《探究植物细胞的吸水与失水》创新实验教学设计

《探究植物细胞的吸水与失水》创新实验教学设计

徐忠文

齐齐哈尔市实验中学

实验目的：1.通过预习教材实验案例让学生深入理解探究性实验的内涵，能区分开探究性实验与验证性实验、鉴定类实验的区别；

2.根据第一课时已学的理论知识，学生在教材实验案例基础上提出新的探究问题，通过小组讨论与查阅资料，学生自己设计探究实验，准备实验材料、摸索与设计实验步骤，培养学生的科学思维和科学探究的核心素养；

3.通过课上同学合作动手操作，提出实验的注意事项，并能根据实验结果检验实验假设是否成立，进一步提出此实验在生产实践中的应用价值，培养学生的社会责任核心素养。

实验方法：问题化学习法、自主探究法、显微镜观察法

实验教学组织过程：

课前要求：预习教材实验《植物细胞的吸水和失水》，明确探究性实验的几个环节，并结合教材实验案例指导学生分别从"实验材料和实验试剂"两方面提出新的问题进行自主探究，并设计实验进行探究。课下与学生沟通，了解学生的思路与想法，确定三个可行的改进方案，分别是：将实验材料由紫色洋葱鳞片叶外表皮换成内表皮将实验试剂由0.3g/mL蔗糖换成NaCI将蔗糖浓度由0.3g/mL换成0.5g/mL。从而将学生分为三组，第一组：实验材料组，第二组：试剂种类组，第三组：试剂浓度组。小组内部讨论和网上查阅资料完善实验方案和过程，如第一组为了使实验现象更明显可以滴加红墨水，第二组确定了NaCI的浓度为0.1g/mL。

课上过程：学生分三组进行探究，首先每组派一名代表汇报本组提出的问题、作出的假设、设计的实验步骤以及预期的结果和结论。

学生根据教材提示总结实验操作注意事项：1.整个过程只需用低倍镜观察；2.滴加蔗糖溶液或NaCI溶液不可太多，一边滴加一边用吸水纸吸引，以免污染镜头；3.实验中主要观察中央液泡的大小、原生质层的位置和细胞的大小变化；4.每组实验要重复3次，以增加实验结果的准确性。

三组同时进行实验。在学生进行实验的过程中，教师用手机对准显微镜目镜，拍照记录实验结果，将照片传到电脑里，制作成PPT。在三组都已得出实验结果后，小组内部交流讨论，得出结论。然后每组派学生代表解释PPT中的图片，汇报实验结果（如下图）与得出的结论。

实验结论如下：

第一组：用洋葱鳞片叶内表皮配合红墨水做实验材料现象也很明显，且学生操作起来更容易，容易撕成单层细胞，避免撕取太厚细胞重叠或撕取太薄细胞被破坏紫色色素流出，而导致实验失败，所以可以用内表皮代替外表皮。

第二组：用0.1g/mLNaCI溶液和0.3g/mL蔗糖溶液都看到了明显的质壁分离和加水后的质壁分离复原现象，且0.1g/mLNaCI溶液并没有发生质壁分离的自动复原，推测可能是环境温度太低，吸收离子的速度慢，所以短时间内没有观察到此现象。另外，用NaCI不会污染镜头，不会把载玻片和载物台粘住，很容易清洗干净。所以，可以用0.1g/mLNaCI溶液代替0.3g/mL蔗糖溶液。

第三组：0.5g/mL蔗糖溶液的质壁分离现象明显，但细胞几乎不能发生质壁分离复原，说明此浓度已经导致细胞失水过多而失去了活性。所以，此实验不能用0.5g/mL蔗糖溶液代替0.3g/mL蔗糖溶液。

汇报结束后，学生可以大胆质疑，并提出进一步探究的问题。

实验创新与改进内容：

1.根据教材中提供的实验案例，进行拓展延伸，让学生自己提出问题、作出假设、自己设计实验、动手做实验、提出实验注意事项、观察实验现象、检验实验假设是否成立，整个过程都由学生主动完成，让学生真正体会到了什么是探究性实验，更让学生体会到生物学是一门实验学科。

2.将实验材料由紫色洋葱鳞片叶外表皮换成内表皮，实验材料更容易撕去。将无色透明的材料滴加红墨水作为参照物，使实验现象更明显。

3.尝试将实验试剂由蔗糖换成NaCI，可以避免蔗糖污染显微镜的物镜镜头和载物台，而且实验中并没有发生质壁分离自动复原现象。

4.比较了0.3g/mL蔗糖溶液和0.5g/mL蔗糖溶液的实验效果，让学生真正的理论联系实际：细胞一次性失水过多活性降低，不能恢复原状。

5.用手机对着目镜镜筒拍照，直接记录学生们的实验结果，并当堂课分享给大家，让学生们很有成就感，也能更直观的说明问题，得出结论。

6.学生在完成了教材实验案例的基础上又完成了实验的创新。