課題名稱：質(zhì)壁分離及其復(fù)原的再探究實驗教學(xué)設(shè)計實驗教學(xué)目標(biāo)：1．探究0.3g/mlKNO3溶液能否使洋蔥鱗片葉細胞質(zhì)壁分離后自動復(fù)原。2．探究質(zhì)壁分離及其復(fù)原實驗中蔗糖的適宜濃度范圍。3．探究可用于質(zhì)壁分離及其復(fù)原實驗的材料類型。4.實驗考證20XX年江蘇省學(xué)業(yè)水平測試生物試卷第40題的可操作性。5.培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒瀾B(tài)度；理性分析實現(xiàn)結(jié)果能力；善于質(zhì)疑與創(chuàng)新的品質(zhì)。實驗內(nèi)容：實驗名稱：質(zhì)壁分離及其復(fù)原實驗的再探究實驗器材：數(shù)碼顯微鏡（DM23－D200）及數(shù)碼互動實驗室相關(guān)設(shè)備、載玻片、蓋玻片、吸水紙、燒杯、試管、移液管、量筒、刀片、鑷子等。實驗室配置：（如圖，為北京清大德人科技有限公司承建的NBlab3000數(shù)碼互動實驗室）實驗材料：0.03g/ml蔗糖溶液、0.3g/ml蔗糖溶液、0.5g/ml蔗糖溶液、0.3g/mlKNO3溶液、水；0.075g/ml胭脂紅溶液、蠶豆葉、青菜葉等。實驗教學(xué)設(shè)計思路：我國《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》指出：“倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生獲取新知識的能力，批判性思維能力、分析和解決問題的能力，以及交流與合作的能力等，重在培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力?！比绻麑W(xué)生沒有直接參加科學(xué)實驗，就不能深刻理解科學(xué)真知，也不能掌握自然科學(xué)的知識。生物學(xué)科是以實驗為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，即使在高三復(fù)習(xí)階段也不應(yīng)放松對學(xué)生實驗探究能力的培養(yǎng)。授課對象：高三年級生物選修班的學(xué)生教學(xué)重點：1.探究不同類型外界溶液及其不同濃度對“質(zhì)壁分離及其復(fù)原”實驗的影響。2.探究不同實驗材料“質(zhì)壁分離及其復(fù)原”的結(jié)果。3.探究能否用0.075g/ml胭脂紅溶液進行質(zhì)壁分離，驗證一道學(xué)業(yè)水平測試題的可操作性。教學(xué)難點：1.學(xué)生對再探究課題的提出及對實驗流程的設(shè)計。2.學(xué)生對實驗現(xiàn)象能否進行科學(xué)分析并及時對實驗方案進行修正等。本課的教學(xué)流程設(shè)計如下：（1）先安排“質(zhì)壁分離及其復(fù)原”的鞏固性實驗，讓學(xué)生熟悉基本操作，尤其對數(shù)碼顯微鏡的圖像采集、作業(yè)提交要及時到位。再由實驗中設(shè)置的“陷阱”，導(dǎo)入再探究活動。（2）圍繞外界溶液的濃度問題，由學(xué)生自主選擇，探究實驗中蔗糖的適宜濃度范圍；或者探究0.3g/mlKNO3溶液能否使洋蔥鱗片葉細胞質(zhì)壁分離后自動復(fù)原。（3）由于一些學(xué)生不喜歡洋蔥的味道，借此引入對該實驗所用材料類型的探究，同時對20XX年江蘇省學(xué)業(yè)水平測試生物試卷第40題的可操作性進行實驗考證。