视频简介：
视频标签：模拟上课,无生课堂
所属栏目：模拟课、微型课及试讲
视频课题：全国高中生物实验教学微课模拟上课讲课视频录像（无生课堂）《植物细胞的吸水和失水实验的探究和改进》易沭彤-广西柳州
教学设计、课堂实录及教案：第五届全国高中生物实验教学微课模拟上课讲课视频录像（无生课堂）《植物细胞的吸水和失水实验的探究和改进》易沭彤广西柳州市第一中学高中生物
2017年全国中小学实验教学说课活动 高中生物 柳州市第一中学 易沭彤
植物细胞的吸水和失水实验的探究与改进
柳州市第一中学 易沭彤
一、使用教材
人教版高中《生物必修一》第四章第一节。
二、实验器材
数码显微镜、Motic数码显微交互系统、载玻片、盖玻片、镊子、培养皿、烧杯、滴管、切丝器
黑墨水、蓝墨水、红墨水
细叶蜈蚣草、洋葱、葱花、萝卜以及学生自带的实验材料等。
三、实验创新与改进要点
创新点一、自制“心花怒放”魔术实验导入，激发兴趣。
图1 “心花怒放”魔术实验
创新点二、教材实验材料——紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，不能清晰的观察原生质层，也不能直观地看出外界溶液是否透过细胞壁，经过将多种材料比较之后，选择了细叶蜈蚣草为实验材料。
创新点三、再配上学生学习生活常用的红墨水为实验试剂，观察原生质层和细胞壁，指示清晰、现象明显。能更好地证明原生质层相当于一层半透膜，细胞壁具有全透性。
图2 浸在含红墨水的0.3g/mL蔗糖溶液中的细叶蜈蚣草叶片细胞
创新点四、选用萝卜和葱花为实验材料，从宏观方面观察植物细胞的吸水和失水。用切丝器代替打孔器，节约时间，提高效率。
图3 用切丝器切割的形态大小相同的萝卜丝
创新点五、Motic数码显微交互系统的使用融入互动教学。教师可以及时监控、同步示范、交互反馈、效果共享。
图4 Motic数码显微交互系统融入互动教学
四、实验原理、实验设计思路
(一)实验原理：
内因：原生质层的伸缩性大于细胞壁
外因：当细胞液浓度小于外界溶液浓度时，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，进而质壁分离。当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，外界溶液中的水分就会透过原生质层进入细胞液中，整个原生质层就会慢慢的恢复成原来的状态，使植物细胞逐渐发生质壁分离的复原。
（二）实验设计思路：
五、实验教学目标
（一）知识与技能目标：
1.简述原生质层的概念
2.探究水分进出细胞的方式及原理
（二）过程与方法目标：
1.学生的探究性思维和实验探究的能力得到提升
2.学生在实验操作过程中增强动手能力
（三）情感态度与价值观目标：
1.学生养成质疑、求实、创新的科学态度和精神
2.学生通过合作、分享和表达，提升沟通和交流的能力
六、实验教学内容
教材实验：观察洋葱鳞片叶表皮细胞的吸水和失水
创新实验：观察细叶蜈蚣草细胞的吸水和失水
观察葱段、萝卜丝的吸水和失水
七、实验教学过程
环节一：实验准备
课前进行实验分组，准备实验仪器材料并发放实验卡：
环节二：实验过程：
1.利用“心花怒放”魔术实验导入，引发学生兴趣；
2.展示成熟的植物细胞显微结构示意图，引出原生质层的概念；
3.提出问题，原生质层是否相当于一层半透膜？
4.进行实验：学生体验探究实验的一般过程。
实验中，学生制作临时装片，在数码显微镜下观察，可利用平板电脑进行拍照和录像来记录现象，教师利用主机监控每台平板的图像变化情况，将优秀作品同步示范；学生可使用“作业上交”功能提交作业，及时反馈。
学生在观察洋葱鳞片叶表皮细胞时，发现不能清晰观察原生质层！
图5 洋葱鳞片叶表皮细胞及失水情况
进而引导学生思考：通过更换实验材料来进行改进。
学生用自带的实验材料进行实验并观察，终发现细叶蜈蚣草叶片细胞发生质壁分离后，原生质层清晰可见，是较为理想的实验材料。
于是，全班同学以此为实验材料进行实验，在0.3g/mL蔗糖溶液中细叶蜈蚣草叶片细胞发生质壁分离后原生质层清晰可见，同时学生还发现，质壁之间有空隙。
图6 细叶蜈蚣草叶片细胞的质壁分离
在教师的引导下，学生很容易想到用墨水进行颜色标记。
经学生探究发现，蓝色、黑色因和底色相近，效果较差，在含红墨水的0.3g/mL蔗糖溶液中，观察的效果较好，可以清晰的看到三个不同颜色区域：无色、绿色、红色。无色区是细胞液，红色区是外界溶液透过细胞壁后所处位置，绿色区域外边界是细胞膜，内边界是液泡膜，再加上两膜之间的细胞质，就是我们所说的原生质层。
图7 浸在含红墨水的0.3g/mL蔗糖溶液中的细叶蜈蚣草叶片细胞
环节三：结果分析与交流
学生展示实验结果：当植物细胞在0.3g/mL蔗糖溶液中时，因外界溶液的浓度大于细胞液的浓度，水分从细胞液进入外界溶液中，植物细胞失水，发生质壁分离现象，能观察到植物细胞的细胞壁和原生质层分离开；接着，将该植物细胞浸泡在清水中，因外界溶液的浓度小于细胞液的浓度，水分从外界溶液进入细胞液中，植物细胞吸水，发生质壁分离复原现象。水分子能自由进出原生质层，但蔗糖分子不能。
