4.1《探究植物细胞的吸水和失水》实验教学设计-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学教学设计聚焦植物细胞吸水和失水原理，以海水稻与普通水稻在盐碱地生长差异导入，联系渗透作用及动物细胞吸水知识，引导提出问题构建学习支架。 以海水稻情境贯穿，学生自主设计实验（如材料选择、对照设置）、动手操作，分析质壁分离及复原现象，体现科学探究与科学思维，联系生活应用培养社会责任，提升学生探究能力，为教师提供情境教学范例。

《探究植物细胞的吸水和失水》实验教学设计 一、学习目标 1.通过探究“植物细胞的吸水和失水”，说明水分子进出细胞的原理，阐释原生质层的选择透过性与质壁分离及其复原的关系。（生命观念） 2.基于探究水进出植物细胞的原理这一实验，体验科学探究的一般过程，提高动手操作能力和设计实验的能力，并能运用到其他类似的科学探究活动中。（科学思维、科学探究） 3.能够运用物质跨膜运输的知识，解释海水稻生存的原理以及生活中常见的生物学现象，分析和解决诸如蔬菜腌制、合理施肥等实践问题。（社会责任） 二、教学重难点 教学重点： 观察和探究细胞质壁分离和复原现象，进一步理解渗透作用的原理和应用。 教学难点： 实验方案的设计及实验结果的分析。 3、 实验原理 当外界溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞就会失水，由于成熟的植物细胞原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性，会发生质壁分离现象。当外界溶液小于细胞液的浓度时，细胞会吸水，出现质壁分离的复原。 四、实验材料和试剂用具 实验材料：新鲜的紫色洋葱 实验器具：烧杯若干，量筒，滴管刀片，尖头镊子，滴管，载玻片，盖玻片，显微镜，吸水纸、电子称。 实验试剂：蒸馏水，质量浓度为0．3 g/mL的蔗糖溶液，。 五、实验教学过程 课堂设计流程：本节课以海水稻为情境，贯穿整节课，理解海水稻能够在 盐碱地生长的基本原理。 （1） 问题导入 农业生产的实际问题：盐碱地被称为不毛之地，我国盐碱地有十亿亩，而其中可以种植水稻的将近两亿亩。但普通水稻出现了”烧苗”现象而海水稻在盐碱地正常生长。这是什么原因呢？通过与袁隆平的时空对话引入主题了解海水稻的推广对农业、经济、环境的意义，引出本节课主题探究植物细胞的吸水和失水。 （2） 新知构建：实验探究， 1. 提出问题与作出假设 提出问题：结合导入情境和上节课渗透作用，动物细胞的吸水的失水已被证明为渗透作用，引导学生提出核心问题：①植物细胞是通过渗透作用吸水和失水吗？如果是渗透作用，需要满足什么条件？②与动物细胞类比，植物细胞中谁相当于半透膜？ 作出假设：组织学生结合已有知识（如动物细胞的渗透吸水和失水）讨论，通过对植物细胞结构的分析引导学生共同作出假设：①植物细胞通过渗透作用吸水和失水；②植物细胞的原生质层相当于半透膜； 2. 设计实验 教师引导学生围绕假设设计实验，思考以下问题并展开讨论： 怎样使植物细胞发生失水和吸水现象？（通过改变外界溶液浓度，如使用不同浓度蔗糖溶液和清水） 选取的植物材料应具备什么特点？（活的成熟植物细胞，有大液泡，便于观察；如紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，液泡含紫色色素，现象明显黑藻，原生质层为绿色，水稻根吸水失水，但是根部没有颜色如何解决？利用细胞壁的全透性在溶液中添加墨水） 如何判断植物细胞发生了失水或吸水？（通过观察液泡大小、液泡颜色、原生质层位置、细胞大小的变化，失水吸水时对应的变化。 植物材料是先放在外界溶液中，还是先观察呢？ 如何将植物细胞置于外界溶液中？ 实验应进行几次观察？如何设置对照？