“探究植物细胞吸水和失水”一节的教学设计

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“探究植物细胞吸水和失水”一节的教学设计
1、 教材分析
根主要是通过根毛从土壤中吸收水分，而根毛细胞是植物细胞的一种，所以只有理解植物细胞的吸水和失水原理，才能由此及彼，推理出根毛吸水的原理，因此本节的教学显得非常重要。
重点：植物细胞吸水和失水原理
难点：植物细胞吸水和失水原理；成功的组织好实验和异常结果的处理。
课型：实验讨论课
2、 设计意图
“倡导探究性学习”是新课程的理念之一，探究性学习贯穿整个教材中，因此教学过程的组织和实验，应时时不忘探究，探究式教学理应成为日常教学的主要方式（但不是惟一方式），探究教学理念应贯穿于教师教学活动的每一个环节中。
3、 设计思路
从凉拌黄瓜或西红柿说起，通过演示试验，让学生感知、引导、启发联系实际，开展讨论，直到提出问题，作出相应实验。
4、教学设计
教学内容 教学活动 教学目的
课前准备 展示凉拌黄瓜或西红柿 创设问题情景
新课导入 要求学生说出凉拌黄瓜或西红柿在食用前后的变化情况 培养学生发现问题能力
提出问题作出假设 要求学生说出凉拌黄瓜或西红柿食用前后发生变化的原因及演示试验 培养学生分析问题能力
分析原理设计实验 据上述现象，小组讨论交流分析出实验原理，并设计实验 培养学生分析能力和创新能力
操作实验证明假设 要求学生根据设计方案，独立操作实验 培养学生动手操作能力
观察现象得出结论 据实验现象，分析结果，得出结论 培养学生观察和分析能力
交流讨论 互相交流，共享成果 培养学生的合作能力
联系实际解决问题 引导学生分析无土栽培原理和解决生活中的实际问题 培养学生应用知识能力
5、教学目标
5.1知识与能力
理解并阐述植物细胞吸水和失水原理；通过演示试验，过程分析，尝试从现象到本质，从宏观到微观分析问题，锻炼并运用逻辑思维能力和分析解决问题能力。
5.2过程和方法
通过自主探究，小组合作，加深对植物细胞吸水和失水原理的理解
5.3情感态度和价值观
通过自主探究，感受学习成功带来的欢乐，提高对自我价值的认识，迸发创新精神，形成合作意识和实事求是的科学态度。
6、 课前准备
6.1设计并印发实验报告单
6.2预备创可贴，以防刀划伤学生
6.3学生实验有关的材料和用具
7、教学中应注意的问题
7.1操作要规范，尽量减少误差
7.2课前分好活动小组，小组同学间要分工合作，选好记录员，实验现象由记录员及时记录下来。
7.3使用小刀，务必要小心。
7.4实验结束，清洗整理用具，将用过的材料，收拾干净，放入垃圾桶内倒掉。
8、 教学过程
8.1创设问题情景，激发探究兴趣
手持一盘凉拌黄瓜或西红柿，问“这是什么？”“黄瓜”“对，是凉拌黄瓜。”
“同学们平时在家吃过没有吃过凉拌黄瓜（或西红柿）？”“吃过。”
“有没有亲手做过？”“做过。”
“都做过，谁能说出凉拌黄瓜（或西红柿）在吃的前后有什么变化？”
“老师，我知道，刚开始吃的时候很脆，吃吃就不脆了。”
“老师，吃前盘子里水很少，甚至没有水，吃到最后汤多起来了。”
……（学生说法不一，但中心都是食前没有汤，食到最后有汤且不脆了。）
“同学们有没有这样的体会，若没有或没有注意没关系，老师在实验桌上准备了两份黄瓜，一份是撒盐的，一份是没有撒盐的，你们看看这两份黄瓜有没有什么区别？”
“一个有水，一个没有水”
“用手捏一下有什么感觉？”“一个硬，一个软。”
师示撒盐的说“这个较软，里面有水，有没有想过水是从哪能里来的？”
“从黄瓜里出来的。”