结论：原生质层相当于一层半透膜。
环节四： 发现新问题，进行再探究
通过观察现象，引导学生分析原因，提出新问题：
植物细胞在高浓度蔗糖溶液中，发生质壁分离不复原，请同学们来分析原因？长时间质壁分离也会导致植物细胞失水死亡，怎样的状态才适宜植物的存活？能否找出溶液的某种浓度，使植物吸水和失水达到平衡？请同学们根据探究性实验的一般方法进行探究，完成实验卡任务）
学生设计、进行实验，记录现象并进行分析。
表1探索蔗糖溶液引起植物细胞发生质壁分离的最低浓度
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所选植物： |
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 |
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实验前观察的图像 |
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实验后观察的图像 |
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对水分的吸收情况 |
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质壁的位置变化 |
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该植物细胞液浓度大致范围 |
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学生展示探究方法、实验结果、得出实验结论:
有选了葱花为实验材料，经实验前后对比，分析得出葱花对水分的吸收情况，并推断原生质层和细胞壁的位置变化关系，从而得出葱花细胞细胞液浓度的大致范围。
除了葱花，还有以萝卜丝、洋葱鳞片叶表皮细胞、细叶蜈蚣草叶片细胞为实验材料的，分别从宏观和微观两个方面进行探究。
环节五：课堂小结
实验结果进行整理汇总，发现植物细胞在不同浓度的蔗糖溶液中吸水情况不同；相同浓度的蔗糖溶液中，不同植物细胞的吸水情况也不同。
表2探索蔗糖溶液引起植物细胞发生质壁分离的最低浓度
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实验材料 |
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 |
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葱花 |
- |
+ |
++ |
+++ |
++++ |
+++++ |
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萝卜丝 |
-- |
- |
+ |
++ |
+++ |
++++ |
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洋葱鳞片叶表皮细胞 |
-- |
- |
+ |
++ |
+++ |
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细叶蜈蚣草叶片细胞 |
-- |
- |
+ |
++ |
+++ |
++++ |
+表示质壁分离的程度-表示不发生质壁分离
比较蔗糖溶液引起不同植物细胞发生质壁分离的最低浓度，可以基本推断出不同植物细胞的细胞液浓度有所区别。在此，如果要确切地找出植物细胞液的浓度值，学生还需设计实验进一步探究。
图8 比较蔗糖溶液引起不同植物细胞发生质壁分离的最低浓度
环节六：学以致用
通过实验，联系生活，有学生提出希望能找到细胞液浓度足够大的某种植物来治理盐碱地，改善生态环境。
八、实验效果评价：
1.观察能力的提升：本节课通过对实验材料用具的创新，学生在观察中，去发现问题，不断改进，直到能更清晰直观的观察相关细胞结构，利于养成质疑、求实、创新的科学态度和精神。
2.操作能力的提升：通过实验，制作临时装片，切萝卜丝等环节，学生的动手能力，操作的能力得以提升。
3.探究性思维能力的提升：整个实验是按照探究性实验的一般方法设计，学生可以很好的体验探究的过程，最后，学以致用，设计实验进行探究。在这一系列的实验过程中，学会分析，学会思考，在思维和智慧上得到培养。
4.合作交流的能力的提升：学生通过合作、分享和表达，提升沟通和交流的能力。
作者姓名：易沭彤 单位：广西柳州市第一中学
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