課題名稱：質(zhì)壁分離及其復(fù)原的再探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)：1．探究0.3g/mlKNO3溶液能否使洋蔥鱗片葉細(xì)胞質(zhì)壁分離后自動(dòng)復(fù)原。2．探究質(zhì)壁分離及其復(fù)原實(shí)驗(yàn)中蔗糖的適宜濃度范圍。3．探究可用于質(zhì)壁分離及其復(fù)原實(shí)驗(yàn)的材料類型。4.實(shí)驗(yàn)考證20XX年江蘇省學(xué)業(yè)水平測試生物試卷第40題的可操作性。5.培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度；理性分析實(shí)現(xiàn)結(jié)果能力；善于質(zhì)疑與創(chuàng)新的品質(zhì)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)名稱：質(zhì)壁分離及其復(fù)原實(shí)驗(yàn)的再探究實(shí)驗(yàn)器材：數(shù)碼顯微鏡（DM23－D200）及數(shù)碼互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室相關(guān)設(shè)備、載玻片、蓋玻片、吸水紙、燒杯、試管、移液管、量筒、刀片、鑷子等。實(shí)驗(yàn)室配置：（如圖，為北京清大德人科技有限公司承建的NBlab3000數(shù)碼互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室）實(shí)驗(yàn)材料：0.03g/ml蔗糖溶液、0.3g/ml蔗糖溶液、0.5g/ml蔗糖溶液、0.3g/mlKNO3溶液、水；0.075g/ml胭脂紅溶液、蠶豆葉、青菜葉等。實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)思路：我國《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》指出：“倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生獲取新知識(shí)的能力，批判性思維能力、分析和解決問題的能力，以及交流與合作的能力等，重在培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。”如果學(xué)生沒有直接參加科學(xué)實(shí)驗(yàn)，就不能深刻理解科學(xué)真知，也不能掌握自然科學(xué)的知識(shí)。生物學(xué)科是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，即使在高三復(fù)習(xí)階段也不應(yīng)放松對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng)。授課對(duì)象：高三年級(jí)生物選修班的學(xué)生教學(xué)重點(diǎn)：1.探究不同類型外界溶液及其不同濃度對(duì)“質(zhì)壁分離及其復(fù)原”實(shí)驗(yàn)的影響。2.探究不同實(shí)驗(yàn)材料“質(zhì)壁分離及其復(fù)原”的結(jié)果。3.探究能否用0.075g/ml胭脂紅溶液進(jìn)行質(zhì)壁分離，驗(yàn)證一道學(xué)業(yè)水平測試題的可操作性。教學(xué)難點(diǎn)：1.學(xué)生對(duì)再探究課題的提出及對(duì)實(shí)驗(yàn)流程的設(shè)計(jì)。2.學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能否進(jìn)行科學(xué)分析并及時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行修正等。本課的教學(xué)流程設(shè)計(jì)如下：（1）先安排“質(zhì)壁分離及其復(fù)原”的鞏固性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生熟悉基本操作，尤其對(duì)數(shù)碼顯微鏡的圖像采集、作業(yè)提交要及時(shí)到位。再由實(shí)驗(yàn)中設(shè)置的“陷阱”，導(dǎo)入再探究活動(dòng)。（2）圍繞外界溶液的濃度問題，由學(xué)生自主選擇，探究實(shí)驗(yàn)中蔗糖的適宜濃度范圍；或者探究0.3g/mlKNO3溶液能否使洋蔥鱗片葉細(xì)胞質(zhì)壁分離后自動(dòng)復(fù)原。（3）由于一些學(xué)生不喜歡洋蔥的味道，借此引入對(duì)該實(shí)驗(yàn)所用材料類型的探究，同時(shí)對(duì)20XX年江蘇省學(xué)業(yè)水平測試生物試卷第40題的可操作性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)考證。