“探究植物细胞的吸水和失水”教学设计及分析
合肥六中生物组 张清华
(一) 教学目标
（1）知识性目标：观察植物细胞吸水和失水现象，阐明其原理
（2）技能性目标：尝试提出问题，作出假设
（3）情感态度价值观：体验探究的一般过程，培养良好的探究性学习思维方法
(二) 教学重难点
重点：尝试提出问题，作出假设，设计实验，验证假设
难点：通过观察发现问题、提出问题
由于知识结构以及思维方法的限制，学生对生活现象的观察、思考，以及进一步提出问题、作出假设、设计实验等方面会有一定的难度。因而我将其列为本节教学内容的难点。 (三) 学生分析
高中阶段学生具备一定的知识水平，思维能力、学习能力也得到一定的发展。但在实验技能方面还相当欠缺，发现问题、分析问题、解决问题的探究思维还不成熟。
(四) 教学策略
针对学生现有的水平，在教学过程中以问题驱动式展开探究，通过一个个有层次的问题串，由浅到深一步步启发，从而激发学生的学习兴趣，诱导学生的探究思维，使学生主动思考，独立自主地进行探究。
(五) 教学方法
层进设问法 讨论法 探究法
层进设问法：使学生容易开展科学探究，这也符合学生的认知规律。在探究过程中，让学生参与讨论。这样，既深化知识，又训练了学生的表达能力、交流能力，培养了学生合作学习的能力。
选用探究法教学适宜开展教学，能充分训练学生的观察能力、分析能力和创造性思维。 讨论法：本节课以自主探究为主要学习方式，学生通过科学探究体验、获得知识技能，培养能力。故采用讨论学习法，发现性学习法。
(六) 教学实施的程序
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
创设情境：
首先讨论一些生活中常见的现象,如在盛有黄瓜条的盘里加盐发现水增多了,再过一段时间黄瓜条变软了， 集市卖菜的人洒水能保鲜蔬菜;萎蔫的黄瓜泡在清水里会变得硬挺，课件展示：农作物施肥过多，会造成“烧苗”等。
学生针对这些常见的现象很容易会想到植物细胞能吸水和失水了,在此基础上启发学生： 根据你观察的现象能提出什么问题？
“植物细胞怎么吸水和失水?”
“植物细胞在什么条件下吸水和失水?”
设计目的：
创设情景，给学生提出问题的机会。从身边的生活现象进行科学探究，注重与现实生活的联系，符合认知的一般规律。
请同学们思考：
“植物细胞的吸水和失水与动物细胞有何异同?”
点拨学生对比动物植物细胞结构的异同，开展红细胞吸水和失水条件与植物细胞吸水和失水条件讨论。
学生讨论得出：
红细胞吸水会涨破，植物细胞吸水不会涨破。原因是动物细胞与植物细胞结构不同，植物细胞有细胞壁和大液泡，动物细胞不具有。
设计目的：
刺激回忆，巩固旧知识，训练学生综合思维 。
请同学们思考：
为什么植物细胞有细胞壁和大液泡，植物细胞吸水就不会涨破？
引导学生看书分析、讨论，由学生得出：
植物细胞的细胞膜、液泡膜以及两次层膜之间的物质构成植物细胞的原生质层。植物细胞的原生质层相当于一种半透膜。原生质层伸缩性大，植物细胞的细胞壁是全透性的，伸缩
性小。
请同学们思考：
1. 如何验证植物细胞的原生质层是一种半透膜？解决该问题时，你作出什么样的假设? 引导学生分析、讨论。
学生会提出多个假设，引导学生讨论问题的价值性、合理性。
2. 解决该问题时，你设计的实验名称是什么?
针对学生给出的多个名称，引导学生讨论作出最具合理性的名称是：
探究植物细胞如何吸水和失水
3. 你实验的实预期是什么?
