視頻標(biāo)簽：模擬上課,無生課堂

所屬欄目：模擬課、微型課及試講

視頻課題：全國(guó)高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)微課模擬上課講課視頻錄像（無生課堂）《植物細(xì)胞的吸水和失水實(shí)驗(yàn)的探究和改進(jìn)》易沭彤-廣西柳州

教學(xué)設(shè)計(jì)、課堂實(shí)錄及教案：第五屆全國(guó)高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)微課模擬上課講課視頻錄像（無生課堂）《植物細(xì)胞的吸水和失水實(shí)驗(yàn)的探究和改進(jìn)》易沭彤廣西柳州市第一中學(xué)高中生物

植物細(xì)胞的吸水和失水實(shí)驗(yàn)的探究與改進(jìn)
柳州市第一中學(xué) 易沭彤
一、使用教材
人教版高中《生物必修一》第四章第一節(jié)。
 
二、實(shí)驗(yàn)器材
數(shù)碼顯微鏡、Motic數(shù)碼顯微交互系統(tǒng)、載玻片、蓋玻片、鑷子、培養(yǎng)皿、燒杯、滴管、切絲器
黑墨水、藍(lán)墨水、紅墨水
細(xì)葉蜈蚣草、洋蔥、蔥花、蘿卜以及學(xué)生自帶的實(shí)驗(yàn)材料等。
 
三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與改進(jìn)要點(diǎn)
創(chuàng)新點(diǎn)一、自制“心花怒放”魔術(shù)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入，激發(fā)興趣。
圖1 “心花怒放”魔術(shù)實(shí)驗(yàn)
創(chuàng)新點(diǎn)二、教材實(shí)驗(yàn)材料——紫色洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞，不能清晰的觀察原生質(zhì)層，也不能直觀地看出外界溶液是否透過細(xì)胞壁，經(jīng)過將多種材料比較之后，選擇了細(xì)葉蜈蚣草為實(shí)驗(yàn)材料。
創(chuàng)新點(diǎn)三、再配上學(xué)生學(xué)習(xí)生活常用的紅墨水為實(shí)驗(yàn)試劑，觀察原生質(zhì)層和細(xì)胞壁，指示清晰、現(xiàn)象明顯。能更好地證明原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，細(xì)胞壁具有全透性。
圖2 浸在含紅墨水的0.3g/mL蔗糖溶液中的細(xì)葉蜈蚣草葉片細(xì)胞
創(chuàng)新點(diǎn)四、選用蘿卜和蔥花為實(shí)驗(yàn)材料，從宏觀方面觀察植物細(xì)胞的吸水和失水。用切絲器代替打孔器，節(jié)約時(shí)間，提高效率。
圖3 用切絲器切割的形態(tài)大小相同的蘿卜絲
創(chuàng)新點(diǎn)五、Motic數(shù)碼顯微交互系統(tǒng)的使用融入互動(dòng)教學(xué)。教師可以及時(shí)監(jiān)控、同步示范、交互反饋、效果共享。
圖4 Motic數(shù)碼顯微交互系統(tǒng)融入互動(dòng)教學(xué)
 
四、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路
(一)實(shí)驗(yàn)原理：
內(nèi)因：原生質(zhì)層的伸縮性大于細(xì)胞壁
外因：當(dāng)細(xì)胞液濃度小于外界溶液濃度時(shí)，細(xì)胞液中的水分就透過原生質(zhì)層進(jìn)入外界溶液中，使細(xì)胞壁和原生質(zhì)層都出現(xiàn)一定程度的收縮，進(jìn)而質(zhì)壁分離。當(dāng)細(xì)胞液濃度大于外界溶液濃度時(shí)，外界溶液中的水分就會(huì)透過原生質(zhì)層進(jìn)入細(xì)胞液中，整個(gè)原生質(zhì)層就會(huì)慢慢的恢復(fù)成原來的狀態(tài)，使植物細(xì)胞逐漸發(fā)生質(zhì)壁分離的復(fù)原。
（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：
五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)
（一）知識(shí)與技能目標(biāo)：
1.簡(jiǎn)述原生質(zhì)層的概念  
2.探究水分進(jìn)出細(xì)胞的方式及原理
（二）過程與方法目標(biāo)：
1.學(xué)生的探究性思維和實(shí)驗(yàn)探究的能力得到提升
2.學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中增強(qiáng)動(dòng)手能力
（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：
1.學(xué)生養(yǎng)成質(zhì)疑、求實(shí)、創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和精神
2.學(xué)生通過合作、分享和表達(dá)，提升溝通和交流的能力
 
