4.1探究植物细胞的吸水和失水实验 说课 2023—2024学年高一上学期生物 人教版必修1

高中生物人教版必修 1 第 4 章第 1 节：探究植物细胞的吸水和失水实验说课 一 、 使用教材 《探究植物细胞的吸水和失水》选自高中生物学人教版必修 1 第 4 章第 1 节“ 被动运输 ”，授课学生为 高一学生 。 二 、 实验器材 本节实验课主要将用到以下器材： 显微镜 、物镜测微尺 、电子目镜 、盖玻片 、载玻片 、刀片 、镊子 、 培养皿 、吸水纸 、烧杯 、0.3g/ml 蔗糖溶液 、蒸馏水 、0.5%NaCl 溶液 、1%NaCl 溶液 、1 .5%NaCl 溶液 、 2%NaCl 溶液 、10%葡萄糖溶液 、红墨水 、洋葱鳞片叶 、蜈蚣草 、番茄 、茄子等常见植物 。 三 、 实验创新要点 （ 一） 材料 除洋葱鳞片叶，还将提供蜈蚣草 、茄子 、番茄等常见植物及细胞图如图 1 。蜈蚣草叶片背面表皮细胞较 洋葱鳞片叶外表皮细胞 ，质壁分离现象更明显 ，番茄与茄子取材不易 ，但也能观察到质壁分离现象 。 图 1 常见植物及其细胞图 （ 二） 溶液 除蔗糖溶液，还提供 NaCl 溶液 、葡萄糖溶液 、红墨水供学生选择，在后续实验中发现洋葱鳞片叶外表 皮细胞在 NaCl 溶液中质壁分离现象比在蔗糖溶液中速度更快 ，现象更明显 。 （ 三） 器材 一是将载玻片改为物镜测微尺，测量细胞大小，如图 2，对实验进行定量研究，同时通过对数据的分析， 学生能易理解质壁分离的内因；二是将目镜改为电子目镜，如图 3，可连接电脑，实时传输实验现象，并可 及时截图 、录像 ，保留实验结果 。 图 2 物镜测微尺及显微镜中观察到细胞图 图 3 电子目镜图 （ 四） STEM 理念 在教学过程中融入 STEM 理念 ，让学生在探究过程中 ，运用生物学知识 ，理解植物细胞的生命现象 ， 使用显微镜观察 ，提升实验操作能力 ，借助物镜测微尺测量 ，进行数据分析， 培养学生跨学科意识 ，提高 解决问题的能力 。 四 、 实验原理与实验设计思路 （ 一） 实验原理 由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由透过，某些溶质分子不能透过 。外界溶液浓度>细胞 液浓度时，细胞会失水，可观察到植物细胞的质壁分离现象；当外界溶液浓度<细胞液浓度时，细胞会吸水 。 （ 二） 实验设计思路 本节实验分为验证实验和探究实验两个部分， 学生在完成洋葱鳞片叶外表皮细胞在 0.3g/ml 蔗糖溶液 中的质壁分离及复原实验后 ，再探究不同植物细胞在同一溶液（ NaCl 溶液或葡萄糖溶液） 中的质壁分离和 同一植物细胞在不同浓度 NaCl 溶液中的质壁分离实验 。 （ 三） 实验方法 显微镜观察法 。 五 、 实验教学目标 根据课程标准要求 ，结合本节教材内容和学生学情分析 ，确定了以下教学目标： （ 一） 生命观念 观察植物细胞的吸水和失水现象， 阐明水分子进出细胞的原理 ，建构被动运输的概念， 阐释原生质层 的选择透过性与质壁分离及其复原的关系 ，构建结构功能观 。 （ 二） 科学探究 通过探究比较多种植物细胞在不同溶液中质壁分离及其复原现象 ，体会科学探究的一般过程 ，培养学 生实验探究能力以及观察 、总结 、分析问题的能力 。 （ 三） 科学思维 学生基于所观察到的实验现象 ，运用归纳与概括方法 ，用实验数据解释植物细胞吸水和失水的生命现 象 。 （ 四） 社会责任 学以致用 ，运用生物学原理解决“ 植物烧苗 ”、解释泡菜腌制等现实为题 ，培养社会责任意识 。 六 、 实验教学内容 （ 1 ）验证洋葱鳞片叶外表皮细胞在 0.3g/ml 蔗糖溶液中的质壁分离及复原实验 （ 2）分组探究不同植物细胞在同一溶液中的质壁分离 ( 教学环节 ) ( 创设情境 问题激趣 )（ 3）分组探究洋葱表皮细胞（ 或其他植物细胞）在不同浓度 NaCl 溶液中的质壁分离 七 、 实验教学过程 教学内容组织 【导入】 播放“ 葱段“ 在清水中盛开实验 ，如图 4， 吸引学生注意 。 图 4 葱段清水中怒放图 提出问题： 为什么会出现这样的现象？学生回答后 ，教师点题 ，这是植物吸水导 致的 。 【基础实验】 教师演示洋葱外表皮细胞的质壁分离与复原实验 ，如图 5 ，在演示过程中讲解该 ( 活动探究 ) 实验的注意事项 。 