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程：教學(xué)流程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)情況預(yù)測及應(yīng)對(duì)措施啟動(dòng)陷阱：激發(fā)其探究熱情情境導(dǎo)入：鞏固性實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練0.3g/ml蔗糖0.03g/ml蔗糖提出實(shí)驗(yàn)要求：0.3g/ml蔗糖0.03g/ml蔗糖注：奇數(shù)小組與偶數(shù)小組在實(shí)驗(yàn)材料上差異如圖（蔗糖濃度不同）按要求以紫色洋蔥為材料完成實(shí)驗(yàn)，及時(shí)提交電子作業(yè)。此實(shí)驗(yàn)高一時(shí)都做過，估計(jì)5分鐘內(nèi)，多數(shù)（奇數(shù)）小組能用0.3g/ml蔗糖溶液完成實(shí)驗(yàn)并提交作業(yè)。大家不選0.5g/ml蔗糖，因其可能讓細(xì)胞會(huì)失活。偶數(shù)小組如果用0.03g/ml蔗糖溶液，因濃度太低，則無法完成實(shí)驗(yàn)。部分同學(xué)對(duì)濃度標(biāo)簽可能不是太在意（小數(shù)點(diǎn)后就差一位）由此導(dǎo)致失敗。如果有小組發(fā)現(xiàn)濃度問題，并以兩種現(xiàn)有蔗糖液重新配制溶液，完成實(shí)驗(yàn)，則一定要對(duì)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度予以表揚(yáng)。提出探究課題引導(dǎo)學(xué)生討論組織學(xué)生分小組討論實(shí)驗(yàn)得失引導(dǎo)學(xué)生提出相關(guān)探究課題小組討論，問題匯總設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備探究根據(jù)前面實(shí)驗(yàn)，學(xué)生會(huì)較容易地提出，探究實(shí)驗(yàn)中最適蔗糖濃度的范圍。教師設(shè)問：KNO3溶液進(jìn)行質(zhì)壁分離與復(fù)原可能的結(jié)果？引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生相關(guān)探究問題。探究活動(dòng)一課題1：探究本實(shí)驗(yàn)蔗糖溶液最適濃度范圍課題2：探究用KNO3溶液完成質(zhì)壁分離自動(dòng)復(fù)原的最適濃度指導(dǎo)各小組選定探究課題，提醒學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)無關(guān)變量的控制。參考下圖（人教版生物選修一P23）配制梯度溶液關(guān)于課題2學(xué)生是默認(rèn)KNO3溶液能完成質(zhì)壁分離及自動(dòng)復(fù)原的，因?yàn)榱?xí)題中一直這么講。但事實(shí)是高濃度KNO3溶液肯定不行。因此提醒學(xué)生調(diào)整，可以先證明，存在一個(gè)能使洋蔥表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離并自動(dòng)復(fù)原的KNO3濃度。[討論制定觀測指標(biāo)]如：以2分鐘內(nèi)50%細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離為最適……[配制梯度溶液]小組內(nèi)討論梯度大小，確定后再進(jìn)行組與組的交流，避免實(shí)驗(yàn)的盲目性。[進(jìn)行實(shí)驗(yàn)]……[記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象]……[得出結(jié)論]……[表達(dá)交流]本活動(dòng)中兩個(gè)課題的關(guān)鍵都是，先要確定“最適”的標(biāo)準(zhǔn)；以及對(duì)濃度梯度的科學(xué)設(shè)定。可能有人會(huì)以最早出現(xiàn)質(zhì)壁分離為最適，但這樣可能有偶然性誤差。機(jī)械地設(shè)10倍梯度顯然不行，引入階段實(shí)驗(yàn)就是證明。或許有人會(huì)提出0.3g/mlKNO3溶液能否在完成質(zhì)壁分離使細(xì)胞自動(dòng)復(fù)原？面對(duì)以上問題，要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)遷移、思考、討論以及實(shí)驗(yàn)證明。探究活動(dòng)二提出問題：只有紫色洋蔥才能做質(zhì)壁分離及復(fù)原的實(shí)驗(yàn)嗎？課題3：探究不同材料的質(zhì)壁分離課題4：驗(yàn)證0.075g/mL的胭脂紅能否使洋蔥表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離巡視指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)……分類學(xué)生電子作業(yè)……通過屏幕廣播共享優(yōu)質(zhì)作業(yè)……經(jīng)典回放：20XX年江蘇省學(xué)業(yè)水平測試生物試卷第40題40.