（1）洋葱鳞片叶外表皮细胞能够发生质壁分离和复原，则说明植物细胞的原生质层是一种半透膜。
（2）洋葱鳞片叶外表皮细胞不能够发生质壁分离和复原，则说明植物细胞的原生质层不是一种半透膜。
设计目的：
培养学生分析问题的能力、提出问题的能力。
讨论如何设计实验：
材料呈现：紫色洋葱鳞片叶的外表皮、白色洋葱鳞片叶的外表皮、洋葱根尖、菠菜叶、水绵 、 干燥的红枫叶； 0.1g/mL的蔗糖溶液、 0.3g/ml的蔗糖溶液、0.5g/ml的蔗糖溶液；清水；0.9%NaCL溶液; 酒精。显微镜。
1、应选择哪些材料进行实验呢？
启发学生依据给出的实验材料讨论如下问题：
（1）材料选活细胞还是死细胞？
（2）材料选洋葱鳞片叶的外表皮还是洋葱根尖？
（3）材料选紫色洋葱鳞片叶的外表皮还是白色洋葱鳞片叶的外表皮？
创设比较：如部分同学做活细胞、部分做死的表皮；部分同学做根尖分生区细胞、部分做洋葱鳞片叶的外表皮；部分同学做紫色洋葱鳞片叶的外表皮，部分同学做白色洋葱鳞片叶的外表皮。
在比较中得出本实验材料选择的要求是:
（1）材料必须是完整的活细胞 。
（2）材料必须是成熟植物细胞，成熟植物细胞中才有较大的液泡。
（3）材料选紫色洋葱鳞片叶的外表皮，细胞液中带有色素,最好带红色或紫色的花青素。并分析白色的材料有何缺点。
2、用什么试剂可以达到细胞失水、吸水的效果 ？
学生分析得出：蔗糖溶液， 清水
老师强调：用蔗糖溶液做质壁分离剂对细胞无毒害作用。
用哪种浓度蔗糖溶液最好？
引导学生回忆哺乳动物红细胞制备细胞膜的实验 ，通过设计不同浓度蔗糖溶液的对照实验来探究确定0.3g/ml的蔗糖溶液最好。
3、用什么方法观察实验现象？
学生思考并得出：制作临时装片，用显微镜观察。
4、观察的对象是什么？将会看到什么现象呢？
学生讨论得出：洋葱鳞片叶外表皮细胞。
洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离、洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离复原 老师介绍自身对照实验:
自身对照实验是指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离和复原实验，就是典型的自身对照。自身对照，方法简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。
设计目的：
以问题串的形式引导学生进行思维探究，让学生体验设计实验的方法步骤。训练学生分析问题的能力。
5、学生设计实验
先组内讨论，再组间交流，指导学生确定最佳实验方案
6、组织学生分组实验，两个学生一组，分28个小组进行实验
强调探究过程中应注意的问题:
(1)取材的厚薄是实验成功的关键。（让学生比较，再探究！）
表皮撕取太薄,容易撕破液泡,色素外溢,只能观察到细胞壁,无法进行质壁分离实验;表皮撕取太厚,细胞层数重叠,不方便观察,并且分离试剂渗入到细胞中需要较长时间,细胞发生质壁分离速度慢。只有表皮细胞撕得恰如其分,实验效果才能既好又快。因此在撕取表皮时可以多取几次,选择较好的一块进行观察。
(2)“引流法”时不要移动装片。
用引流的方法,从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液(或清水),在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引,重复三次。在引流的过程中移动了装片就会影响到对特定细胞的观察。
(3)在观察时选择低倍镜即可。
观察时要善于移动装片,选择材料中只有一层细胞又带色素的部位进行观察。
(4)观察的对象。
主要注意这几个方面:液泡大小和颜色的变化;原生质层与细胞壁的位置
７、分析结果，得出结论
学生代表汇报实验结果，引导学生对实验结果与预期对比，得出正确结论 。
８、表达交流
组织学生组间交流，体验实验成败。将探究的问题、过程、结果和结论与其他同学交流，并解决个别质疑问题。通过讨论让学生进一步内化。
