实验三 观察植物细胞的质壁分离和复原
一、教材分析
“观察植物细胞的质壁分离和复原” 是倡导探究性学习、发展探究能力的良好素材，不过相比“人教版中探究植物细胞吸水和失水的实验”不如后者具备更强的吸引力，结合人教版的教材和高一学生的认知特点，我确定了以下设计：让学生通过探究活动自主发现原生质层是否相当于一层半透膜，以及水分子进出细胞的条件等问题。探究植物细胞的吸水和失水实验重在做好引导。
学生能够真正的探究，必需基于一定的背景知识，在这节课中，要先让学生具备必要知识背景，再进行探究就存在可能。所以我将教材进行重新处理，整体思路是：（先引导式探究→再自主性探究）先让学生在老师的引导下能够进行细胞吸水和失水的基本实验，熟悉基本的实验操作，接下来在问题情景中运用所掌握的知识进行探究实验，把探究放到课的后半部分。 二、学情分析
学生已经学习过有关植物细胞的质壁分离和复原的理论知识，且在之前的实验课已经学习过显微镜的使用以及临时装片的制作。 三、教学目标 知识目标：
通过探究实验，能理解植物细胞的原生质层相当于一层半透膜； 能说出在什么情况下植物细胞吸水和失水。
能力目标：
具有初步的探究能力，会提出问题、作出假设。②尝试设计实验方案。 能完成植物细胞质壁分离及复原实验。 情感、态度和价值观目标：
能对生活中的一些现象大胆提问和假设，具有积极思考、大胆质疑的科学精神 在小组讨论和交流中学会合作学习。
四、教学重点和难点 教学重点：
探究的一般过程和注意事项。
教学难点：
如何提出问题和作出假设。
五、教学方法
探究法，实验法，讨论法 六、实验原理
当细胞液的浓度小于外界浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的伸缩性大。当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了质壁分离。
当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入细胞液中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，使植物细胞逐渐发生质壁分离复原。 七、实验准备：
1、实验课前，教师要求学生复习渗透作用原理及其发生条件及动物细胞吸失水的条件，和植物细胞的原生质层，并做好预习，理解实验原理，了解实验目的要求和方法步骤；
2、准备各种材料器具： 紫色的洋葱鳞片叶，马铃薯条
刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜，小烧杯、 清水、0.3g/mL蔗糖溶液、0.6g/mL蔗糖溶液、0.3g/mL的葡萄糖溶液、5％NaCl溶液、5％尿素溶液、0.1g/mL KNO3溶液、10％盐酸溶液 八、 教学过程
1、利用小实验导入新课，在复习旧知识的同时引发学生的探究兴趣
课前准备：在培养皿中用盐酸处理生鸡蛋，使一端1/3卵壳面露出卵壳膜，另一端溶解1~1.5cm2的蛋壳孔，倒掉蛋清与蛋白，如图所示制成简易渗透装置。上课时教师简单介绍一下渗透装置内容，指导各小组向孔内倒入高浓度的蔗糖溶液至不溢出，并仔细观察实验过程，当学生惊喜地看到蔗糖溶液从卵壳膜边缘流出时，问题就自然产生了：烧杯内的水为什么会进入卵壳内呢？
教师由此复习渗透作用的两个条件，引出第一个问题：若将成熟的植物细胞放置在烧杯上面，那么烧杯内的水会不会也进入植物细胞呢？ 2、设置悬疑
烧杯内的水会不会也进入植物细胞呢？下面我们来做个实验探讨一下：请大家取大小、形状差不多的两根马铃薯条，先摸一下硬度如何。然后取出两个写有标签的小烧杯，一个倒入浓蔗糖溶液，一个倒入等量清水，再分别放上马铃薯条。放置一段时间后，然后请相关同学描述马铃薯条硬度的变化。
描述马铃薯的变化后，在此基础上引导学生分析出：马铃薯在清水中吸水，在浓蔗糖溶液中失水；但是马铃薯吸收的水要进入到哪里？是进入细胞内还是细胞间隙？马铃薯中流出的水又是从哪里来？就将这个问题从宏观引入到微观。请学生分析马铃薯细胞即植物细胞的结构（同时教师出示相关图形），引导学生从结构上推理出吸收的水是要先通过原生质层再进入细胞液，流出的水从细胞液中出来，通过原生质层，再流到外面，通过这个实例是不是间接说明原生质层相当于一层半透膜，能使植物细胞发生渗透作用呢？但是推理的结果是不是事实，要通过实验证明。可是水是无色的，怎样知道有无水分进出细胞？