（6分）為了觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的現(xiàn)象，某同學(xué)設(shè)計(jì)并進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：材料用具：洋蔥；刀片，鑷子，滴管，載玻片，蓋玻片，吸水紙，顯微鏡；質(zhì)量濃度為0.075g/mL的胭脂紅溶液（胭脂紅是一種水溶性的大分子食用色素，呈紅色），清水等。學(xué)生討論：青菜葉肉細(xì)胞、蠶豆葉表皮細(xì)胞……無論什么材料，理論上要具備的條件有哪些？還要考慮是否容易獲取等。提出探究課題：……分組進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)：……提交電子作業(yè)：蠶豆葉肉細(xì)胞初始狀態(tài)蠶豆葉肉細(xì)胞初始狀態(tài)蠶豆葉肉細(xì)胞分離狀態(tài)從理論上講，只要是成熟植物細(xì)胞，有原生質(zhì)層的存在，當(dāng)兩側(cè)存在濃度差時(shí)就能發(fā)生滲透作用。因此學(xué)生可能提出形形式式的材料。比如，植物根尖成熟區(qū)細(xì)胞、葉肉細(xì)胞、表皮細(xì)胞等等。考慮到材料要容易獲取，我們課前準(zhǔn)備了比較常見的青菜、菠菜、蠶豆葉等，也培養(yǎng)了洋蔥，既長出了根，也有綠葉，以便學(xué)生嘗試用不同材料進(jìn)行探究比較。具體取材時(shí)，一些學(xué)生可能材料取得太厚、或面積太大、太小。探究活動(dòng)二方法步驟：請(qǐng)回答下列問題：（1）圖中步驟B顯微鏡觀察的目的是。（2）假如該同學(xué)發(fā)現(xiàn)植物細(xì)胞持壁分離后不能復(fù)原，可能的原因有、，導(dǎo)致細(xì)胞過度失水而死亡。（3）該同學(xué)在步驟D觀察到了質(zhì)壁分離現(xiàn)象，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)為下圖中的（填序號(hào)）、判斷的理由有。提出問題：用0.075g/ml胭脂紅溶液能使洋蔥表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離嗎？教師演示組織學(xué)生討論蠶豆下表皮保衛(wèi)細(xì)胞初始蠶豆下表皮保衛(wèi)細(xì)胞初始保衛(wèi)細(xì)胞質(zhì)壁分離狀態(tài)123序號(hào)1到3是用0.075g/ml胭脂紅溶液處理洋蔥表皮細(xì)胞的依次結(jié)果。只見色素顆粒流過細(xì)胞表面，不見細(xì)胞的質(zhì)壁分離。表達(dá)交流，提出后續(xù)探究課題也有些學(xué)生可能缺乏取材技巧，比如取蠶豆葉下表皮，可以先向葉背面進(jìn)行折疊，而后再延折疊斷痕斜向撕取，如果太大，可用刀片切去多余部分，再制片。如果有人想用根尖成熟區(qū)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，可提示他先進(jìn)行簡單的切片處理，或者僅切取少量帶表皮毛的部分組織進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。對(duì)用0.075g/ml胭脂紅溶液進(jìn)行洋蔥表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)，不少同學(xué)堅(jiān)信能夠成功。因?yàn)槔碚撋现v細(xì)胞壁具有全透性，預(yù)期實(shí)驗(yàn)可以得到如20XX年江蘇省學(xué)業(yè)水平測試生物試卷，第40題第（3）小問中eq\o\ac(○,1)圖的結(jié)果。而事實(shí)上，用0.075g/ml胭脂紅溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不僅色素不能進(jìn)入細(xì)胞壁與原生質(zhì)層之間，而且也無法看到預(yù)期的質(zhì)壁分離現(xiàn)象。借此教育學(xué)生不要盲從，要敢于質(zhì)疑，實(shí)驗(yàn)中要以事實(shí)為依據(jù)，絕不能杜撰或臆想。實(shí)驗(yàn)說明：1．開辟高三生物實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的新途徑很久以來，高三生物實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)，就是不斷地講解實(shí)驗(yàn)步驟、重復(fù)操作要領(lǐng)，再結(jié)合試題講實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的現(xiàn)象不斷羅列、分析，以備考試之需。偶爾進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也是紙上談兵，很少有進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的訓(xùn)練。高三復(fù)習(xí)讓學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作，在許多學(xué)校是聞所未聞的事，即使教學(xué)計(jì)劃中也找不到相應(yīng)的安排。