實驗教學(xué)過程：教學(xué)流程教師活動學(xué)生活動學(xué)生學(xué)習(xí)情況預(yù)測及應(yīng)對措施啟動陷阱：激發(fā)其探究熱情情境導(dǎo)入：鞏固性實驗訓(xùn)練0.3g/ml蔗糖0.03g/ml蔗糖提出實驗要求：0.3g/ml蔗糖0.03g/ml蔗糖注：奇數(shù)小組與偶數(shù)小組在實驗材料上差異如圖（蔗糖濃度不同）按要求以紫色洋蔥為材料完成實驗，及時提交電子作業(yè)。此實驗高一時都做過，估計5分鐘內(nèi)，多數(shù)（奇數(shù)）小組能用0.3g/ml蔗糖溶液完成實驗并提交作業(yè)。大家不選0.5g/ml蔗糖，因其可能讓細胞會失活。偶數(shù)小組如果用0.03g/ml蔗糖溶液，因濃度太低，則無法完成實驗。部分同學(xué)對濃度標(biāo)簽可能不是太在意（小數(shù)點后就差一位）由此導(dǎo)致失敗。如果有小組發(fā)現(xiàn)濃度問題，并以兩種現(xiàn)有蔗糖液重新配制溶液，完成實驗，則一定要對其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度予以表揚。提出探究課題引導(dǎo)學(xué)生討論組織學(xué)生分小組討論實驗得失引導(dǎo)學(xué)生提出相關(guān)探究課題小組討論，問題匯總設(shè)計實驗，準(zhǔn)備探究根據(jù)前面實驗，學(xué)生會較容易地提出，探究實驗中最適蔗糖濃度的范圍。教師設(shè)問：KNO3溶液進行質(zhì)壁分離與復(fù)原可能的結(jié)果？引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生相關(guān)探究問題。探究活動一課題1：探究本實驗蔗糖溶液最適濃度范圍課題2：探究用KNO3溶液完成質(zhì)壁分離自動復(fù)原的最適濃度指導(dǎo)各小組選定探究課題，提醒學(xué)生進行實驗時無關(guān)變量的控制。參考下圖（人教版生物選修一P23）配制梯度溶液關(guān)于課題2學(xué)生是默認(rèn)KNO3溶液能完成質(zhì)壁分離及自動復(fù)原的，因為習(xí)題中一直這么講。但事實是高濃度KNO3溶液肯定不行。因此提醒學(xué)生調(diào)整，可以先證明，存在一個能使洋蔥表皮細胞質(zhì)壁分離并自動復(fù)原的KNO3濃度。[討論制定觀測指標(biāo)]如：以2分鐘內(nèi)50%細胞發(fā)生質(zhì)壁分離為最適……[配制梯度溶液]小組內(nèi)討論梯度大小，確定后再進行組與組的交流，避免實驗的盲目性。[進行實驗]……[記錄實驗現(xiàn)象]……[得出結(jié)論]……[表達交流]本活動中兩個課題的關(guān)鍵都是，先要確定“最適”的標(biāo)準(zhǔn)；以及對濃度梯度的科學(xué)設(shè)定?？赡苡腥藭宰钤绯霈F(xiàn)質(zhì)壁分離為最適，但這樣可能有偶然性誤差。機械地設(shè)10倍梯度顯然不行，引入階段實驗就是證明。或許有人會提出0.3g/mlKNO3溶液能否在完成質(zhì)壁分離使細胞自動復(fù)原？面對以上問題，要引導(dǎo)學(xué)生進行知識遷移、思考、討論以及實驗證明。探究活動二提出問題：只有紫色洋蔥才能做質(zhì)壁分離及復(fù)原的實驗嗎？