由于问题从宏观现象进入微观细胞，学生不知所措，难以回答，于是引导学生：细胞是一微观结构，肉眼看不见的，若要观察细胞，就要用到显微镜；为此，对实验的材料有什么要求？经老师的指点，再通过学生的讨论，确定：用紫色洋葱鳞片叶的外表皮做材料，因为细胞中有较大的液泡，细胞液中带有花青素：材料易得，便于观察，以方便制作临时装片和观察。用0.3g/mL的蔗糖溶液和清水当作与细胞液形成浓度差。这个环节中，教师扮演了资料库的角色，因为从教学实际出发，如果没有教师的引导，全让学生去讨论，由于课堂时间的，往往达不到教学目的。
3、共同讨论，设计实验，确定步骤
通过上述讨论，学生确定探究实验的基本思路为：
先要制作洋葱鳞片的外表皮临时装片，并在低倍镜下观察此时细胞的状态；再用0.3g/mL的蔗糖溶液处理，并在低倍镜下观察细胞状态的变化；最后用清水处理，再在低倍镜下再观察细胞的变化。通过前后细胞在不同浓度的溶液中状态变化的比较，旨在得出细胞在什么情况下吸水和失水。从而间接证明原生质层是
否相当于一层半透膜。
4、学生动手，进行基本实验，展示结果
为了比较容易撕取洋葱表皮，在上课前，可以把洋葱放在太阳下晒一晒，学生动手实验时，就更容易制作出临时装片，此时在低倍镜下看到的细胞：紫色较深而细胞不重叠；再让学生在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL蔗糖溶液，使洋葱表皮细胞浸在此浓度的溶液中，再观察细胞的状态，并与之前进行比较，学生对细胞前后状态的变化非常惊讶，教师此时做好以下几点引导：①所谓的质壁分离的“质”代表什么结构、壁又代表什么结构？②质和壁是如何分离的，是从四周平均开始分离、还是从某一处开始分离、或者是其他情况？
为了更好地看清细胞的变化，评价学生的实验结果，可以把个别学生实验结果搬到讲台展现，让其他同学也有个参考。之后，再让学生用清水处理，再比较前后的不同„„
【实验操作】学生可以按课本上的步骤操作，教师指导。 【实验记录】学生观察现象，将结果记录在本子上。
【交流】小组汇报结果，描述实验现象。教师总结两种现象的名称：质壁分离和质壁分离的复原。
【总结】提问，学生说出结论：此实验间接说明了植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
5 对比实验与探究性实验相结合
完成基本实验后，学生都具备了一定的基础，兴趣正浓,看到实验桌上有那么多试剂,就会问到:除了蔗糖溶液，其它溶液是情况如何
教师就可以很自然引出以下几个探究问题:除了蔗糖溶液，其它溶液是否能达到相同的实验效果？我们这里有多种化学试剂,同学不妨探究下这些化学试剂对实验结果会有什么不同？能否总结出溶液的不同对实验的影响。 料 项目 探究项目 材0.3g/mL 0.6g/mL 5％NaCl 溶液 5％尿素 溶液 0.1g/mL 10％盐酸 KNO3溶液 溶液 蔗糖溶液 蔗糖溶液
一 探究项目 二 探究项目 三 探究项目 四
让各小组学生自由选择感兴趣的问题进行探究、作出假设、设计实验步骤、完成实验、分析结果，得出结论、表达交流 。教师此时做个提示：大家可以对感兴趣的问题进行探究，探究项目可以是多个的，但希望多个的探究项目可以在一个相对实验中完成。(以其中一个小组选0.6g/mL蔗糖溶液为例): 【探究项目一】0.6g/mL蔗糖溶液是否会引起植物细胞质壁分离
【探究项目二】0.6g/mL蔗糖溶液引起植物细胞质壁分离后加清水是否会复原 【探究项目三】0.6g/mL蔗糖溶液与0.3g/mL蔗糖溶液引起植物细胞质壁分离时间长短比较
在观摩学生实验过程中，应适时恰当地予以指导。特别是“质壁分离是否会自动复原”这一探究项目学生很少会想得到，教师应对班级的其中一个实验小组加以引导，以使本节内容更充实.
最后各小组分析实验结果，并进行交流评估,用准确的术语介绍本小组研究方法和结果,阐明观点,同时听取他人的意见,利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护,以及作出必要的反思和修改,教师加以分析总结. 说明：（选择各种溶液原因）
a.选择0.6g/mL蔗糖溶液目的是为了探究高浓度对质壁分离复原的影响。 b.选择5％NaCl溶液目的是为了探究与0.3g/mL蔗糖溶液质壁分离与复原所用时间的长短。
c. 选择5％尿素溶液和0.1g/mLKNO3溶液目的是探究质壁分离是否会自动复原。
d. 选择10％盐酸溶液目的是探究植物细胞死亡后是否也会吸水与失水。
结果列表记录 处理方法 观察结果记录 观察到的现象 液泡大小和颜色变化 原生质层与细胞壁的关系 实验前不做任何处理 用蔗糖溶液处理后 用清水处理后 九、 实验结果预测
没有处理的细胞饱满液泡颜色较浅紫色，用蔗糖处理后发生质壁分离，液泡颜色变深，变小。用清水处理后逐渐恢复，但是最后的细胞膜并没有像没有处理的细胞那样贴的很紧，在边角处还是有缝隙。