“当然是从黄瓜中出来的，那么黄瓜是由什么组成的？”“细胞。”
“猜想一下，水到底从何而来？”“很有可能从细胞中。”
手持萎蔫的黄瓜，“从市场上买的黄瓜蔫了，要想使之挺拔一点，怎么办？”
“放到水中”
“放到水中为什么就会挺拔？”“吸收水分。”
这些现象说明了什么问题？说明了植物细胞既能吸水，又能失水，那么谁能说一说在什么情况下吸水，在什么情况下失水呢？“水少时蔫了吸水，水充足时失水。”
“水充足就会失水吗？师示这是在清水中泡了好长时间的黄瓜，水可以说比较充足，若没撒盐，里面的水会不会出来？”
“不会”好象是不会的，你想这是什么原因？“假如盐放的多点或少一点水会不会有变化？”“会”
是不是这样，你想怎样解决，最好用什么方法？“实验。”
“好”这节我们用实验的方法探究一下植物细胞在什么情况下吸水，在什么情况下失水。
多媒体显示，探究植物细胞吸水和失水。
在探究之前，先作一个简单实验，这里有两杯同样多的清水，还有一瓶盐，现在往这杯水内放一匙盐，往另一个杯内放三匙盐，搅拌均匀，这两杯水变成了什么水？“盐水”“对，盐水，也叫盐的水溶液。”
再想一下，哪个杯内的水更咸？“放三匙盐的。”
也就是说这两杯溶液相比，这个杯内盐的浓度较高。
我们知道，植物细胞的细胞液中也溶解许多物质，它和盐水一样，也是具有一定浓度的溶液。
8.2提出问题，作出假设
下面请同学们根据刚才的讨论及演示实验，说说你组提出的问题和作出的假设分别是什么？
我们组提出的问题是：植物细胞在什么情况下吸水，在什么情况下失水。
作出的假设是：当周围水溶液的浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水
当周围水溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞失水。
还有没有别的想法，针对材料性质和周围溶液的条件能提出很多问题。
如新鲜黄瓜在浓盐水中发生什么变化？
“新鲜黄瓜在清水中发生什么变化？”
“萎蔫的黄瓜在清水中发生什么变化？……”
从而作出的假设也是多种多样的，如：针对材料性质及变化讲作出假设有：
如果新鲜黄瓜在浓盐水中细胞会失水，那么黄瓜会变软减轻；
如果萎蔫的黄瓜在清水中细胞会吸水，那么黄瓜会变硬，增重。
针对周围溶液及变化作出假设有：
如果新鲜黄瓜如果在浓盐水中失水，那么溶液体积会增多；
如果萎蔫黄瓜如果在清水中吸水，那么清水体积会减少……
鉴于时间关系，同学们根据自己的情况，选择其中一种去做。
前面我们学习了探究实验的一般步骤，接下去该怎么做？
“设计实验”“对，设计实验方案来验证假设是否成立。”
设计实验首先是选取材料，取什么材料，现在我们讨论的是植物细胞，当然应选植物，我给你们准备了两份植物，一份是黄瓜，一份是莴苣，想一想是选取一种还是选两种好呢？为什么？“一种，因为材料不一样，液体浓度不一样，违背了单因子实验原则，即一般只设一种变量。”
若要选两种，重复一下可以吗？“可以，”你组可任选一种去做。
植物材料有了，还应准备什么？“不同浓度的溶液。”
“怎样准备？”“一份清水，一份盐水。”
有没有其他想法，一种有盐，一种无盐也可说明问题，再想一下现在我们讨论的是不同浓度下，怎么最好？考虑到不同，一个清水，一个稍浓一点，一个再浓一点，一个更浓一点，理论上配制的浓度越多，越准确。由于时间关系，我准备了三份溶液即5%、15%、30%盐的水溶液和一份清水，等一会同学们根据自己情况选取。
8.3根据现象，分析实验原理
把材料放在溶液中，你怎样知道吸水和失水呢？从哪些方面可以看出，也就是说如何设计一个比课前的演示实验更具说服力的实验方案来，如能用具体的数据来说明吸水和失水。
