人教版高中生物必修一4.1 物质跨膜运输的实例-实验：观察洋葱表皮质壁分离及复原 教案

《实验:观察洋葱外表皮的质壁分离与复原》教案
教材分析
本实验为人教版高中生物必修1第四章《细胞的物质输入和输出》第1节《物质跨膜运输的实例》的内容。本实验是在学习了细胞膜的结构和功能的基础上，利用植物细胞质壁分离及质壁分离复原实验强化渗透作用原理，同时也是对物质出入细胞方式这一部分内容的铺垫。目的在于帮助学生理解生物膜选择透过性这一重要的特点。学生通过本实验了解水分子透过细胞膜的渗透原理，并通过显微镜观察蔗糖溶液造成植物细胞质壁分离以及清水复原现象，在实践中发现和总结细胞失水和吸水的原因，尝试解释生活与生产中的有关现象；掌握实验的一般方法与步骤，体会合作学习的乐趣。
结合《学科教学指导意见》：在进行“活动：观察洋葱表皮细胞质壁分离及质壁分离复原”时，尝试排除观察中各种无关因素的干扰，善于发现问题并积极参与讨论，探求新知。尝试从不同角度思考、分析和解释观察的现象，树立实事求是的科学态度；解释植物细胞质壁分离及质壁分离复原的现象。
学情分析
学生除拥有初中自然科学相关水分吸收内容基础知识外，在学习了细胞膜功能和渗透原理后，对植物细胞在什么情况下吸水和失水等内容已经有所了解，并在日常生活经验中也有类似植物细胞吸水失水的实例，例如萝卜咸菜腌制等。但并没有系统学习植物细胞吸水和失水的基本原理及条件，缺乏感性认识。
与平时理论课相比，对于首次接触微观世界的学生，实验课有更高的吸引力，学习的积极性也更高。在实验设计及方法上，需要教师对实验的思路给予清晰地讲解，并引导学生对实验数据进行合理的处理和分析，得出正确的实验结论。
教学目标
知识目标：
阐明植物细胞渗透吸水和失水的原理；
解释质壁分离与复原的实质；
说明质壁分离复原的条件。
能力目标：
完成植物细胞质壁分离和复原的观察；
完成洋葱外表皮临时装片的制作；
尝试对实验结果进行分析和解释并得出相应的结论；
联系质壁分离与复原知识，解决实际问题；
情感态度与价值观目标：
参与小组合作与交流，体验合作学习的过程与乐趣；
通过实验结果和现象观察，养成实事求是的科学态度；
保持不断探求新知的精神和合作精神。
重点、难点
教学重点
植物细胞渗透吸水和失水的原理；
质壁分离与复原的实质；
教学难点
质壁分离与复原的条件
实验原理
植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。在外界溶液浓度高于细胞内液的条件下，细胞内的水分会向细胞外渗透，由于细胞失水导致原生质层收缩，易变形的细胞膜也随之收缩，而不易变形的细胞壁则仍保持原来的形状。可以通过显微镜观察到细胞壁与细胞膜分离的现象，我们将这种原生质层与细胞壁分离的现象称为质壁分离。而当外界溶液浓度低于细胞内液时，细胞会吸水膨胀，恢复原来的正常形态，这种现象称为质壁分离的复原。
洋葱成熟的外表皮细胞中具有紫色的大液泡，且紧贴细胞膜，占据细胞绝大部分体积。因此，在显微镜下通过颜色的变化可以明显地观察到质壁分离及复原的现象。细胞质壁分离的程度可以通过观察细胞原生质层的收缩程度来衡量
实验用品
实验材料：紫色的洋葱鳞叶
试剂：质量浓度分别为0.2g/mL、0.3g/mL的蔗糖溶液，蒸馏水
器材：显微镜、刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、烧杯、吸水纸
课前准备
所有实验中需要用到的材料、试剂和器材，确保实验材料、试剂新鲜且足量，器材可正常使用。
准备本次实验的学案，布置学生提前预习实验相关内容
教学方法与策略
1.教学方法：
讲授法：使学生了解本次实验的目的、原理和具体操作步骤；
演示法：利用电脑，投影仪等设备向学生演示具体操作；
实验法：学生自己动手制作临时装片进行观察，得出结论；
讨论法：小组内或组间成员对实验中遇到的问题和实验结论进行讨论交流，在实验中帮助和分享。
2．教学媒介：
计算机，投影仪，PPT，图片，板书。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入
展示图片。
提问：饺子馅中的白菜在加盐后会出很多水，为什么？
教师对学生的答案进行总结。
学生根据理论课学习的渗透原理和生活经验做出回答。