（至少 3 次观察：实验前、滴加蔗糖溶液后、滴加清水后；采用自身对照，实验前后对比） 师生共同梳理实验思路，确定实验步骤：制作临时装片（取紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞）→显微镜观察（记录初始状态）→滴加 0.3g/mL 蔗糖溶液→显微镜观察（记录失水现象）→滴加清水→显微镜观察（记录吸水现象）。 3. 进行实验 学生分组进行实验，教师巡视指导，提醒学生注意实验操作规范（如制作临时装片时避免产生气泡、显微镜的正确使用、滴加溶液时用吸水纸吸引等），并记录实验现象（填写下表）。 微观现象 蔗糖溶液 清水 中央液泡的大小，颜色 原生质层的位置 细胞的大小 4. 交流分析与得出结论（8 分钟） 交流分析：通过投屏各小组展示实验现象，分享实验记录。教师引导学生分析现象：滴加蔗糖溶液后，液泡变小、颜色加深、原生质层与细胞壁分离（质壁分离），说明细胞失水，分析质壁分离的内因和外因；滴加清水后，液泡恢复、颜色变浅、原生质层恢复原位（质壁分离复原），说明细胞吸水。同时，强调失水时紫色色素未渗出，证明原生质层具有选择透过性，相当于半透膜。分析实验特殊现象。 得出结论：师生共同总结结论：①植物细胞的原生质层（细胞膜、细胞质、液泡膜）相当于一层半透膜；②当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水（质壁分离）；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水（质壁分离复原） （3） 拓展探究与应用 洋葱外表皮细胞放在不同溶液中现象不同分析探究一 拓展探究一：同种类植物细胞在不同浓度蔗糖溶液中的吸水和失水情况。展示 0.1g/mL、0.2g/mL、0.3g/mL、0.4g/mL、0.5g/mL 蔗糖溶液处理紫色洋葱外表皮细胞的实验现象，引导学生分析：低浓度蔗糖溶液（如 0.1g/mL、0.2g/mL）中，细胞可能不发生质壁分离或分离不明显；0.3g/mL 蔗糖溶液中，质壁分离明显；实验表明当外界溶液浓度大于细胞液浓度时细胞失水，发生质壁分离，浓度差越大质壁分离成都越强，吸水能力越强？那以上结论是否正确呢？通过模拟实验证明高浓度蔗糖溶液（如0.5g/mL）中，细胞发生质壁分离后可能无法复原（细胞失水过多死亡），例如腌制泡菜，还有普通水稻在盐碱地中烧苗。 拓展探究二：不同种类植物细胞在等质量浓度不同溶液中的吸水和失水情况。海水稻和普通水稻在同一片盐碱地为何生长情况不同，说明不同植物细胞的细胞液浓度存在差异，进一步分析海水稻与普通水稻的差异，分析海水稻如何在盐碱地中吸水，有可能把外界物质运输到细胞内了，展示海水稻耐盐机制图。 再此基础上结合图形分析质壁分离自动复原的原因。 生活应用：西红柿拌白糖，醒花等。 （4） 练习 游戏练习巩固知识 播放袁隆平院士的祝福，教师总结本节课引导学生说出海水稻的耐盐机制，将外界物质运输到细胞内是细胞液浓度大于外界溶液，从而吸水，这里原生质充当半透膜。 请记住袁隆平先生的这些祝福，做一个向下扎根向上生长的好种子，既有科研精神此也有家国情怀，像海水稻一样在逆境中仍然可以生长并改变环境。 6、 作业 寻找生活中植物失水和吸水现象并加以解释。思考改进实验换用其他溶液会出现什么现象，有没有其他方法验证植物细胞的吸水和失水。 七、教学反思 本节课以海水稻和普通水稻在盐碱地生长为情境，贯穿整节课。主要分为三个环节，一是从宏观和微观两个角度让学生明确植物细胞的吸水和失水现象；二验证外界溶度过高真的会导致细胞死亡；三是通过实验探究，探究海水稻的耐盐机制。这样的课堂情境大大激发了学生的学习兴趣，同时也将质壁分离以及质壁分离后的复原现象等重点知识串联起来，有助于学生的深度学习。本节课教师大胆放手，提出问题后让学生通过小组成员的交流合作，亲历实验设计、实验操作等过程，通过观察、动手、动脑等活动，提升了学生应用知识的能力，锻炼了学生的批判性思维，同时也培养了学生的创新精神。 由于时间的限制，在实验的表达和交流环节处理的有些仓促，某些教学环节有待进一步改进。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $