4.1 探究植物细胞的吸水和失水教学设计

《探究植物细胞的吸水和失水实验教学设计》
学习目标
1.通过探究“植物细胞的吸水和失水”，说明水分子进出细胞的原理，阐释原生质层的选择透过性与质壁分离及其复原的关系。(生命观念)
2.基于探究水进出植物细胞的原理这一实验，体验科学探究的一般过程，提高动手操作能力和设计实验的能力,并能运用到其他类似的科学探究活动中。(科学思维、科学探究)
3.能够运用物质跨膜运输的知识，解释海水稻生存的原理以及生活中常见的生物学现象，分析和解决诸如蔬菜腌制、合理施肥等实践问题。(社会责任)
教学重难点
教学重点:
观察和探究细胞质壁分离和复原现象，进一步理解渗透作用的原理和应用。
教学难点:实验方案的设计及实验结果的分析。
教学过程
（一）导入新课
回顾渗透作用的条件，采用层进设问法和讨论法展开教学。
(1)回顾渗透作用的两个条件：①半透膜；②半透膜两侧存在浓度差；
(2)腌制黄瓜会有水分渗出、“植物的烧苗”，这些现象是植物细胞失水吗？
引发学生思考：
外界溶液浓度<细胞液浓度，细胞吸水
植物细胞分别什么情况下吸水和失水？
外界溶液浓度>细胞液浓度，细胞失水
（总结：有浓度差）
(3)根据渗透作用的发生，还需要有什么条件？植物的细胞的原生质层相当于？
学生联系上节课原生质层的概念，推测：原生质层可能相当于一层半透膜。
在这一环节我设置了以上三个问题引导学生思考、讨论，引出探究实验的目的，使学生能够知道该实验与渗透作用之间的联系。接着进入探究实验的学习。
（二）探究实验
这一环节我采用实验式探究法为主，层进设问法、讨论法相结合来展开教学。
提出问题：植物细胞的原生质层相当于一层半透膜吗？
作出假设：植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
设计实验：
实验课题：探究植物细胞的原生质层是否相当于一层半透膜？
实验材料:每一组实验台上放置鲜活的紫色洋葱鳞片叶、洋葱根尖组织。
实验试剂：0.3g/ml蔗糖溶液，清水，台盼蓝
实验用具：显微镜，刀片，镊子，滴管，载玻片，盖玻片，吸水纸
引发学生思考：
(1)请同学们思考从实验桌上提供材料中选择哪些可用于实验呢？
学生：紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞
(2)用什么试剂使植物细胞失水、吸水呢？
学生：蔗糖溶液，清水
(3)如果选择洋葱鳞片叶内表皮作为实验材料，怎样做能使实验结果更易观察到呢？
学生：蔗糖溶液中需加台盼蓝。将台盼蓝滴加到0.3g/ml的蔗糖溶液，更容易观察。细胞壁具有全透性，而活细胞膜具有选择透光性，不吸收台盼蓝。
(4)实验现象怎样观察呢？
学生：制作临时装片，用低倍显微镜观察
(5)预期结果？
学生：质壁分离和质壁分离复原
(6)请学生依据桌面现有的实验材料、用具和试剂设计实验步骤。
学生讨论：制作临时装片→显微镜观察（该实验始终在低倍显微镜下观察）→加0.3g/ml蔗糖溶液观察→15分钟后滴加清水观察
问题串的形式引导学生探究，让学生体验设计实验的一般过程，培养学生探究思维。
进行实验：
按照实验步骤认真操作，仔细观察，设计一个表格来记录实验结果，并请学生展示实验图片及结果。
中央大液泡的大小 原生质层的位置 细胞的大小
0.3 g/mL蔗糖溶液
清 水
设计意图：这一环节主要是学生做实验及展示结果，教师在实验室巡视，对不会制作临时装片及使用显微镜的同学及时给与指导，对学生观察的结果及时给与点评。
分析结果，得出结论：
教师提问，学生思考讨论回答下面问题：
(1)皱缩的是哪部分？出现什么现象？为什么？（原生质层收缩，与细胞壁分离，因为细胞壁伸缩性小于原生质层）
(2)对比动物细胞吸水实验，植物细胞吸水有何不同？为什么？（植物细胞吸水不会涨破，因为有细胞壁的支持和保护作用）
(3)观察用洋葱鳞片叶内表皮做的实验现象，蓝色部分出现在哪里？说明什么？（蓝色部分出现在细胞膜和细胞壁之间，说明台盼蓝可以透过细胞壁，不能透过细胞膜，证明细胞膜具有选择透过性，细胞壁具有全透性）
(4)本实验的结论是什么？（结论：原生质层相当于一层半透膜）
设计意图：本环节我设置了以上四个问题，通过层进设问法让学生对实验现象进行思考和总结
表达和交流：
既然原生质层相当于一层半透膜，我又给大家准备三组实验试剂，第一组：0.5g/ml蔗糖溶液和清水；第二组：8%KNO3溶液；第三组：15%KNO3溶液。实验材料还是紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞。请同学分组做植物细胞吸水和失水的实验，讨论和交流，并派代表展示每组的实验结果。
第一组：发生质壁分离，加清水后不复原
第二组：发生质壁分离，一段时间后自动复原
第三组：发生质壁分离，一段时间后不复原
根据这三组实验及前面的探究实验结果，请同学们总结一下，植物细胞发生质壁分离复原的条件除了有原生质层相当于半透膜，还需要什么条件？
通过实验和讨论，使学生总结出，植物细胞吸水和失水的条件有：浓度差、原生质层、必须是活的成熟的植物细胞，这样就完成了教学目标，也培养了学生探究思维和团队合作精神。
结束新课：
主要内容讲完后，及时的进行总结能够帮助学生更好地掌握所学知识。我是以板书的形式进行总结的。
我设计的板书如下：
实验 探究植物细胞的吸水和失水
提出问题：
作出假设：
设计实验：
实验结论： 外界溶液浓度＞细胞液浓度 植物细胞失水
外界溶液浓度＜细胞液浓度 植物细胞吸水
质壁分离与复原的条件：浓度差、原生质层、有细胞壁、活的成熟的植物细胞
为了检测学生对本节课知识的掌握程度，我给出了以下几个测验，师生互动共同完成。此外我还给学生布置了课后作业，使学生对所学知识及时回顾、总结、延伸和拓展。
教学反思
(一)实验改进要点：
1、在实验材料和试剂的选择上，学生可以用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，0.3g/ml的蔗糖溶液和水，也可以用无色洋葱鳞片叶内表皮细胞，0.3g/ml的蔗糖溶液加红墨水和清水。使传统的探究实验在内容上更为丰富，而且借用台盼蓝观察到得无色洋葱鳞片叶内表皮细胞质壁分离复原现象很明显，也说明细胞膜具有选择透过性，细胞壁具有全透性。
2、对实验步骤的设计，我不是按照课本照抄照搬，而是设置一系列问题，引导学生思考并总结实验结论，既降低了难度，又激发了学生的学习兴趣，锻炼学生的探究实验思维。
(二)实验效果评价：
不足：1、学生显微镜使用较少，操作不够熟练。
2、洋葱外表皮颜色较浅，部分学生没观察到质壁分离和复原现象。
优点：1、无色洋葱鳞片叶内表皮细胞，0.3g/ml的蔗糖溶液加台盼蓝和水这一组实验现象较明显。
2、问题串的设置降低了学生的思考难度，有利于形成科学探究思维。