以生活中的现象引发学生有关植物细胞渗透现象的思考，在引出本节实验课主题的同时，增加趣味性。
讲解
质壁分离及复原的原理
讲解细胞吸水和失水的结构基础和原理，引出质壁分离及复原的概念。
结合上节理论课学习的原生质层，渗透，细胞吸水、失水的概念，理解质壁分离及复原现象的原理。
掌握原生质层概念，理解质壁分离及复原现象的原理。
实验原理及选材
依次讲解本次实验《观察洋葱外表皮质壁分离及复原现象》的原理、选材。
原理：生物膜的弹性、选择透过性；细胞内外溶液浓度差。
选材：紫色洋葱鳞叶外表皮成熟细胞（有紫色大液泡）。
注意：最好选择紫色洋葱第2、3层鳞叶，新鲜、完整、色泽较深易观察。
明确实验操作流程，顺利完成本次实验。
质壁分离实验操作步骤
制作洋葱外表皮临时装片：
取一片紫色的洋葱鳞叶，用刀片在外表皮上划出一个大约5
5mm的小方块，用镊子撕下该部分表皮，放在载玻片中央的清水滴里，展平
，盖上盖玻片。
（教师强调选材部位及取材方法，演示制作装片的方法；不要产生气泡，以免影响后续观察；提醒学生小心使用及安防尖锐器具。）
在显微镜下观察细胞形态：细胞呈浅紫色，中央有大液泡。此时原生质层与细胞壁紧贴。
观察质壁分离现象：
在盖玻片一侧滴加质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液1~2滴，在对侧用吸水纸引流。重复几次，使蔗糖溶液渗入盖玻片下方，浸润洋葱外表皮细胞。大约5分钟后，用显微镜观察细胞形态的变化。
（液泡逐渐变小，紫色加深。细胞原生质层与细胞壁逐渐分开，发生质壁分离现象。）
记录显微镜下看到的洋葱表皮的质壁分离现象。
学生练习动手制备洋葱外表皮临时装片，教师巡视指导，予以帮助。
学生分组分别制备质量浓度为0.2g/mL、0.3g/mL的蔗糖溶液装片。相互观察质壁分离的现象，讨论造成两种浓度下质壁分离程度不同的原因。
拍照记录显微镜下看到的洋葱表皮的质壁分离现象。
质壁分离复原
提问：质壁分离复原的条件是什么？
观察质壁分离复原现象：
在已经发生质壁分离的表皮细胞的盖玻片一段滴加1~2滴清水，对侧用吸水纸引流。重复几次，吸去周边的蔗糖溶液，使细胞浸润于清水环境中。在显微镜观察下观察原生质层的恢复情况。
回答：降低细胞外液的浓度。
学生分别对质量浓度为0.2g/mL、0.3g/mL的蔗糖溶液装片进行清水复原处理。观察质壁分离复原的现象，思考原因。
得出结论
PPT上呈现刚才实验中观察到的图像；
以提问的方式解释质壁分离及复原现象的原理，说明发生质壁分离及复原的条件；
解释不同浓度引起质壁分离现象不同的原因。
学生根据实验现象和理论知识给出正确的回答。
通过实验得出正确的结论，加深对质壁分离及复原原理的理解。
问题思考
什么细胞可以发生质壁分离现象？（强调必需具有细胞壁、原生质层结构）
不同细胞在同一浓度的蔗糖溶液中，细胞质壁分离的程度相同吗？为什么？
所有质壁分离的细胞均能复原吗？（水环境对于细胞内生理活动的重要性）
你能想到生活中哪些现象应用质壁分离及复原原理吗？
（高浓度盐水漱口杀菌；静脉注射用生理盐水；化肥使用过量造成“烧苗”）
回答：
具有大液泡的成熟植物细胞。
不同。与自身原生质层性质有关。
不能。当细胞外液浓度远远大于细胞内液浓度，细胞会失水过多死亡。此时及时降低细胞外液浓度，细胞也不会发生质壁分离复原现象。
进一步理解发生质壁分离及复原的条件，尝试解释生活、生产中的相关现象。
随堂练习
PPT展示几道相关练习题，由学生集体回答或随机提问，教师对于学生不懂、难懂处进行统一讲解。
学生根据实验过程和结论进行思考、回答。
检测学生通过本节课实验对于细胞质壁分离这一部分内容的理解程度，同时检验教师的教学成果，查缺补漏。
附随堂练习题内容：
1、植物细胞发生质壁分离的原因是________??
①?外界溶液浓度大于细胞液浓度??
②?细胞液浓度大于外界溶液浓度??
③?细胞壁的伸缩性大于原生质层的伸缩性??
④?原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性
2、某学生做洋葱表皮质壁分离和复原实验时，显微镜下只有一个细胞没有发生质壁分离，其他细胞都出现了明显的质壁分离现象，这可能是因为（?
）??
A.?该细胞是洋葱内表皮细胞?
B.?该细胞是死细胞??
C.?蔗糖溶液浓度太小?
