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毕业半年拿到省论文第一,毕业一年拿到省讲课比赛第一,毕业一年半开始参与课题,毕业两年获得全国论文第一,毕业两年半建立人教网专辑,毕业三年跳槽,顺便带着学生获得省第一和全国三等奖,同时获得奥赛优秀教练称号。毕业四年获得湖南省青年教师综合素质大赛一等奖,省级讲课比赛一等奖。毕业五年带着学生拿到三个奥赛全国奖,中南六省讲课比赛一等奖,。现在是长沙市专家库成员。

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【转载】引用:未 曾 预 约 的 美 丽 — 质壁分离实验图像不规则的再探究  

2014-08-14 22:28:16|  分类: 阅读日志 |  标签: |举报 |字号 订阅

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少科班学生生物实验论文发表在国家级学术期刊
 [2010-7-2]

  7月1日收到《教学仪器与实验》期刊社发来的邮件,我校西交大少科班姚新叶等学生所写的“生命科学”探究性实验论文发表在国家级学术性科技期刊《教学仪器与实验》。
  该文起因于教材“植物细胞吸水和失水”实验,学生对显微镜下质壁分离图像不规则提出质疑。教师因势利导,把实验意外开发为生成性教学资源,学生利用学校先进的数码实验室、延着“科学探究的六步曲”,找到了原因,探究出质壁分离实验适宜的蔗糖浓度,修正了教材数据。学生体验了科学探究的过程,掌握了科学探究的一般方法,养成了积极的情感和科学态度。
  《教学仪器与实验》(Educational Equipment and Experiment)是教育部基础教育司和教育部教学仪器研究所联合主办的、我国第一家中央级有关教学仪器研究开发应用和实验操作研究的学术性科技期刊。

附原文如下:

未 曾 预 约 的 美 丽
— 质壁分离实验图像不规则的再探究
姚新叶等1       生物教研组2 
(1苏州中学西交大少科班学生 江苏苏州 215021    2苏州中学园区校 江苏苏州 215021)

  摘 要  在探究“植物细胞吸水和失水”的实验中,学生对显微镜下质壁分离图像不规则提出
质疑。教师因势利导,把实验意外开发为生成性教学资源,学生利用数码显微镜找到了原因,
探究出质壁分离适宜的蔗糖浓度。学生体验了科学探究的过程,掌握了科学探究的一般方法。
关键词  洋葱表皮细胞   质壁分离   探究

1 提出问题
  课堂上,学生们在有序完成“植物细胞的吸水和失水”探究实验,沉静于观察洋葱外表皮细胞动态变化的过程。
  “植物细胞失水后,质壁分离的图像怎么一点不规则?”(图1a和图1b)A同学问;
  B、C同学附和道:“我也是:这里凹下去一块,那里凹下去一块。与课本上光滑的、呈椭球形的细胞膜(原生质体)(图2)截然不同。实验步骤并没有出错,哪为什么观察到的现象不同呢?”

             
  三个学生的质疑引发了一群学生的兴趣,我也加入了学生的讨论。
  师:“是普遍现象还是个别现象?”
  一双双手举了起来。
  师:“凹下去的部位有没有规律?”
  生:“细胞壁的棱角处比其他部位要多。”┅┅
  当实验出现意外、学生提出问题,教师直接告诉学生答案?还是把意外当成生成性教学资源开发利用,引导、鼓励学生自己找到问题的答案?苏霍姆林斯基说过,“教育的技巧并不在于我能预见到课的所有细节,而在于根据当时的具体情况,巧妙地在学生不知不觉之中做出相应的变动。”

2 提出假设
  学生经过两天的思考,提出了11种假设,并在全班公布、交流,接受其他同学的质疑。经过个人选择、并付诸探究活动的假设有:
A. 细胞壁棱角和蔗糖溶液接触面积大,优先发生质壁分离;
B. 材料厚薄不均;
C. 各个方向蔗糖溶液的浓度不一样;
D. 蔗糖溶液浓度过高,细胞失水过多,而细胞有一定的表面积;

3 设计实验、实施实验
3.1细胞壁棱角和蔗糖溶液接触面积大,优先发生质壁分离?
  实验步骤:⑴配置0.1g/ml、0.2g/ml、0.3g/ml蔗糖溶液;⑵制作甲、乙、丙三组紫色洋葱外表皮的临时装片,观察洋葱表皮细胞;⑶取下甲组装片,水平放在桌上,用滴管在载玻片的一边滴加适量的0.1g/ml的蔗糖溶液,同时用吸水纸在盖玻片另一端吸水,使洋葱表皮细胞浸润在蔗糖溶液中;⑷乙、丙组分别滴加0.2g/ml、0.3g/ml蔗糖溶液,重复上述操作;⑸将装片放在显微镜下观察,相同时间(15分钟)后,拍照、获取质壁分离图像。

