.3g/mL的蔗糖溶液進行本實驗不行。0.1g/mL蔗糖溶液雖然也能發生質壁分離及復原現象，但現象不明顯，不宜觀察；0.5g/mL、0.7g/mL的蔗糖溶液雖可發生

14、質壁分離現象，但由于溶液濃度過高，細胞過度失水而死亡，因此不會發生質壁分離的復原，所以，用0.3g/mL的蔗糖溶液最適宜。 我們同樣可以通過設計探究實驗來證實此結論，請同學們結合本節實驗，課后考慮一下應該如何設計一個探究實驗來證實其他濃度的蔗糖溶液對植物細胞質壁分離與復原的影響。認真思考問題，小組討論分析。學生回答：不能。分小組進行課后的探究實驗設計。拓展思維，培養學生創新精神，鍛煉學生的自主探究能力。課后作業教師講解：課后需完成兩個作業。1. 完成實驗報告的填寫2. 思考兩個討論題（1）高濃度食鹽水為什么可以殺菌防腐？ （2）鹽堿地為什么不適于種水稻？記錄課后作業，準備認真完成。鞏固知識，課

15、后提升。九、板書設計觀察植物細胞的質壁分離和復原一、實驗材料二、實驗過程制作洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片顯微鏡觀察高倍顯微鏡觀察（臨時裝片）清水吸水紙吸引高倍顯微鏡觀察（臨時裝片）吸水紙吸引0.3g/mL蔗糖溶液原生質層液泡膜細胞膜細胞質細胞壁三、實驗原理1.原生質層伸縮性 > 細胞壁伸縮性。2外界溶液濃度 > 細胞液濃度，細胞失水，質壁分離。3.細胞液濃度 > 外界溶液濃度，細胞滲透吸水，質壁分離復原。四、實驗結果中央液泡大小中央液泡顏色原生質層位置細胞大小蔗糖溶液變小變深原生質層脫離細胞壁基本不變清水逐漸恢復原來大小變淺原生質層恢復原來位置基本不變十、教學反思 本實驗按照“提出問題解決問題再提出問題解決問題”的設計思路，逐步引領學生探究實驗現象