D.?实验操作不正确
评价
高中生物实验报告
实验名称：观察洋葱表皮质壁分离及复原
实验时间：
年
月
日
班级：
高一（
）班
姓名学号：
一、实验原理
植物细胞的原生质层相当于一层_________。在外界溶液浓度高于细胞内液的条件下，细胞________导致原生质层收缩，可以通过显微镜观察到_________现象。而当外界溶液浓度低于细胞内液时，细胞会_________膨胀，恢复原来的正常形态，这种现象称为_________。
二、实验目的
1、解释质壁分离及复原现象的实质；
2、说明植物细胞能够发生质壁分离及复原现象的条件；
3、掌握制作洋葱鳞叶外表皮临时装片的方法。
三、材料用具及仪器
实验材料：紫色的洋葱鳞叶
试剂：质量浓度分别为0.2g/mL、0.3g/mL的蔗糖溶液，蒸馏水
器材：显微镜、刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、烧杯、吸水纸
四、实验步骤
1、制作洋葱外表皮临时装片。
取一片紫色的洋葱鳞叶，用刀片在外表皮上划出一个大约5
5mm的小方块，用镊子撕下该部分表皮，放在载玻片中央的清水滴里，展平
，盖上盖玻片。
2、在显微镜下观察细胞形态。
细胞呈________（颜色），中央有________（细胞器）。此时__________（结构）与细胞壁紧贴。
3、观察质壁分离现象。
在盖玻片一侧滴加质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液1~2滴，在对侧用吸水纸引流。重复几次，使蔗糖溶液渗入盖玻片下方，浸润洋葱外表皮细胞。大约5分钟后，用显微镜观察细胞形态的变化。
（1）滴入蔗糖溶液后，液泡逐渐________，紫色________。原生质层与细胞壁逐渐分开，发生_____________现象。
（2）相比质量分数为0.2g/mL的蔗糖溶液，0.3g/mL蔗糖溶液下的洋葱外表皮细胞质壁分离更_________。
4、记录显微镜下看到的洋葱表皮的质壁分离现象。
5、观察质壁分离复原现象。
在已经发生质壁分离的表皮细胞的盖玻片一段滴加1~2滴清水，对侧用吸水纸引流。重复几次，吸去周边的蔗糖溶液，使细胞浸润于清水环境中。
滴入清水后，液泡逐渐________，紫色________。原生质层逐渐向细胞壁靠近，发生_______________现象。
五、实验结果
1、绘制显微镜下看到的洋葱外表皮质壁分离图，标明各部分结构名称。
正常的洋葱外表皮细胞
质壁分离的洋葱外表皮细胞
2、由实验现象可以知道：洋葱成熟的外表皮细胞能够发生质壁分离现象的内因是______________________________；外因是________________________________。
六、注意事项
1、选取颜色明显的具有大液泡的成熟植物细胞；
2、蔗糖溶液浓度不能过高，以免造成细胞失水过多死亡；
3、注意引流动作要领，保证细胞完全均匀地浸入蔗糖溶液或清水中。
4、使用刀片及镊子等尖锐器具要小心，用后妥善安放。
七、讨论与反思
1、本实验可以选用白色洋葱鳞叶完成实验吗？紫色洋葱根尖分生区细胞呢？
2、用开水烫过的紫色洋葱还会发生质壁分离现象吗？
3、如果用相同浓度的NaCl溶液代替，还会发生质壁分离现象吗？
4、根据本节课所学习的原理，测定植物细胞液浓度。简要说明设计思路和操作步骤。
板书设计
实验：观察洋葱表皮细胞质壁分离及复原
实验目的：学会制作洋葱表皮临时装片；观察质壁分离及复原现象；说明发生质壁分离
及复原的条件。
实验原理：当外界液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，原生质层收缩，发生质壁分离；当外界液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水膨胀，发生质壁分离复原。
实验步骤：
制作紫色洋葱鳞叶外表皮临时装片
引流加入蔗糖溶液，显微镜下观察质壁分离
引流加入清水，观察质壁分离复原
四、实验结果：绘制显微镜下看到的洋葱外表皮正常细胞形态及质壁分离图，标明各部分结构名称（细胞壁、原生质层、液泡）。
教学反思
本次教学演讲过程还比较成功，学生能够正确完成实验操作，并观察到预想实验结果。学生能够较好的完成教学目标。在教学过程中，教师尚存在一些不足之处。首先，自己的语言表达能力还是不足，需要加强训练。在提问过程中，问题不够明确，容易造成学生思维方向的错误。在讲解过程中，还需要进一步对讲解内容进行加工，精炼的完成讲解内容，以免讲解时犯重复啰嗦的错误。其次，课堂时间把握的不够好，此次讲课教师讲解时间有点长，导致学生进行实验操作的时间变短，所以教师应该合理安排讲课内容。学生与教师过多的互动也是导致教师讲解时间过长的原因，在备课时应该视学生课堂活跃性，多给予时间在师生间的互动。最后，对学生第三维目标的完成情况，较难以检测，在教学目标设计时，应该尽量多细分教学目标，使用易检测的行为动词，教学过程中，需要重视第三维目标的完成，注重知识与生活的练系，注重培养学生内在情感态度与价值观的养成。
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