“老师，我知道用天平称量出浸泡前后的重量。”
“老师，我知道用天平称出浸泡前后溶液的重量。”
这两种方法都行吗？“行。”对这两种方法都能用具体数据说明，但一般来说对固体材料用天平称其重量而对液体材料还是用量筒量其体积最方便，还有没有其他方法？
“老师，看样子，若是蔫了是失水，变硬了是吸水。”
那么如果两个都蔫了该如何？比较都难了，要想准确应有明显的度量，比较这三种哪个可靠。第1种，第2种较好，第3种操作较困难一些，你可以从前两个当中任选一种。
8.4根据实验原理，设计实验方案
基本思路有了，然后小组讨论一下，具体怎样做，即第1步做什么？第2步做什么？应注意哪些问题形成实验方案，记录员做好记录，然后按方案去做。
师到各小组中巡视，对个别组进行指导，5分钟。
各小组讨论得不错，大部分都有自己的方案，哪能一组先说说你组是怎样设计的？其他同学听听他组的设计是否合理。
学生说法不一，但中心都是称量重量变化量。师提示，材料的重量是否一样，材料的大小，厚度有没有关系，会不会影响实验准确性。应尽量相等，若不等，切一点，加一点问题也不大，同时还应注意前后顺序不一样，导致操作不能同时进行及浸泡时间也会造成误差。
想一想，在溶液上应注意哪些？也是分三等份，时间相等。
捞出来，怎样捞“用镊子。”当然是用镊子，用手可不行。
为什么准备四把镊子，量筒也准备四个？
捞出来直接放到天平上吗？想一想拿出来，放进去的会不会有误差，捞出时材料上带有水，不要马上捞出而是将材料放在量筒壁内侧稍停一下，尽量不要把过多的水分带出来，再放在另外准备好的滤纸上，将多余的水分吸去再称重。
得到数据，数据应记在什么地方，应画一个表吧？讨论一下你组应怎样设计表格：
前 后 变化量
清水
5%的盐水
15%的盐水
30%的盐水
师巡视指导，约4分钟，生说师在黑板上画还有其他同学需要补充吗？
称重量是这样，假如你组是量液体的体积也可以，你可以参考这个，也可以参考我给你的，在操作的过程中，还有什么不明白的地方吗？
好！看来没有什么问题，在你们桌下有一张报告单，步骤、数据记录你们都可以参考。
8.5操作实验，证明假设
下面请各小组按设计的方案动手，注意实验步骤，仔细测量并做好记录，实验结束后，组内讨论分析结果，得出结论。
（多媒体打出操作时应注意的几个问题）
学生开始实验，师巡视，一边参与，一起讨论，发现问题及时解决。
（提示浸泡5分钟即可测量）
8.6观察实验，得出结论
过一段时间，刚才各小组实验都非常认真，顺利地完成了实验，下面哪组汇报一下你组的实验结果（生说师在黑板上填表）
由以上实验我们知道：
分组
比较 浓盐水中的莴苣条 清水中的莴苣条
硬度 变软 变硬
重量 减轻 增重
杯内溶液的变化 增多 减少
原因 周围水溶液浓度 周围水溶液浓度
学在于细胞液 小于细胞溶液
结果 液细胞失水 细胞吸水
多媒体显示上表师述放在清水中的莴苣条变硬，放在浓盐水中的莴苣条失水软缩，盐水浓度越高，失水越多，这表明：
细胞吸水和失水取决于细胞周围的溶液浓度。
当周围溶液浓度 细胞液浓度时
让生重读一遍说水往高处流即往浓度高的地方流，那么谁能说出外界水分进入细胞的途径：
“外界溶液中的水分 细胞壁 细胞膜 细胞质 液泡”
师述并用多媒体显示水分进入细胞的过程。
多媒体展示细胞的吸水和失水动画——小孩拔河
8.7创设交流情境，分享探究成果。
有哪组实验结果不一样吗？有没有？过一会一生站起说：“我们组中的清水、5%、15%、30%的盐水的溶液体积分别减少了6ml、5ml、4ml、2ml即都减少了，但有多有少。”
“确实不一样，请你组谈谈你组的实验过程，其他同学帮他分析一下，产生的原因是什么？”