设计目的：
通过表达交流，培养学生的表达能力，交流能力，合作能力。
９、 加强课后延伸、探究中逐步培养技能
课堂上的实验探究常会受到时空的限制。要使学生的创新能力得到持续发展,必须结合学生的课余生活,做一些力所能及的实验,加强课后延伸,培养创新能力。生物学实验对学生的创造性培养有着更大的作用。
布置课外作业：
（1）在日常生活中你遇到过哪些细胞吸水和失水的现象?用所学知识解释现象。
（2）每人制作一种凉菜或腌制一种蔬菜,并写出设计方案,如使用的调料及浓度、制作过程、时间长短与现象的关系、原理等,由家长品尝评价并反馈给老师。
设计目的：
通过课外作业，训练学生实验技能， 激发学生兴趣，引发更深入探究的欲望。
探究后的总结与反思
本案例我首先创设情景，给学生提出问题的机会。认真研读教材，会发现人教版教材中呈现了许多培养学生提出问题的情景, 其目的不全是让学生在本节课中寻找这些问题的答案,而是重在培养学生尝试提出问题、作出假设的能力。
本实验通过问题串的形式引导学生进行自主探究，学生从中领悟科学探究的一般方法。综合使用层进设问法、讨论法、探究法等教学方法开展教学活动，训练了学生各项技能，培养了学生多方面的能力，尤其是发现问题并能尝试提出问题，作出假设。
通过植物细胞的质壁分离和复原实验，证明水分子是可以出入细胞原生质层的物质,而且水分子进出细胞的方向取决于细胞膜两边溶液的浓度,细胞吸水和失水是水分子顺相对含量梯度进行跨膜运输的过程；同时也证明细胞膜是选择透过性膜,因为蔗糖分子不能像水分子那样进出细胞膜。从这个实验的过程中不仅让学生学到基本知识，而且让学生学到科学探究的基本过程: 提出值得探究的问题,建立合理的假设,领悟提出问题、搜寻事实、捕获信息、立论解释的科学思维过程。在经历实验材料、方法的选择、实验设计、实验过程和结果分析等一系列探究活动的过程中,即体验科学探究的基本过程和方法, 又培养质疑、求实、创新的科学态度和精神。
“探究植物细胞的吸水和失水”教学设计及分析
合肥六中生物组 张清华
(一) 教学目标
（1）知识性目标：观察植物细胞吸水和失水现象，阐明其原理
（2）技能性目标：尝试提出问题，作出假设
（3）情感态度价值观：体验探究的一般过程，培养良好的探究性学习思维方法
(二) 教学重难点
重点：尝试提出问题，作出假设，设计实验，验证假设
难点：通过观察发现问题、提出问题
由于知识结构以及思维方法的限制，学生对生活现象的观察、思考，以及进一步提出问题、作出假设、设计实验等方面会有一定的难度。因而我将其列为本节教学内容的难点。 (三) 学生分析
高中阶段学生具备一定的知识水平，思维能力、学习能力也得到一定的发展。但在实验技能方面还相当欠缺，发现问题、分析问题、解决问题的探究思维还不成熟。
(四) 教学策略
针对学生现有的水平，在教学过程中以问题驱动式展开探究，通过一个个有层次的问题串，由浅到深一步步启发，从而激发学生的学习兴趣，诱导学生的探究思维，使学生主动思考，独立自主地进行探究。
(五) 教学方法
层进设问法 讨论法 探究法
层进设问法：使学生容易开展科学探究，这也符合学生的认知规律。在探究过程中，让学生参与讨论。这样，既深化知识，又训练了学生的表达能力、交流能力，培养了学生合作学习的能力。
选用探究法教学适宜开展教学，能充分训练学生的观察能力、分析能力和创造性思维。 讨论法：本节课以自主探究为主要学习方式，学生通过科学探究体验、获得知识技能，培养能力。故采用讨论学习法，发现性学习法。
(六) 教学实施的程序
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
创设情境：
首先讨论一些生活中常见的现象,如在盛有黄瓜条的盘里加盐发现水增多了,再过一段时间黄瓜条变软了， 集市卖菜的人洒水能保鲜蔬菜;萎蔫的黄瓜泡在清水里会变得硬挺，课件展示：农作物施肥过多，会造成“烧苗”等。
学生针对这些常见的现象很容易会想到植物细胞能吸水和失水了,在此基础上启发学生： 根据你观察的现象能提出什么问题？
“植物细胞怎么吸水和失水?”