課題3：探究不同材料的質(zhì)壁分離課題4：驗證0.075g/mL的胭脂紅能否使洋蔥表皮細胞質(zhì)壁分離巡視指導(dǎo)學(xué)生實驗……分類學(xué)生電子作業(yè)……通過屏幕廣播共享優(yōu)質(zhì)作業(yè)……經(jīng)典回放：20XX年江蘇省學(xué)業(yè)水平測試生物試卷第40題40.（6分）為了觀察植物細胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的現(xiàn)象，某同學(xué)設(shè)計并進行了如下實驗：材料用具：洋蔥；刀片，鑷子，滴管，載玻片，蓋玻片，吸水紙，顯微鏡；質(zhì)量濃度為0.075g/mL的胭脂紅溶液（胭脂紅是一種水溶性的大分子食用色素，呈紅色），清水等。學(xué)生討論：青菜葉肉細胞、蠶豆葉表皮細胞……無論什么材料，理論上要具備的條件有哪些？還要考慮是否容易獲取等。提出探究課題：……分組進行探究實驗：……提交電子作業(yè)：蠶豆葉肉細胞初始狀態(tài)蠶豆葉肉細胞初始狀態(tài)蠶豆葉肉細胞分離狀態(tài)從理論上講，只要是成熟植物細胞，有原生質(zhì)層的存在，當(dāng)兩側(cè)存在濃度差時就能發(fā)生滲透作用。因此學(xué)生可能提出形形式式的材料。比如，植物根尖成熟區(qū)細胞、葉肉細胞、表皮細胞等等。考慮到材料要容易獲取，我們課前準(zhǔn)備了比較常見的青菜、菠菜、蠶豆葉等，也培養(yǎng)了洋蔥，既長出了根，也有綠葉，以便學(xué)生嘗試用不同材料進行探究比較。具體取材時，一些學(xué)生可能材料取得太厚、或面積太大、太小。探究活動二方法步驟：請回答下列問題：（1）圖中步驟B顯微鏡觀察的目的是。（2）假如該同學(xué)發(fā)現(xiàn)植物細胞持壁分離后不能復(fù)原，可能的原因有、，導(dǎo)致細胞過度失水而死亡。（3）該同學(xué)在步驟D觀察到了質(zhì)壁分離現(xiàn)象，其實驗結(jié)果應(yīng)為下圖中的（填序號）、判斷的理由有。提出問題：用0.075g/ml胭脂紅溶液能使洋蔥表皮細胞質(zhì)壁分離嗎？教師演示組織學(xué)生討論蠶豆下表皮保衛(wèi)細胞初始蠶豆下表皮保衛(wèi)細胞初始保衛(wèi)細胞質(zhì)壁分離狀態(tài)123序號1到3是用0.075g/ml胭脂紅溶液處理洋蔥表皮細胞的依次結(jié)果。只見色素顆粒流過細胞表面，不見細胞的質(zhì)壁分離。表達交流，提出后續(xù)探究課題也有些學(xué)生可能缺乏取材技巧，比如取蠶豆葉下表皮，可以先向葉背面進行折疊，而后再延折疊斷痕斜向撕取，如果太大，可用刀片切去多余部分，再制片。如果有人想用根尖成熟區(qū)細胞實驗，可提示他先進行簡單的切片處理，或者僅切取少量帶表皮毛的部分組織進行實驗。對用0.075g/ml胭脂紅溶液進行洋蔥表皮細胞質(zhì)壁分離實驗，不少同學(xué)堅信能夠成功。因為理論上講細胞壁具有全透性，預(yù)期實驗可以得到如20XX年江蘇省學(xué)業(yè)水平測試生物試卷，第40題第（3）小問中eq\o\ac(○,1)圖的結(jié)果。而事實上，用0.075g/ml胭脂紅溶液進行實驗，不僅色素不能進入細胞壁與原生質(zhì)層之間，而且也無法看到預(yù)期的質(zhì)壁分離現(xiàn)象。借此教育學(xué)生不要盲從，要敢于質(zhì)疑，實驗中要以事實為依據(jù)，絕不能杜撰或臆想。實驗說明：1．開辟高三生物實驗復(fù)習(xí)的新途徑很久以來，高三生物實驗復(fù)習(xí)，就是不斷地講解實驗步驟、重復(fù)操作要領(lǐng)，再結(jié)合試題講實驗要點、易錯點，對實驗可能出現(xiàn)的現(xiàn)象不斷羅列、分析，以備考試之需。