图 5 教师演示洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离及其复原实验 从宏观过渡到微观 ，演示实验后， 学生分组进行基础实验操作 ，再由教师提问： 在这个实验中你发现了什么问题？ 引出本节课的重点：对植物细胞吸水和失水的拓展 探究 。小组讨论发言 。 【活动探究】 对学生的问题进行整理 ，发现集中在以下两个方面： ① 观察植物细胞的质壁分离只能用洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？其他的植物细 胞是否可行？ ② 如果选用其他溶液是否也会出现相同的现象？ 根据学生提出问题情况 ，全班分为两个大组 ，提供相应的实验材料和溶液分组展 开探究 。 学生进行实验前， 带领学生回顾科学探究的一般流程：：提出问题——作出假设 ——设计实验——进行实验——分析结果 ，得出结论——表达交流——进一步探究 。 学生探究过程中提出相关问题：①材料选择活细胞还是死细胞？ ②选择洋葱鳞片 叶外表皮还是内表皮， 为什么？ ③观察对象是什么？ ④设计实验方案应遵循哪些原 则？ ⑤实验变量如何控制和测量？ ⑥操作中需要注意哪些事项等？ 【设计意图】 以问题串的形式 ，逐步推进学生的探究过程， 引导学生设计实验方案 ，指导学生 完成探究，既是让学生体会科学探究的一般过程，又能在此过程培养学生的科学思维， 助力学生对“ 被动运输“ 核心概念的理解与应用 ，突破教学难点 。 【拓展探究】 在观察到质壁分离现象后， 学生有了感性认识 ，接着学生进行定量研究 。利用物 ( 结果分析与交流 ) 镜测微尺 ，将细胞原长记录为 A ，质壁分离后原生质层长度为 B， B/A 可表示质壁分 离程度，测量相关数据，填写表 1 和表 2，并转化为柱形图，直观对比不同实验材料， 或同一材料在不同溶液中质壁分离情况 。 表 1 不同植物细胞在同一溶液中质壁分离情况 洋葱外表皮细胞 蜈蚣草细胞 番茄细胞 茄子表皮细胞 时间 A B B/A A B B/A A B B/A A B B/A 0S 30S 60S 90S 120S 150S 180S 表 2 不同浓度 NaCl 溶液植物细胞质壁分离程度随时间变化情况 0.5%NaCl 1%NaCl 1 .5%NaCl 2%lNaCl 时间 A B B/A A B B/A A B B/A A B B/A 0S 30S 60S 90S 120S 150S 180S 实验过程中教师要时刻关注学生情况 ，及时给予指导和修正 。 【结果分析与交流】 小组展示实验结果如图 6 和图 7 ，并得出结论 ，表达交流 图 6 学生一展示实验结果图 ( 归纳提升 ) ( 应用迁移 ) 图 7 学生二展示实验结果图 【设计意图】 学生对实验数据的分析与处理，有利于培养学生跨学科思维，融入了STEM 教育 理念 。 再根据学生分享结果 ，可提出以下问题供学生进一步思考：如为什么不同的植物 细胞在同一外界溶液中质壁分离情况不同？为什么洋葱细胞在 0.5%的 NaCl 溶液中 不发生质壁分离？什么条件下植物细胞才能发生质壁分离等？ 【设计意图】 这些问题的提出与解决 ，可引发学生深层次的思考 ，有利于解决教学重点 。 学生解决这些问题后可再提问：你们做的实验能否说明细胞壁具有全透性？小组 进一步探究：利用红墨水证明植物细胞壁具有全透性， 而原生质层具有选择透过性 。 【归纳提升】 实验完成后组织学生归纳植物细胞发生质壁分离的条件与原因 ，初步建构被动运 输的概念， 完成知识的归纳与提升 。 【应用】 学生应用本节所学知识 ，理解植物细胞吸水和失水的原理 ，进而解释“ 泡菜腌制 出水 ”的原因 ，并阐明课前播放的“ 葱段怒放 ”的实验原理 ，如图 8 。 图 8 葱段怒放图 【迁移】 思考如果生活中植物“ 烧苗 ”应如何处理 ，培养学生的社会责任素养， 完成知识 的迁移 。 八 、 实验效果评价 本实验电子目镜 、物镜测微尺的使用， 既可增强实验现象 ，又对教材实验进行定量拓展研究 ，有效培 养了学生的动手能力和发现问题及解决问题的能力 ，融入 STEM 理念 ，培养学生的跨学科意识 。同时通过 学生完整的自主探究活动让学生学会了科学探究的一般方法和基本操作技能 ，层层设问 ，建构概念 ，提升 科学思维能力 。但在整个教学过程中也发现有的学生实验技能有待提高， 实验内容较多 ，教学过程显得较 为紧凑 。 学科网（北京）股份有限公司 $$