“植物细胞在什么条件下吸水和失水?”
设计目的：
创设情景，给学生提出问题的机会。从身边的生活现象进行科学探究，注重与现实生活的联系，符合认知的一般规律。
请同学们思考：
“植物细胞的吸水和失水与动物细胞有何异同?”
点拨学生对比动物植物细胞结构的异同，开展红细胞吸水和失水条件与植物细胞吸水和失水条件讨论。
学生讨论得出：
红细胞吸水会涨破，植物细胞吸水不会涨破。原因是动物细胞与植物细胞结构不同，植物细胞有细胞壁和大液泡，动物细胞不具有。
设计目的：
刺激回忆，巩固旧知识，训练学生综合思维 。
请同学们思考：
为什么植物细胞有细胞壁和大液泡，植物细胞吸水就不会涨破？
引导学生看书分析、讨论，由学生得出：
植物细胞的细胞膜、液泡膜以及两次层膜之间的物质构成植物细胞的原生质层。植物细胞的原生质层相当于一种半透膜。原生质层伸缩性大，植物细胞的细胞壁是全透性的，伸缩
性小。
请同学们思考：
1. 如何验证植物细胞的原生质层是一种半透膜？解决该问题时，你作出什么样的假设? 引导学生分析、讨论。
学生会提出多个假设，引导学生讨论问题的价值性、合理性。
2. 解决该问题时，你设计的实验名称是什么?
针对学生给出的多个名称，引导学生讨论作出最具合理性的名称是：
探究植物细胞如何吸水和失水
3. 你实验的实预期是什么?
（1）洋葱鳞片叶外表皮细胞能够发生质壁分离和复原，则说明植物细胞的原生质层是一种半透膜。
（2）洋葱鳞片叶外表皮细胞不能够发生质壁分离和复原，则说明植物细胞的原生质层不是一种半透膜。
设计目的：
培养学生分析问题的能力、提出问题的能力。
讨论如何设计实验：
材料呈现：紫色洋葱鳞片叶的外表皮、白色洋葱鳞片叶的外表皮、洋葱根尖、菠菜叶、水绵 、 干燥的红枫叶； 0.1g/mL的蔗糖溶液、 0.3g/ml的蔗糖溶液、0.5g/ml的蔗糖溶液；清水；0.9%NaCL溶液; 酒精。显微镜。
1、应选择哪些材料进行实验呢？
启发学生依据给出的实验材料讨论如下问题：
（1）材料选活细胞还是死细胞？
（2）材料选洋葱鳞片叶的外表皮还是洋葱根尖？
（3）材料选紫色洋葱鳞片叶的外表皮还是白色洋葱鳞片叶的外表皮？
创设比较：如部分同学做活细胞、部分做死的表皮；部分同学做根尖分生区细胞、部分做洋葱鳞片叶的外表皮；部分同学做紫色洋葱鳞片叶的外表皮，部分同学做白色洋葱鳞片叶的外表皮。
在比较中得出本实验材料选择的要求是:
（1）材料必须是完整的活细胞 。
（2）材料必须是成熟植物细胞，成熟植物细胞中才有较大的液泡。
（3）材料选紫色洋葱鳞片叶的外表皮，细胞液中带有色素,最好带红色或紫色的花青素。并分析白色的材料有何缺点。
2、用什么试剂可以达到细胞失水、吸水的效果 ？
学生分析得出：蔗糖溶液， 清水
老师强调：用蔗糖溶液做质壁分离剂对细胞无毒害作用。
用哪种浓度蔗糖溶液最好？
引导学生回忆哺乳动物红细胞制备细胞膜的实验 ，通过设计不同浓度蔗糖溶液的对照实验来探究确定0.3g/ml的蔗糖溶液最好。
3、用什么方法观察实验现象？
学生思考并得出：制作临时装片，用显微镜观察。
4、观察的对象是什么？将会看到什么现象呢？
学生讨论得出：洋葱鳞片叶外表皮细胞。
洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离、洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离复原 老师介绍自身对照实验:
自身对照实验是指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离和复原实验，就是典型的自身对照。自身对照，方法简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。