偶爾進行的實驗設(shè)計也是紙上談兵，很少有進入實驗室的訓(xùn)練。高三復(fù)習(xí)讓學(xué)生進實驗室進行操作，在許多學(xué)校是聞所未聞的事，即使教學(xué)計劃中也找不到相應(yīng)的安排。本實驗結(jié)合《植物細胞的質(zhì)壁分離及其復(fù)原》的復(fù)習(xí)中常常遇到的問題，設(shè)計了相關(guān)的實驗探究。使實驗有極強的針對性和使命感，使探究活動能真正為學(xué)生答疑解惑，使學(xué)生對知識的理解能建立在對實驗的感性認(rèn)識過程之上，而不再是勉為其難死記硬背。2．利用數(shù)碼互動實驗室提高了實驗效率傳統(tǒng)實驗課效率不高，教師精力易被分散，常常是教師指導(dǎo)得很辛苦，學(xué)生卻沒有明顯的進步。數(shù)碼互動實驗室融合了信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種手段的優(yōu)勢，提供一種更為直觀、生動、互動的教學(xué)環(huán)境。數(shù)碼顯微鏡的使用，解放了學(xué)生的雙眼，裝片的觀察不再需要兩眼不離目鏡。裝片無論低倍還是高倍的觀察，定焦后就可以直接在顯示器上觀察實驗的現(xiàn)象。遇到典型的圖像，點擊抓圖工具，圖像就自動保存下來。如果要將本實驗中質(zhì)壁分離與復(fù)原的動態(tài)過程保留下來，只要點“視頻采集”圖標(biāo)就能輕松完成。相比之下，原來質(zhì)壁分離的裝片不能長時間保存，動態(tài)過程更是無法再現(xiàn)，很多現(xiàn)象稍縱即逝，很難拿來與同學(xué)分享與老師交流。有了數(shù)碼顯微鏡后，這一切都將不再是問題。作業(yè)的提交，只要輕點鼠標(biāo)，上傳文件。需要與老師交流時，只要點擊“電子舉手”，師生立即可以互動。教師也可以借助互動平臺，及時將學(xué)生的電子作業(yè)歸類比較，好的實驗結(jié)果、圖片等通過“屏幕廣播”就可讓所有學(xué)生一同分享。正是借助高效的數(shù)碼互動實驗室，這節(jié)課龐大的容量才得以順利完成。3．培養(yǎng)學(xué)生勇于質(zhì)疑善于探究的品質(zhì)從書本到書本，從理論到理論，缺乏實踐的檢查，很多事實會以訛傳訛。比如，20XX年江蘇省學(xué)業(yè)水平測試生物試卷第40題，用0.075g/ml胭脂紅溶液進行實驗，最終的結(jié)果很少被人懷疑。因為理論上講，植物的細胞壁是全透性的。但事實上它不是全開放的結(jié)構(gòu)，它到底能讓多大直徑的色素分子透過，應(yīng)該是值得探究的一個課題。當(dāng)我們的學(xué)生在顯微鏡下發(fā)現(xiàn)，用0.075g/ml胭脂紅溶液進行實驗看不到質(zhì)壁分離時，他們不僅僅觀察到色素的顆粒從細胞表面漂過場景，在每個實驗者的內(nèi)心同時也堅定了以事實為依據(jù)的信念，將來他們會比其他同學(xué)更多一份勇于質(zhì)疑的善于探究的品質(zhì)。4.讓教師在成就學(xué)生的同時也成就了自己在這節(jié)實驗課的準(zhǔn)備過程中，筆者對質(zhì)壁分離實驗也有了更多新的收獲，同時也澄清了一些以往模糊的認(rèn)識。比如，0.5g/ml蔗糖溶液會使細胞失活，而不能進行質(zhì)壁分離的復(fù)原嗎？以前有學(xué)生問，是不是因為0.5g/ml蔗糖溶液使細胞質(zhì)壁分離后，讓原生質(zhì)層迅速地解體了？