全章复习与测试教学设计模板

观察植物细胞的质壁分离和复原实验教学设计

高崇娟

鞍山市第二十四中学

一、实验目的：

1.学会观察植物细胞质壁分离与复原的方法. 2.了解植物细胞发生渗透作用的原理. 3.探究不同材料，不同试剂，不同浓度梯度试剂的细胞质壁分离与复原。

4.初步掌握设计实验的一般步骤，尝试设计实验。

二、材料用具：

紫色的洋葱鳞片叶，菠菜叶，刀片，镊子，滴管，载玻片，盖玻片，吸水纸，显微镜，0.1g/ml、0.3g/ml、0.5g/ml的蔗糖溶液，0.3g/ml KNO3溶液，1mol/L的醋酸溶液，清水。

三、方法步骤：

1.学生课前观看微视频

，内容如下：

①制作临时装片：用镊子撕取约0.5cm2紫色洋葱鳞片叶的外表皮，放入载玻片预先准备的水滴中，平展后盖上盖玻片。

②观察：在低倍镜下观察到紫色洋葱表皮细胞中紫色的大液泡，还可以看到原生质层与细胞壁紧贴在一起。

③滴加蔗糖溶液：从盖玻片的一侧滴入0.3g/ml的蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引，重复3-4次，使洋葱表皮细胞浸润在蔗糖溶液中。

④观察质壁分离现象：细胞中的液泡逐渐变小，颜色逐渐变深，原生质层开始与细胞壁分离，最后完全分离。

⑤观察质壁分离复原现象：在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引，重复3-4次，使洋葱表皮细胞浸润在清水中，观察质壁分离复原现象。

观看后，学生基本掌握了操作方法。

2.课上学生进行具体操作，观察现象，分析结果，得出结论。

实验表明：在细胞液的浓度低于外界溶液的浓度时，洋葱鳞片叶表皮细胞失水，发生质壁分离；在细胞液的浓度高于外界溶液的浓度时，洋葱鳞片叶表皮细胞吸水，出现质壁分离的细胞发生质壁分离复原。

表1实验结果记录表

中央大液泡的大小

原生质层的位置

原生质层紧贴细胞壁

原生质层脱离细胞壁

细胞的大小

正常大小

基本不变

基本不变

清水

很大

0.3 g/ml蔗糖溶变小

液

再滴清水

逐渐恢复原来大小

原生质层恢复原来位置

结论：细胞液和外界溶液通过原生质层发生了渗透作用；原生质层相当于一层半透膜。

细胞在高浓度溶液中失水细胞在低浓度溶液中吸水0.3g的蔗/ml糖溶液处理清水处理

图1 4.学生提出问题：

①为什么用0.3g/ml的蔗糖溶液，用其他浓度的会如何？

②为什么用紫色洋葱，其他的材料不行吗？

③不用蔗糖溶液，用葡萄糖溶液、盐水、硝酸钾溶液、结果会怎样？……

5.学生做出假设，陈述实验设计方案，其他同学提出方案中的疑点，小组成员给予解疑或进行修改实验设计，以小组为单位。并派代表展示

6.进行实验，分析结果，得出结论，与其它小组分享，引导学生对实验结果与预期对比，得出正确结论。

①用0.1g/ml、0.3g/ml 、0.5g/ml的三种不同浓度的蔗糖溶液重复该实验。分小组进行探究，得到的结果见表2。 表2不同蔗糖溶液下的实验结果

蔗糖溶液

质壁分离程度

复原状况

说明

结论

0．1g/ml 轻微分离

发生复原

细胞存活

不宜选用

0．3g/ml 明显分离

发生复原

细胞存活

宜选用

0．5g/ml 明显分离

不复原

细胞死亡

不能选用

0．1g/ml蔗糖 0．3g/ml蔗糖 0．5g/ml蔗糖

教师引导学生讨论：为什么前两种情况下可以发生质壁分离复原，而后一种情况下不能呢？

小组通过讨论，分析得知：由于后者浓度过高，导致细胞失水过多而死亡，从而不能复原；而前两者由于浓度不足以使细胞失水过多，仍然存活。由此可知，只有活细胞才能通过渗透作用进行吸水和失水。为了清楚地观察质壁分离与复原现象，不能采用0.5g/ml的蔗糖溶液，而0.1g/ml的溶液分离现象不明显，且用时太长，所以最好选用0.3g/ml的蔗糖溶液来观察植物细胞质壁分离现象。

②用绿色植物的叶肉细胞代替紫色洋葱的外表皮细胞，重复该探究实验，进而寻找更多的实验材料。

实验步骤相同，只是用菠菜的叶肉细胞代替紫色洋葱的外表皮细胞，由于菠菜叶肉细胞质中含有叶绿体，呈绿色，在失水的状态下，可以清楚地看到质壁分离现象。分小组探究在0.1g/ml、0.3g/ml、0.5g/ml、三种蔗糖溶液浓度下菠菜叶肉细胞质壁分离的状态。结果与前一个实验类似，同时也可以比较在同一浓度下，采用不同的材料时质壁分离的差异，说明了不同材料细胞液的浓度存在一定的差异。