六、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容
教材實(shí)驗(yàn)：觀察洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞的吸水和失水
創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：觀察細(xì)葉蜈蚣草細(xì)胞的吸水和失水
          觀察蔥段、蘿卜絲的吸水和失水
 
七、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程
環(huán)節(jié)一：實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
課前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分組，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器材料并發(fā)放實(shí)驗(yàn)卡：
 
環(huán)節(jié)二：實(shí)驗(yàn)過程：
1.利用“心花怒放”魔術(shù)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入，引發(fā)學(xué)生興趣；
2.展示成熟的植物細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)示意圖，引出原生質(zhì)層的概念；
3.提出問題，原生質(zhì)層是否相當(dāng)于一層半透膜？
4.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：學(xué)生體驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)的一般過程。
實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生制作臨時(shí)裝片，在數(shù)碼顯微鏡下觀察，可利用平板電腦進(jìn)行拍照和錄像來記錄現(xiàn)象，教師利用主機(jī)監(jiān)控每臺(tái)平板的圖像變化情況，將優(yōu)秀作品同步示范；學(xué)生可使用“作業(yè)上交”功能提交作業(yè)，及時(shí)反饋。
學(xué)生在觀察洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞時(shí)，發(fā)現(xiàn)不能清晰觀察原生質(zhì)層！
圖5  洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞及失水情況
進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生思考：通過更換實(shí)驗(yàn)材料來進(jìn)行改進(jìn)。 
學(xué)生用自帶的實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并觀察，終發(fā)現(xiàn)細(xì)葉蜈蚣草葉片細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離后，原生質(zhì)層清晰可見，是較為理想的實(shí)驗(yàn)材料。
于是，全班同學(xué)以此為實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在0.3g/mL蔗糖溶液中細(xì)葉蜈蚣草葉片細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離后原生質(zhì)層清晰可見，同時(shí)學(xué)生還發(fā)現(xiàn)，質(zhì)壁之間有空隙。
圖6  細(xì)葉蜈蚣草葉片細(xì)胞的質(zhì)壁分離
在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生很容易想到用墨水進(jìn)行顏色標(biāo)記。
經(jīng)學(xué)生探究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)色、黑色因和底色相近，效果較差，在含紅墨水的0.3g/mL蔗糖溶液中，觀察的效果較好，可以清晰的看到三個(gè)不同顏色區(qū)域：無色、綠色、紅色。無色區(qū)是細(xì)胞液，紅色區(qū)是外界溶液透過細(xì)胞壁后所處位置，綠色區(qū)域外邊界是細(xì)胞膜，內(nèi)邊界是液泡膜，再加上兩膜之間的細(xì)胞質(zhì)，就是我們所說的原生質(zhì)層。
圖7 浸在含紅墨水的0.3g/mL蔗糖溶液中的細(xì)葉蜈蚣草葉片細(xì)胞
 
環(huán)節(jié)三：結(jié)果分析與交流
學(xué)生展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果：當(dāng)植物細(xì)胞在0.3g/mL蔗糖溶液中時(shí)，因外界溶液的濃度大于細(xì)胞液的濃度，水分從細(xì)胞液進(jìn)入外界溶液中，植物細(xì)胞失水，發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，能觀察到植物細(xì)胞的細(xì)胞壁和原生質(zhì)層分離開；接著，將該植物細(xì)胞浸泡在清水中，因外界溶液的濃度小于細(xì)胞液的濃度，水分從外界溶液進(jìn)入細(xì)胞液中，植物細(xì)胞吸水，發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。水分子能自由進(jìn)出原生質(zhì)層，但蔗糖分子不能。
結(jié)論：原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜。
 
