观察植物细胞质壁分离和复原的实验教学建议

2015-07-06陈艳波

新课程·中旬 2015年5期

摘要：实验是对高中生物必修实验的一次学生探究活动，通过活动，研究完成质壁分离复原实验的实验条件。

关键词：质壁分离复原；探究；紫色洋葱；葡萄糖；食盐

该实验是高中“生物分子与细胞”中一个重要的学生实验，该实验以渗透作用实验为理论依据，与以往教材中的实验“观察植物细胞的质壁分离和复原”内容相近却有着重要区别。以往教材中的这项实验，重在知识的验证和实验的操作，而本节课题为探究性试验，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，原生质层和细胞壁的伸缩性强弱等问题的答案。

一、选择本实验的原因

在实际教学过程中发现，由于教学时间、条件的限制，很多教师仍然以检验的方式讲授本实验，即详细讲解原理、实验步骤，指定所用实验材料器具，甚至将实验现象、实验结论也一并呈现，只让学生按部就班地完成本次实验操作，这样就使学生失去了一次很好的探究性学习的机会。为了更好地体现本实验的探究价值以培养学生能力，我开展了本次实验教学。

二、实验目的

1.认知

让学生真正参与实验，而且在实验中得到认识和体验，产生践行的愿望，提高学生的认知水平。

2.能力

培养学生的实验探究能力和自主获取知识的能力。本实验中以学生为主体，以教师为引领，充分调动学生参与实验的积极性，激发学生解决实际问题的热情，培养学生理论联系实际的能力，从而达到最佳的教学效果。

3.情感、态度与价值观

以小组为单位进行实验并讨论汇总得出结论，培养学生互帮互助、团队合作的精神。

三、实验教学方法

基于本实验的特点，我主要采用了以下实验教学方法：

1.探究法

创设实验探究问题的情景引导学生通过实验主动获取知识，使学生的独立探索性得到充分发挥，培养学生的自学能力、思维能力、活动组织能力。

2.小组讨论法

针对提出的问题，组织学生进行集体和分组讨论，促使学生在实验中解决问题，培养学生的团结协作精神。

3.归纳总结法

通过实验学生已经具备直观的感受，让学生根据自己实验中观察到的一些有关的现象，在老师的指导下进行讨论，然后进行归纳总结，得出正确的结论。这样有利于调动学生的积极性，发挥学生的主体作用，让学生对本节实验认知更清晰、更深刻。

四、实验探究过程遇到的问题及解决办法

问题1：探究时间短

本实验由教师、学生共同归纳总结的实验课题有四个，有的学生还有自己想要探究的课题，一节课的时间都要探究时间显然

不够。

解决办法：

（1）教师提前完成实验原理的讲解

为了实验课上学生能有更多的探究时间，我在上实验课前就使学生明确了本实验的实验目的、应掌握的实验原理，并且根据学生在课堂上的质疑罗列出本实验的探究课题，那么学生在上实验课时就会带着解决问题的热情投入本次实验中。

（2）学生分组探究

在实验过程中，我规定1～4组探究第一个课题，5～8组探究第二个课题，9～12组探究第三个课题，13～16组探究第四个课题，依次类推，每组学生探究完本课题即可自主选择第二个课题继续探究，也可探究自己想要探究的课题。

（3）板书实验的操作流程

取材（紫色洋葱外表皮等）→制片（单层细胞）→观察（低）→滴蔗糖溶液→观察（低，出现质壁分离）→滴清水→观察（复原）。这样学生能快速操作完成实验探究。

问题2：探究过程不能一一指导

由于实验教学过程中学生人数众多，教师不能做到一一指导，那么，教师如何能及时掌握每组学生的探究情况并及时反馈呢？

解决办法：设计实验报告单，将已知的探究课题一一列在报告单上，学生在探究的过程中可以及时记录探究结果，最后由各小组讨论将结果汇总，得出相应结论。

五、实验改进和创新

1.准备多种实验材料

针对学生上节课的疑问，我准备了多种实验材料，除了教材案例中用到的洋葱外表皮外，我还准备了花瓣、叶片、动物细胞、微生物细胞等（PPT展示），其中的洋葱表皮我们还可以撕取它的内表皮作为实验材料，还有部分学生带来了他们自己准备的材料，这样就极大地拓展了学生的探究空间，满足了学生的求知欲和个性化需求。通过比较学生总结出哪些实验材料容易撕取、现象明显等，通过比对师生共同总结：应该选择有大液泡（成熟植物细胞）带颜色的表皮细胞（如紫色洋葱外表皮、花瓣上表皮），而不能选择叶肉细胞或果肉细胞（很难获取单层细胞，而且细胞较小），如果选择花瓣，一般花越大细胞越大，现象越明显；材料要保持活性才能观察到复原现象。

2.学生参与设置多个探究课题

在学生的实验操作过程中，教师要强调遵循单一变量原则、对照性原则，控制实验变量，在此基础上完成下列探究课题（PPT展示）：

课题一：不同的实验材料在等浓度（0.3 g/ml）的蔗糖溶液中现象如何？

课题二：如何检测植物细胞细胞液的浓度？（配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液）

课题三：用其他溶液（如葡萄糖溶液、Nacl溶液等）能否使植物细胞发生质壁分离，质壁分离后能否自动复原，现象如何，浓度

如何？

课题四：蔗糖溶液浓度过高，会使细胞因失水过多而死亡，而不会发生复原现象的浓度是多少？（有的习题资料中显示0.3 g/ml的蔗糖溶液由于浓度适中，可以发生质壁分离和复原。而0.5 g/ml的蔗糖溶液能够使细胞发生质壁分离，但由于浓度太高，使细胞过度失水而死亡，死亡的细胞不能发生渗透作用，所以不会再复原）所以我们通过实验探究一下。

3.各小组讨论汇总探究得出结果和结论

课题一：不同的实验材料在0.3 g/ml的蔗糖溶液中现象如何？

结果：实验期间所选材料在0.3 g/ml的蔗糖溶液中均发生质壁

分离，加入清水后也都发生复原现象。但实验材料不同所观察到的实验现象明显程度不同。

结论：应选择颜色鲜艳、细胞大、容易撕取的植物材料，一般植物细胞的细胞液浓度都小于0.3 g/ml的蔗糖溶液。

课题二：如何检测植物细胞细胞液的浓度（配置一系列浓度梯度的蔗糖溶液）

结果：所选材料的细胞液浓度范围为：0.1 g/ml的蔗糖溶液≤细胞液浓度<0.2 g/ml的蔗糖溶液。

课题三：用其他溶液（如葡萄糖溶液、Nacl溶液等）能否使植物细胞发生质壁分离，质壁分离后能否自动复原，现象如何，浓度

如何？

结果：实验期间所用葡萄糖溶液和Nacl溶液在浓度为0.1 g/ml、

0.2 g/ml、0.3 g/ml时均可使植物细胞发生质壁分离现象，Nacl溶液在0.3 g/ml时，由于浓度过高有部分细胞失水过多而死亡，所以Nacl溶液浓度为0.1 g/ml即可。实验期间所用溶液均没有在一定时间内使植物细胞发生自动复原现象。

结论：外界溶液浓度大于细胞液浓度且不损伤植物细胞的情况下均可观察到质壁分离复原现象。