图2菠菜叶肉细胞和洋葱表皮细胞质壁分离的比较

③用0.3 g/ml的KN03溶液代替0.3g/ml的蔗糖溶液，观察结果。

在0.3g/ml蔗糖溶液中，植物细胞发生质壁分离，但如果不用清水处理不发生质壁分离复原。但在0.3g/ml的KNO3溶液中，植物细胞质壁分离后会发生自动复原的现象。教师引导学生分析其中的原因。（原因是植物细胞能通过主动运输吸收钾离子、硝酸根离子进入细胞液，使细胞液浓度升高，细胞吸水，质壁分离后自动复原。）

④教师继续引导学生分析：若使用质量浓度为1mol/L的醋酸溶液代替蔗糖

溶液，又会出现什么结果呢？（细胞不发生质壁分离及复原现象。因为醋酸能杀死细胞，使原生质层失去选择透过性）

7.课后延伸，进一步探究：由于时间有限，学生的好多想法没有一一去探究，今后进一步探究的问题如下：

①为什么要用洋葱做实验材料呢？刺激眼鼻，味太大。有没有其他更好的材料代替呢？（如：黑藻、水绵）

②多大浓度的KNO3溶液都能使洋葱鳞片叶外表皮细胞发生自动复原吗？用盐水代替KNO3溶液不可以吗？

③通过设置一定浓度梯度的溶液，探究植物细胞细胞液的浓度，用于农业生产实践。如施肥的浓度等

四、实验的创新（改进）点

实验创新点：

1.撕取洋葱外表皮是本实验最难的一点。取一块洋葱鳞片叶，然后轻轻掰成两块，在这两半之间会留下一层表皮，取下即可。简单实用可操作。

2.探究紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离和复原的最佳蔗糖溶液浓度。

3.探究洋葱鳞片叶外表皮细胞在0.3g/mlKNO3溶液中，发生质壁分离自动复原。

4. 用菠菜的叶肉细胞代替紫色洋葱的外表皮细胞，观察质壁分离和复原的现象。

实验不足与改进：

1．给学生提供的溶液不足，如提供：生理盐水、高浓度的硝酸钾、胭脂红溶液等。

2．实验材料种类少：如提供：水绵、黑藻等。

3．在探究实验过程中，如果有数码显微镜的支持，实验效果和效率会大大增加。

4.在实验的过程中学生发现洋葱的内表皮容易取，想用无色的洋葱内表皮细胞代替紫色洋葱的外表皮细胞，且在外界溶液中滴加胭脂红溶液对其染色，再观察实验的结果。

5.增加一组用开水烫过的洋葱鳞片叶做实验材料，观察实验结果。可充分说明发生质壁分离和复原的细胞是植物的活细胞。

6.增加一组用洋葱根尖细胞做实验材料。说明发生质壁分离和复原的细胞需要有大液泡。

五、教学反思

本节实验课“观察植物细胞的质壁分离与复原”是现行高中必修教材中学生必做的实验之一。培养了学生对实验原理、现象和结果的分析能力，提高了学生的实验操作能力、观察分析能力，达到了提高学生生物科学素养的目的，同时激发了学生的想象力和创造力，生成了很多值得探究的实验内容。

增加了学生自主探究的内容——不同浓度的试剂对同一种植物材料失水和吸水的影响、不同试剂对同一种植物材料失水和吸水的影响；用菠菜的叶肉细胞代替紫色洋葱外表皮细胞、用质量浓度为0.3g/ml的KNO3溶液和1mol/L的醋酸溶液代替蔗糖溶液探究对植物细胞质壁分离与复原的影响。分组讨论得出（选定不同浓度的蔗糖溶液，分别进行质壁分离和复原实验）可行的实验设计。

但在实验过程中还存在着以下一些问题。 1.学生对显微镜的使用不熟练，特别是动手能力差的同学，拿着显微镜不知

如何进行。所以在做此实验之前应该引导学生回忆显微镜的使用。 2.有的同学取材部位不恰当：有的取的是紫色洋葱的内表皮，有的虽然取的是外表皮但没有选取最紫的部位。 3.制作临时装片有困难。

4.取清水的滴管和取蔗糖溶液的滴管混淆影响实验效果

5.实验时间用的较长，影响小组展示和交流等。 在这节实验课中，我对质壁分离实验有了更多新的收获。比如，习题中说0.5g/ml蔗糖溶液会使细胞失活，而不能进行质壁分离的复原。事实是，可以更快地看到分离现象，短时间居然能顺利复原，并没有马上失活。实验中还发现，0.3g/mlKNO3溶液是过饱和溶液，溶液中有明显结晶。我认为：实验探究让教师在成就学生的同时也成就了自己，实验无止境，探究促成长。

第三部分：指导教师点评（500字以内）

在本实验教学探究中，达到了实验的教学目标，学生学会了观察植物细胞质壁分离和复原的方法、现象，理解了其原理，通过探究实验活动，学生质疑、合作、探究的精神得到充分发展，初步掌握探究实验的一般方法，并在此基础上进行了拓展。培养了探究的兴趣和实事求是的科学态度。锻炼了思维，提高了观察能力，动手能力，实践创新能力。学生体验到了学习的乐趣，成功的喜悦。整个教学中，学生自主、合作、探究贯穿始终，学生大胆想象，积极思考，积极动手实践，充分体现了学生是学习的主体。确实生成了许多新的问题，学生的思维真得动起来了，理论联系实际，增强了理性思维能力、探究意识和社会责任感。