设计目的：
以问题串的形式引导学生进行思维探究，让学生体验设计实验的方法步骤。训练学生分析问题的能力。
5、学生设计实验
先组内讨论，再组间交流，指导学生确定最佳实验方案
6、组织学生分组实验，两个学生一组，分28个小组进行实验
强调探究过程中应注意的问题:
(1)取材的厚薄是实验成功的关键。（让学生比较，再探究！）
表皮撕取太薄,容易撕破液泡,色素外溢,只能观察到细胞壁,无法进行质壁分离实验;表皮撕取太厚,细胞层数重叠,不方便观察,并且分离试剂渗入到细胞中需要较长时间,细胞发生质壁分离速度慢。只有表皮细胞撕得恰如其分,实验效果才能既好又快。因此在撕取表皮时可以多取几次,选择较好的一块进行观察。
(2)“引流法”时不要移动装片。
用引流的方法,从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液(或清水),在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引,重复三次。在引流的过程中移动了装片就会影响到对特定细胞的观察。
(3)在观察时选择低倍镜即可。
观察时要善于移动装片,选择材料中只有一层细胞又带色素的部位进行观察。
(4)观察的对象。
主要注意这几个方面:液泡大小和颜色的变化;原生质层与细胞壁的位置
７、分析结果，得出结论
学生代表汇报实验结果，引导学生对实验结果与预期对比，得出正确结论 。
８、表达交流
组织学生组间交流，体验实验成败。将探究的问题、过程、结果和结论与其他同学交流，并解决个别质疑问题。通过讨论让学生进一步内化。
设计目的：
通过表达交流，培养学生的表达能力，交流能力，合作能力。
９、 加强课后延伸、探究中逐步培养技能
课堂上的实验探究常会受到时空的限制。要使学生的创新能力得到持续发展,必须结合学生的课余生活,做一些力所能及的实验,加强课后延伸,培养创新能力。生物学实验对学生的创造性培养有着更大的作用。
布置课外作业：
（1）在日常生活中你遇到过哪些细胞吸水和失水的现象?用所学知识解释现象。
（2）每人制作一种凉菜或腌制一种蔬菜,并写出设计方案,如使用的调料及浓度、制作过程、时间长短与现象的关系、原理等,由家长品尝评价并反馈给老师。
设计目的：
通过课外作业，训练学生实验技能， 激发学生兴趣，引发更深入探究的欲望。
探究后的总结与反思
本案例我首先创设情景，给学生提出问题的机会。认真研读教材，会发现人教版教材中呈现了许多培养学生提出问题的情景, 其目的不全是让学生在本节课中寻找这些问题的答案,而是重在培养学生尝试提出问题、作出假设的能力。
本实验通过问题串的形式引导学生进行自主探究，学生从中领悟科学探究的一般方法。综合使用层进设问法、讨论法、探究法等教学方法开展教学活动，训练了学生各项技能，培养了学生多方面的能力，尤其是发现问题并能尝试提出问题，作出假设。
通过植物细胞的质壁分离和复原实验，证明水分子是可以出入细胞原生质层的物质,而且水分子进出细胞的方向取决于细胞膜两边溶液的浓度,细胞吸水和失水是水分子顺相对含量梯度进行跨膜运输的过程；同时也证明细胞膜是选择透过性膜,因为蔗糖分子不能像水分子那样进出细胞膜。从这个实验的过程中不仅让学生学到基本知识，而且让学生学到科学探究的基本过程: 提出值得探究的问题,建立合理的假设,领悟提出问题、搜寻事实、捕获信息、立论解释的科学思维过程。在经历实验材料、方法的选择、实验设计、实验过程和结果分析等一系列探究活动的过程中,即体验科学探究的基本过程和方法, 又培养质疑、求实、创新的科学态度和精神。