本實(shí)驗(yàn)結(jié)合《植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離及其復(fù)原》的復(fù)習(xí)中常常遇到的問題，設(shè)計(jì)了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)探究。使實(shí)驗(yàn)有極強(qiáng)的針對(duì)性和使命感，使探究活動(dòng)能真正為學(xué)生答疑解惑，使學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能建立在對(duì)實(shí)驗(yàn)的感性認(rèn)識(shí)過程之上，而不再是勉為其難死記硬背。2．利用數(shù)碼互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室提高了實(shí)驗(yàn)效率傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課效率不高，教師精力易被分散，常常是教師指導(dǎo)得很辛苦，學(xué)生卻沒有明顯的進(jìn)步。數(shù)碼互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室融合了信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種手段的優(yōu)勢(shì)，提供一種更為直觀、生動(dòng)、互動(dòng)的教學(xué)環(huán)境。數(shù)碼顯微鏡的使用，解放了學(xué)生的雙眼，裝片的觀察不再需要兩眼不離目鏡。裝片無論低倍還是高倍的觀察，定焦后就可以直接在顯示器上觀察實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。遇到典型的圖像，點(diǎn)擊抓圖工具，圖像就自動(dòng)保存下來。如果要將本實(shí)驗(yàn)中質(zhì)壁分離與復(fù)原的動(dòng)態(tài)過程保留下來，只要點(diǎn)“視頻采集”圖標(biāo)就能輕松完成。相比之下，原來質(zhì)壁分離的裝片不能長時(shí)間保存，動(dòng)態(tài)過程更是無法再現(xiàn)，很多現(xiàn)象稍縱即逝，很難拿來與同學(xué)分享與老師交流。有了數(shù)碼顯微鏡后，這一切都將不再是問題。作業(yè)的提交，只要輕點(diǎn)鼠標(biāo)，上傳文件。需要與老師交流時(shí)，只要點(diǎn)擊“電子舉手”，師生立即可以互動(dòng)。教師也可以借助互動(dòng)平臺(tái)，及時(shí)將學(xué)生的電子作業(yè)歸類比較，好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、圖片等通過“屏幕廣播”就可讓所有學(xué)生一同分享。正是借助高效的數(shù)碼互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室，這節(jié)課龐大的容量才得以順利完成。3．培養(yǎng)學(xué)生勇于質(zhì)疑善于探究的品質(zhì)從書本到書本，從理論到理論，缺乏實(shí)踐的檢查，很多事實(shí)會(huì)以訛傳訛。比如，20XX年江蘇省學(xué)業(yè)水平測試生物試卷第40題，用0.075g/ml胭脂紅溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最終的結(jié)果很少被人懷疑。因?yàn)槔碚撋现v，植物的細(xì)胞壁是全透性的。但事實(shí)上它不是全開放的結(jié)構(gòu)，它到底能讓多大直徑的色素分子透過，應(yīng)該是值得探究的一個(gè)課題。當(dāng)我們的學(xué)生在顯微鏡下發(fā)現(xiàn)，用0.075g/ml胭脂紅溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)看不到質(zhì)壁分離時(shí)，他們不僅僅觀察到色素的顆粒從細(xì)胞表面漂過場景，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)者的內(nèi)心同時(shí)也堅(jiān)定了以事實(shí)為依據(jù)的信念，將來他們會(huì)比其他同學(xué)更多一份勇于質(zhì)疑的善于探究的品質(zhì)。4.讓教師在成就學(xué)生的同時(shí)也成就了自己在這節(jié)實(shí)驗(yàn)課的準(zhǔn)備過程中，筆者對(duì)質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)也有了更多新的收獲，同時(shí)也澄清了一些以往模糊的認(rèn)識(shí)。比如，0.5g/ml蔗糖溶液會(huì)使細(xì)胞失活，而不能進(jìn)行質(zhì)壁分離的復(fù)原嗎？以前有學(xué)生問，是不是因?yàn)?.5g/ml蔗糖溶液使細(xì)胞質(zhì)壁分離后，讓原生質(zhì)層迅速地解體了？