觀察植物細胞質壁分離和復原的實驗教學建議

摘 要：實驗是對高中生物必修實驗的一次學生探究活動，通過活動，研究完成質壁分離復原實驗的實驗條件。

關鍵詞：質壁分離復原；探究；紫色洋蔥；葡萄糖；食鹽

該實驗是高中“生物分子與細胞”中一個重要的學生實驗，該實驗以滲透作用實驗為理論依據，與以往教材中的實驗“觀察植物細胞的質壁分離和復原”內容相近卻有著重要區別。以往教材中的這項實驗，重在知識的驗證和實驗的操作，而本節課題為探究性試驗，是讓學生通過探究活動，自主發現原生質層是否相當于一層半透膜，原生質層和細胞壁的伸縮性強弱等問題的答案。

一、選擇本實驗的原因

在實際教學過程中發現，由于教學時間、條件的限制，很多教師仍然以檢驗的方式講授本實驗，即詳細講解原理、實驗步驟，指定所用實驗材料器具，甚至將實驗現象、實驗結論也一并呈現，只讓學生按部就班地完成本次實驗操作，這樣就使學生失去了一次很好的探究性學習的機會。為了更好地體現本實驗的探究價值以培養學生能力，我開展了本次實驗教學。

二、實驗目的

1.認知

讓學生真正參與實驗，而且在實驗中得到認識和體驗，產生踐行的愿望，提高學生的認知水平。

2.能力

培養學生的實驗探究能力和自主獲取知識的能力。本實驗中以學生為主體，以教師為引領，充分調動學生參與實驗的積極性，激發學生解決實際問題的熱情，培養學生理論聯系實際的能力，從而達到最佳的教學效果。

3.情感、態度與價值觀

以小組為單位進行實驗并討論匯總得出結論，培養學生互幫互助、團隊合作的精神。

三、實驗教學方法

基于本實驗的特點，我主要采用了以下實驗教學方法：

1.探究法

創設實驗探究問題的情景引導學生通過實驗主動獲取知識，使學生的獨立探索性得到充分發揮，培養學生的自學能力、思維能力、活動組織能力。

2.小組討論法

針對提出的問題，組織學生進行集體和分組討論，促使學生在實驗中解決問題，培養學生的團結協作精神。

3.歸納總結法

通過實驗學生已經具備直觀的感受，讓學生根據自己實驗中觀察到的一些有關的現象，在老師的指導下進行討論，然后進行歸納總結，得出正確的結論。這樣有利于調動學生的積極性，發揮學生的主體作用，讓學生對本節實驗認知更清晰、更深刻。

四、實驗探究過程遇到的問題及解決辦法

問題1：探究時間短

本實驗由教師、學生共同歸納總結的實驗課題有四個，有的學生還有自己想要探究的課題，一節課的時間都要探究時間顯然

不夠。

解決辦法：

（1）教師提前完成實驗原理的講解

為了實驗課上學生能有更多的探究時間，我在上實驗課前就使學生明確了本實驗的實驗目的、應掌握的實驗原理，并且根據學生在課堂上的質疑羅列出本實驗的探究課題，那么學生在上實驗課時就會帶著解決問題的熱情投入本次實驗中。

（2）學生分組探究

在實驗過程中，我規定1～4組探究第一個課題，5～8組探究第二個課題，9～12組探究第三個課題，13～16組探究第四個課題，依次類推，每組學生探究完本課題即可自主選擇第二個課題繼續探究，也可探究自己想要探究的課題。

（3）板書實驗的操作流程

取材（紫色洋蔥外表皮等）→制片（單層細胞）→觀察（低）→滴蔗糖溶液→觀察（低，出現質壁分離）→滴清水→觀察（復原）。這樣學生能快速操作完成實驗探究。

問題2：探究過程不能一一指導

由于實驗教學過程中學生人數眾多，教師不能做到一一指導，那么，教師如何能及時掌握每組學生的探究情況并及時反饋呢？

解決辦法：設計實驗報告單，將已知的探究課題一一列在報告單上，學生在探究的過程中可以及時記錄探究結果，最后由各小組討論將結果匯總，得出相應結論。

五、實驗改進和創新

1.準備多種實驗材料

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

2.學生參與設置多個探究課題

在學生的實驗操作過程中，教師要強調遵循單一變量原則、對照性原則，控制實驗變量，在此基礎上完成下列探究課題（PPT展示）：

課題一：不同的實驗材料在等濃度（0.3 g/ml）的蔗糖溶液中現象如何？

課題二：如何檢測植物細胞細胞液的濃度？（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）能否使植物細胞發生質壁分離，質壁分離后能否自動復原，現象如何，濃度

如何？

課題四：蔗糖溶液濃度過高，會使細胞因失水過多而死亡，而不會發生復原現象的濃度是多少？（有的習題資料中顯示0.3 g/ml的蔗糖溶液由于濃度適中，可以發生質壁分離和復原。而0.5 g/ml的蔗糖溶液能夠使細胞發生質壁分離，但由于濃度太高，使細胞過度失水而死亡，死亡的細胞不能發生滲透作用，所以不會再復原）所以我們通過實驗探究一下。

3.各小組討論匯總探究得出結果和結論

課題一：不同的實驗材料在0.3 g/ml的蔗糖溶液中現象如何？

結果：實驗期間所選材料在0.3 g/ml的蔗糖溶液中均發生質壁

分離，加入清水后也都發生復原現象。但實驗材料不同所觀察到的實驗現象明顯程度不同。

結論：應選擇顏色鮮艷、細胞大、容易撕取的植物材料，一般植物細胞的細胞液濃度都小于0.3 g/ml的蔗糖溶液。

課題二：如何檢測植物細胞細胞液的濃度（配置一系列濃度梯度的蔗糖溶液）

結果：所選材料的細胞液濃度范圍為：0.1 g/ml的蔗糖溶液≤細胞液濃度<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）能否使植物細胞發生質壁分離，質壁分離后能否自動復原，現象如何，濃度

如何？

結果：實驗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時均可使植物細胞發生質壁分離現象，Nacl溶液在0.3 g/ml時，由于濃度過高有部分細胞失水過多而死亡，所以Nacl溶液濃度為0.1 g/ml即可。實驗期間所用溶液均沒有在一定時間內使植物細胞發生自動復原現象。

結論：外界溶液濃度大于細胞液濃度且不損傷植物細胞的情況下均可觀察到質壁分離復原現象。

課題四：蔗糖溶液濃度過高，會使細胞因失水過多而死亡，而不會發生復原現象的濃度是多少？

結果：在大于等于0.6 g/ml的蔗糖溶液中細胞因失水過多而死

亡，只能觀察到質壁分離現象。

通過本節課的學習，我們知道一個完整的植物細胞就相當于一個滲透裝置，原生質層相當于半透膜，只要半透膜兩側溶液存在濃度差就會發生滲透失水和吸水，這也是發生滲透作用的兩個必要條件：具有半透膜和膜兩側溶液具有濃度差。

參考文獻：

何青，劉曉英，熊芳.植物細胞質壁分離實驗材料的探討[J].實驗教學與儀器，1995（05）.

作者簡介：陳艷波，女，中學一級教師，學士學位。

編輯 李建軍