实验教学设计
探究植物细胞的吸水和失水
一、教材分析
本内容是人教版生物必修一《物质跨膜运输的实例》中的实验，这是必修部分第一个探究实验，是倡导探究性学习、发展探究水平的良好素材。与以往旧教材中的实验 “观察植物细胞的质壁分离和复原”内容相近，却又有重要区别。以往教材中这项实验重在知识的验证和实验的操作，本节的这项探究，则是它是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，细胞壁对水分子进出细胞有没有影响等问题的答案。要求学生能够提出问题，作出假设，体验实验的科学方法和思维过程并在此过程中理解到细胞吸水和失水的外因、内因及膜具有选择透过性，为以后的物质跨膜运输、光合作用、呼吸作用中水的作用打下基础。
因为这是必修课中的第一个“探究”，学生在如何提出问题、作出假设和设计实验等环节都还缺乏训练，教材在这些环节都提供了指导和参考案例。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，再实行探究就存有可能。所以可将教材实行重新处理，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实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使用所掌握的知识实行探究实验，把探究放到课的后半部分。
二、教学目标 1、知识目标：
(1)了解植物细胞发生细胞质壁分离和复原的基本过程； (2)理解植物细胞发生吸水和失水的原理和条件。 2、水平目标：
（1）学会观察植物细胞质壁分离和复原的方法；
（2）培养学生“提出问题，作出假设”的科学探究水平；
（3）尝试设计实验方案，能独立完成植物细胞质壁分离及复原实验。 3、情感、态度和价值观目标： （1）领悟科学探究思想方法，体验探究活动的成功感，增强学科兴趣和自信心； （2）培养学生尊重科学、事实求是的学风和合作交往水平。
三、教学重点和难点 (1)重点
①学会观察植物细胞质壁分离与复原的方法。
②尝试提出问题，作出假设——体验科学探究的过程。 (2)难点
如何提出问题和作出假设。
四、教学方法
层进设问法、类比推理教学法、自主合作探究法
五、教学资源(实验器材)
紫色洋葱鳞片叶，马铃薯、刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜，小烧杯、含有卵壳的蛋壳、浓盐水、清水、0.3g/mL蔗糖溶液、0.5g/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
六、教学过程
1、教学设计：引导式探究→自主性探究 教学内容 教学活动设计 教学目的 课前准备 卵壳膜渗透作用实验 创设问题情境 导入新课 要求学生说明水从烧杯进入卵壳膜原因 培养学生发现问题的水平 提出问题 引导学生分析成熟植物细胞是不是也有此现象 培养学生分析问题的水平 作出假设 分析实验 根据上述现象，分析出实验原理 培养学生分析问题的水平 操作实验 要求学生根据实验原理，探究实验本质，并完成培养学生的操作水平和创新意识 证明假设 实验 观察现象 学生根据实验现象，分析讨论实验结果，得出结培养学生的观察水平和分析水平 得出结论 论 将对比实验与自主性探究实验相结合，得出结论 培养学生的分析问题水平和应用解决问题 知识水平 2、教学过程 2.1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？ 2.2 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。不过水是无色的，怎样知道有无水分进出细胞？
因为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，因为课堂时间的限制，往往达不到教学目的。
2.3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。
2.4学生动手，实行基本实验，展示结果
为了比较容易撕取洋葱表皮，在上课前，能够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，并与之前实行比较，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，能够把个别学生实验结果搬到讲台体现，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】学生能够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P62表上
【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。
2.5 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
教师就能够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。
探究植物细胞的吸水和失水
