觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的實(shí)驗(yàn)教學(xué)建議

摘 要：實(shí)驗(yàn)是對(duì)高中生物必修實(shí)驗(yàn)的一次學(xué)生探究活動(dòng)，通過活動(dòng)，研究完成質(zhì)壁分離復(fù)原實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)條件。

關(guān)鍵詞：質(zhì)壁分離復(fù)原；探究；紫色洋蔥；葡萄糖；食鹽

該實(shí)驗(yàn)是高中“生物分子與細(xì)胞”中一個(gè)重要的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)以滲透作用實(shí)驗(yàn)為理論依據(jù)，與以往教材中的實(shí)驗(yàn)“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”內(nèi)容相近卻有著重要區(qū)別。以往教材中的這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，重在知識(shí)的驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)的操作，而本節(jié)課題為探究性試驗(yàn)，是讓學(xué)生通過探究活動(dòng)，自主發(fā)現(xiàn)原生質(zhì)層是否相當(dāng)于一層半透膜，原生質(zhì)層和細(xì)胞壁的伸縮性強(qiáng)弱等問題的答案。

一、選擇本實(shí)驗(yàn)的原因

在實(shí)際教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，由于教學(xué)時(shí)間、條件的限制，很多教師仍然以檢驗(yàn)的方式講授本實(shí)驗(yàn)，即詳細(xì)講解原理、實(shí)驗(yàn)步驟，指定所用實(shí)驗(yàn)材料器具，甚至將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)論也一并呈現(xiàn)，只讓學(xué)生按部就班地完成本次實(shí)驗(yàn)操作，這樣就使學(xué)生失去了一次很好的探究性學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。為了更好地體現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)的探究?jī)r(jià)值以培養(yǎng)學(xué)生能力，我開展了本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.認(rèn)知

讓學(xué)生真正參與實(shí)驗(yàn)，而且在實(shí)驗(yàn)中得到認(rèn)識(shí)和體驗(yàn)，產(chǎn)生踐行的愿望，提高學(xué)生的認(rèn)知水平。

2.能力

培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和自主獲取知識(shí)的能力。本實(shí)驗(yàn)中以學(xué)生為主體，以教師為引領(lǐng)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性，激發(fā)學(xué)生解決實(shí)際問題的熱情，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，從而達(dá)到最佳的教學(xué)效果。

3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀

以小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并討論匯總得出結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生互幫互助、團(tuán)隊(duì)合作的精神。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

基于本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，我主要采用了以下實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法：

1.探究法

創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)探究問題的情景引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)主動(dòng)獲取知識(shí)，使學(xué)生的獨(dú)立探索性得到充分發(fā)揮，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、思維能力、活動(dòng)組織能力。

2.小組討論法

針對(duì)提出的問題，組織學(xué)生進(jìn)行集體和分組討論，促使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。

3.歸納總結(jié)法

通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生已經(jīng)具備直觀的感受，讓學(xué)生根據(jù)自己實(shí)驗(yàn)中觀察到的一些有關(guān)的現(xiàn)象，在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行討論，然后進(jìn)行歸納總結(jié)，得出正確的結(jié)論。這樣有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，讓學(xué)生對(duì)本節(jié)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知更清晰、更深刻。

四、實(shí)驗(yàn)探究過程遇到的問題及解決辦法

問題1：探究時(shí)間短

本實(shí)驗(yàn)由教師、學(xué)生共同歸納總結(jié)的實(shí)驗(yàn)課題有四個(gè)，有的學(xué)生還有自己想要探究的課題，一節(jié)課的時(shí)間都要探究時(shí)間顯然

不夠。

解決辦法：

（1）教師提前完成實(shí)驗(yàn)原理的講解

為了實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生能有更多的探究時(shí)間，我在上實(shí)驗(yàn)課前就使學(xué)生明確了本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?yīng)掌握的實(shí)驗(yàn)原理，并且根據(jù)學(xué)生在課堂上的質(zhì)疑羅列出本實(shí)驗(yàn)的探究課題，那么學(xué)生在上實(shí)驗(yàn)課時(shí)就會(huì)帶著解決問題的熱情投入本次實(shí)驗(yàn)中。

（2）學(xué)生分組探究

在實(shí)驗(yàn)過程中，我規(guī)定1～4組探究第一個(gè)課題，5～8組探究第二個(gè)課題，9～12組探究第三個(gè)課題，13～16組探究第四個(gè)課題，依次類推，每組學(xué)生探究完本課題即可自主選擇第二個(gè)課題繼續(xù)探究，也可探究自己想要探究的課題。

（3）板書實(shí)驗(yàn)的操作流程

取材（紫色洋蔥外表皮等）→制片（單層細(xì)胞）→觀察（低）→滴蔗糖溶液→觀察（低，出現(xiàn)質(zhì)壁分離）→滴清水→觀察（復(fù)原）。這樣學(xué)生能快速操作完成實(shí)驗(yàn)探究。

問題2：探究過程不能一一指導(dǎo)

由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中學(xué)生人數(shù)眾多，教師不能做到一一指導(dǎo)，那么，教師如何能及時(shí)掌握每組學(xué)生的探究情況并及時(shí)反饋呢？

解決辦法：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告單，將已知的探究課題一一列在報(bào)告單上，學(xué)生在探究的過程中可以及時(shí)記錄探究結(jié)果，最后由各小組討論將結(jié)果匯總，得出相應(yīng)結(jié)論。