環(huán)節(jié)四： 發(fā)現(xiàn)新問題，進(jìn)行再探究
通過觀察現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生分析原因，提出新問題：
植物細(xì)胞在高濃度蔗糖溶液中，發(fā)生質(zhì)壁分離不復(fù)原，請(qǐng)同學(xué)們來分析原因？長(zhǎng)時(shí)間質(zhì)壁分離也會(huì)導(dǎo)致植物細(xì)胞失水死亡，怎樣的狀態(tài)才適宜植物的存活？能否找出溶液的某種濃度，使植物吸水和失水達(dá)到平衡？請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)探究性實(shí)驗(yàn)的一般方法進(jìn)行探究，完成實(shí)驗(yàn)卡任務(wù)）
學(xué)生設(shè)計(jì)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄現(xiàn)象并進(jìn)行分析。
表1探索蔗糖溶液引起植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的最低濃度

所選植物：	清水	0.1g/ml蔗糖溶液	0.2 g/ml蔗糖溶液	0．3 g/ml蔗糖溶液	0.4 g/ml蔗糖溶液	0.5 g/ml蔗糖溶液
實(shí)驗(yàn)前觀察的圖像
實(shí)驗(yàn)后觀察的圖像
對(duì)水分的吸收情況
質(zhì)壁的位置變化
該植物細(xì)胞液濃度大致范圍

學(xué)生展示探究方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論:
有選了蔥花為實(shí)驗(yàn)材料，經(jīng)實(shí)驗(yàn)前后對(duì)比，分析得出蔥花對(duì)水分的吸收情況，并推斷原生質(zhì)層和細(xì)胞壁的位置變化關(guān)系，從而得出蔥花細(xì)胞細(xì)胞液濃度的大致范圍。
除了蔥花，還有以蘿卜絲、洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞、細(xì)葉蜈蚣草葉片細(xì)胞為實(shí)驗(yàn)材料的，分別從宏觀和微觀兩個(gè)方面進(jìn)行探究。
 
環(huán)節(jié)五：課堂小結(jié)
實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行整理匯總，發(fā)現(xiàn)植物細(xì)胞在不同濃度的蔗糖溶液中吸水情況不同；相同濃度的蔗糖溶液中，不同植物細(xì)胞的吸水情況也不同。
表2探索蔗糖溶液引起植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的最低濃度

實(shí)驗(yàn)材料	清水	0.1g/ml蔗糖溶液	0.2 g/ml蔗糖溶液	0．3 g/ml蔗糖溶液	0.4 g/ml蔗糖溶液	0.5 g/ml蔗糖溶液
蔥花	-	+	++	+++	++++	+++++
蘿卜絲	--	-	+	++	+++	++++
洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞	--	-	+	++	+++
細(xì)葉蜈蚣草葉片細(xì)胞	--	-	+	++	+++	++++

+表示質(zhì)壁分離的程度-表示不發(fā)生質(zhì)壁分離
比較蔗糖溶液引起不同植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的最低濃度，可以基本推斷出不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度有所區(qū)別。在此，如果要確切地找出植物細(xì)胞液的濃度值，學(xué)生還需設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步探究。
圖8 比較蔗糖溶液引起不同植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的最低濃度
環(huán)節(jié)六：學(xué)以致用
通過實(shí)驗(yàn)，聯(lián)系生活，有學(xué)生提出希望能找到細(xì)胞液濃度足夠大的某種植物來治理鹽堿地，改善生態(tài)環(huán)境。
 
八、實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)：
1.觀察能力的提升：本節(jié)課通過對(duì)實(shí)驗(yàn)材料用具的創(chuàng)新，學(xué)生在觀察中，去發(fā)現(xiàn)問題，不斷改進(jìn)，直到能更清晰直觀的觀察相關(guān)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，利于養(yǎng)成質(zhì)疑、求實(shí)、創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和精神。
2.操作能力的提升：通過實(shí)驗(yàn)，制作臨時(shí)裝片，切蘿卜絲等環(huán)節(jié)，學(xué)生的動(dòng)手能力，操作的能力得以提升。
3.探究性思維能力的提升：整個(gè)實(shí)驗(yàn)是按照探究性實(shí)驗(yàn)的一般方法設(shè)計(jì)，學(xué)生可以很好的體驗(yàn)探究的過程，最后，學(xué)以致用，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。在這一系列的實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)會(huì)分析，學(xué)會(huì)思考，在思維和智慧上得到培養(yǎng)。
4.合作交流的能力的提升：學(xué)生通過合作、分享和表達(dá)，提升溝通和交流的能力。
 
 
作者姓名：易沭彤             單位：廣西柳州市第一中學(xué)   
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