引导学生根据实验原理，结合自己操作，分析失败原因。
这组同学虽不太成功，但他们如实汇报，及时反思，找到失败可能原因，这种实事求是，勇于剖析自己的学习态度值得我们学习。
同学们，在实验过程中，你们还有什么不明白的地方，我们共同解决。
“老师，既量溶液变化，又称莴苣重量的变化，可以吗？
“哪位同学可以帮他解释一下……”
“老师，我用同一个黄瓜，用打孔器打出两个相同的洞插入两支同样透明的玻璃细管，分别用注射器注入相同高度的清水和浓盐水，比较液面升降情况，液面升高说明黄瓜失水，反之吸水。”
“好！这位同学想法很独特，很新颖，简单易行，真是太聪明了，大家为他鼓掌。”
“老师，刚才我们浸泡的若不是5分钟，而是一天或两天结果还是这样吗？”
“这个问题提的很好，谁能帮他解释一下？”……
从理论上讲，浓度越高，莴苣失水就越多，事实怎样，大家回去不妨试一试，看结果如何。
通过这节学习，我们学到了什么？一生回答其他生补充。
除了学到这些知识，我们还学会应用知识，在20世纪至少有数十项与生物有关的研究成果获诺贝尔奖，探索并没结束，希望你从现在起也加入到科学研究中去，请你运用学过的知识如何探究出某种植物细胞的细胞液的浓度。
“老师，这个实验和今天实验基本一致，即将待测材料放在不同浓度的溶液中，溶液体积即不增加又不减少的溶液浓度便是材料的浓度。”
“对，说的好！能否更具体一点。”
“首先配制不同浓度的溶液，越细越好，然后，……”
“同学们这个方案怎么样？”“很好！”
老师也感到很出色，谢谢你！
“老师，我知道了一次施肥过多会烧苗，盐咸地死苗的原因。”
“老师，我知道了卖菜洒水的原因。”
“老师，我知道了，我看电视，无土地栽培番茄时，技术员不断测量溶液也是利用植物细胞吸水和失水原理，使细胞液浓度与周围溶液浓度相等，以保证番茄正常生长，这种番茄卖的好贵呢？”
这位同学平时注意生物发展动向，很值得我们学习，那么无土栽培是不是利用植物细胞的吸水和失水原理，请同学们课下查阅有关资料，下节课我们一起探讨交流。
8.8创设练习情境，巩固探究成果
创新提高
1．用洋葱表皮、30%的盐水溶液、清水、载玻片、吸水纸、吸管、镊子和显微镜做如下实验：
①制作洋葱表皮细胞临时装片，放于显微镜下观察，图像如图A所示；②在盖玻片的一侧滴加几滴30%的盐水溶液，用吸水纸从另一侧吸水，重复几次后放于显微镜下观察，图像如图B所示。
分析并回答下列问题：
（1）进行实验②后，细胞中的液泡明显 ，这是因为细胞周围的盐水溶液浓度
细胞液浓度，细胞 的缘故。
（2）为了使B图细胞恢复到A图状态，应如何处理？
（3）上述实验说明：细胞吸水或失水，与 和 的浓度有关。
走进生活
在用白菜剁铰子馅时，人们喜欢先把白菜切成小块，然后，撤上盐再剁碎，最后用笼布包上挤。请部：在白菜上撤盐的目的是 ，挤出的液体是来自白菜细胞的 ，这种食用蔬菜方式从营养角度来说是不是科学 ，为什么？
继续探究
小明在做植物细胞吸水和失水实验时发现，将材料放置一天后，测量液面和莴苣条重量的变化结果是：浸在5%盐水中的莴苣失重最多，其次是30%盐水，失水最少的是15%盐水，这与课堂上探究的结果大不一样，是不是在称重的过程中出现了什么失误？还是其他操作有误？经检查都没问题。于是他又重作了一次实验，并按照探究实验的一般步骤证明你的观点，当然你也可以设计其它实验探究你所感兴趣的问题，说不定下一项与生物有关的诺贝尔大奖就属于你，同学们心动不如行动，请快快行动吧！
失水
吸水
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