五、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)和創(chuàng)新

1.準(zhǔn)備多種實(shí)驗(yàn)材料

針對(duì)學(xué)生上節(jié)課的疑問，我準(zhǔn)備了多種實(shí)驗(yàn)材料，除了教材案例中用到的洋蔥外表皮外，我還準(zhǔn)備了花瓣、葉片、動(dòng)物細(xì)胞、微生物細(xì)胞等（PPT展示），其中的洋蔥表皮我們還可以撕取它的內(nèi)表皮作為實(shí)驗(yàn)材料，還有部分學(xué)生帶來了他們自己準(zhǔn)備的材料，這樣就極大地拓展了學(xué)生的探究空間，滿足了學(xué)生的求知欲和個(gè)性化需求。通過比較學(xué)生總結(jié)出哪些實(shí)驗(yàn)材料容易撕取、現(xiàn)象明顯等，通過比對(duì)師生共同總結(jié)：應(yīng)該選擇有大液泡（成熟植物細(xì)胞）帶顏色的表皮細(xì)胞（如紫色洋蔥外表皮、花瓣上表皮），而不能選擇葉肉細(xì)胞或果肉細(xì)胞（很難獲取單層細(xì)胞，而且細(xì)胞較小），如果選擇花瓣，一般花越大細(xì)胞越大，現(xiàn)象越明顯；材料要保持活性才能觀察到復(fù)原現(xiàn)象。

2.學(xué)生參與設(shè)置多個(gè)探究課題

在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作過程中，教師要強(qiáng)調(diào)遵循單一變量原則、對(duì)照性原則，控制實(shí)驗(yàn)變量，在此基礎(chǔ)上完成下列探究課題（PPT展示）：

課題一：不同的實(shí)驗(yàn)材料在等濃度（0.3 g/ml）的蔗糖溶液中現(xiàn)象如何？

課題二：如何檢測(cè)植物細(xì)胞細(xì)胞液的濃度？（配制一系列濃度梯度的蔗糖溶液）

課題三：用其他溶液（如葡萄糖溶液、Nacl溶液等）能否使植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，質(zhì)壁分離后能否自動(dòng)復(fù)原，現(xiàn)象如何，濃度

如何？

課題四：蔗糖溶液濃度過高，會(huì)使細(xì)胞因失水過多而死亡，而不會(huì)發(fā)生復(fù)原現(xiàn)象的濃度是多少？（有的習(xí)題資料中顯示0.3 g/ml的蔗糖溶液由于濃度適中，可以發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原。而0.5 g/ml的蔗糖溶液能夠使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，但由于濃度太高，使細(xì)胞過度失水而死亡，死亡的細(xì)胞不能發(fā)生滲透作用，所以不會(huì)再復(fù)原）所以我們通過實(shí)驗(yàn)探究一下。

3.各小組討論匯總探究得出結(jié)果和結(jié)論

課題一：不同的實(shí)驗(yàn)材料在0.3 g/ml的蔗糖溶液中現(xiàn)象如何？

結(jié)果：實(shí)驗(yàn)期間所選材料在0.3 g/ml的蔗糖溶液中均發(fā)生質(zhì)壁

分離，加入清水后也都發(fā)生復(fù)原現(xiàn)象。但實(shí)驗(yàn)材料不同所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯程度不同。

結(jié)論：應(yīng)選擇顏色鮮艷、細(xì)胞大、容易撕取的植物材料，一般植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度都小于0.3 g/ml的蔗糖溶液。

課題二：如何檢測(cè)植物細(xì)胞細(xì)胞液的濃度（配置一系列濃度梯度的蔗糖溶液）

結(jié)果：所選材料的細(xì)胞液濃度范圍為：0.1 g/ml的蔗糖溶液≤細(xì)胞液濃度<0.2 g/ml的蔗糖溶液。

課題三：用其他溶液（如葡萄糖溶液、Nacl溶液等）能否使植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，質(zhì)壁分離后能否自動(dòng)復(fù)原，現(xiàn)象如何，濃度

如何？

結(jié)果：實(shí)驗(yàn)期間所用葡萄糖溶液和Nacl溶液在濃度為0.1 g/ml、

0.2 g/ml、0.3 g/ml時(shí)均可使植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，Nacl溶液在0.3 g/ml時(shí)，由于濃度過高有部分細(xì)胞失水過多而死亡，所以Nacl溶液濃度為0.1 g/ml即可。實(shí)驗(yàn)期間所用溶液均沒有在一定時(shí)間內(nèi)使植物細(xì)胞發(fā)生自動(dòng)復(fù)原現(xiàn)象。

結(jié)論：外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度且不損傷植物細(xì)胞的情況下均可觀察到質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。

課題四：蔗糖溶液濃度過高，會(huì)使細(xì)胞因失水過多而死亡，而不會(huì)發(fā)生復(fù)原現(xiàn)象的濃度是多少？

結(jié)果：在大于等于0.6 g/ml的蔗糖溶液中細(xì)胞因失水過多而死

亡，只能觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象。

通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道一個(gè)完整的植物細(xì)胞就相當(dāng)于一個(gè)滲透裝置，原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜，只要半透膜兩側(cè)溶液存在濃度差就會(huì)發(fā)生滲透失水和吸水，這也是發(fā)生滲透作用的兩個(gè)必要條件：具有半透膜和膜兩側(cè)溶液具有濃度差。

參考文獻(xiàn)：

何青，劉曉英，熊芳.植物細(xì)胞質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)材料的探討[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，1995（05）.

作者簡(jiǎn)介：陳艷波，女，中學(xué)一級(jí)教師，學(xué)士學(xué)位。

編輯 李建軍