3.2材料厚薄不均引起的?
  撕取若干片颜色较深的洋葱外表皮,通过视觉判断、镜检,分成两组:厚薄均匀、单层细胞的表皮为甲组,厚薄不均匀、单层和多层细胞混合的表皮为乙组;使两组细胞都浸润在0.3g/ml的蔗糖溶液中。

3.3是由于各个方向蔗糖溶液的浓度不一样?
  实验步骤:⑴配置0.3g/ml、0.4g/ml、0.5g/ml、0.6g/ml蔗糖溶液;⑵制作紫色洋葱外表皮的临时装片、观察表皮细胞;⑶甲组用滴管在载玻片的一边滴加适量的0.3g/ml的蔗糖溶液,在载玻片的另一边滴加适量的0.4g/ml的蔗糖溶液,同时用吸水纸在盖玻片上下端吸水,使洋葱表皮细胞浸润在蔗糖溶液中;⑶乙组、丙组分别以0.3g/ml、0.5g/ml和0.3g/ml、0.6g/ml重复上述操作;⑷将装片放在显微镜下观察,15分钟后,拍照、获取质壁分离图像。

3.4蔗糖溶液浓度过高,细胞失水过多,而细胞有一定的表面积,只能向内部凹陷?
  实验步骤:⑴配置0.1g/ml、0.2g/ml、0.3g/ml、0.4g/ml、0.5g/ml蔗糖溶液;⑵制作紫色洋葱外表皮的临时装片、观察表皮细胞;⑶甲组用滴管在载玻片的一边滴加适量的0.1g/ml的蔗糖溶液,同时用吸水纸在盖玻片另一端吸水,使洋葱表皮细胞浸润在蔗糖溶液中;⑶乙组、丙组、丁组和戊组分别以0.2g/ml、0.3g/ml、0.4g/ml和0.5g/ml重复上述操作;⑷将装片放在显微镜下观察,15分钟后,拍照、获取质壁分离图像。

4 观察实验现象、分析交流实验结果
4.1细胞壁棱角和蔗糖溶液接触面积大,优先发生质壁分离  比对质壁分离的图像:0.1g/ml蔗糖溶液中洋葱细胞不发生质壁分离(图3);0.2g/ml蔗糖溶液洋葱细胞开始发生质壁分离,但主要集中在棱角处(图4细胞c); 


                 
  0.3g/ml蔗糖溶液中,质壁分离十分明显:有的细胞棱角处质壁分离的程度比其他部位明显,如图5中细胞d,但有的出现了相反的情形如图6中细胞e。
                

          
4.2材料厚薄不均  材料厚薄均匀的甲组中细胞发生质壁分离的速度和程度比较一致,而材料厚薄不均匀的乙组中细胞发生质壁分离的速度和程度参差不齐,但如果时间足够,乙组图像也会和甲组一样。

4.3是因为各个方向蔗糖溶液的浓度不一样  甲、乙、丙三组都发生了质壁分离,其程度甲<乙<丙。

4.4蔗糖溶液浓度过高,细胞失水过多,而细胞有一定的表面积   不同浓度的蔗糖溶液下,细胞形态分别是:
             

5 对照假说,得出结论
  假说A:细胞壁棱角和蔗糖溶液接触面积大,优先发生质壁分离。学生受初中气孔水分子扩散速率存在边缘效应的影响,提出假说A有道理;而且在色素提取和分离实验中,制备滤纸条剪去两角,也是佐证。在0.2g/ml蔗糖溶液中,洋葱表皮细胞发生质壁分离的实验结果和假说完全吻合,在0.3g/ml蔗糖溶液中吻合度降低。也就是说,较高浓度外界溶液下,细胞壁棱角处细胞膜和外界溶液接触面积大,优先发生质壁分离,但随着外界溶液浓度的升高,高浓度抵消了“接触面积大”带来的效应。
  假说B显然不能成立。在假说C的小组交流过程中,学生提出:由假说C设计的实验自变量不好控制(来自左右方向的不同浓度蔗糖溶液在盖玻片下发生混合),其结果等同于洋葱细胞置于不同浓度的(高)蔗糖溶液中,雷同于假说D的实验。
  只有假说D的实验结果验证了:质壁分离实验图像不规则是因为外界蔗糖溶液浓度过高,细胞失水过度,而细胞膜有最小表面积,只能向内凹陷。
  那么,洋葱质壁分离适宜浓度是多少呢?或者说在什么浓度的蔗糖溶液下,质壁分离的图像比较规则?

6 再探究
  配置0.2g/ml、0.22g/ml、0.24g/ml、0.26g/ml、0.28g/ml、0.30g/ml蔗糖溶液,分别进行操作。15分钟后实验结果如下:
           

  0.24g/ml-0.28g/ml的蔗糖溶液下,洋葱表皮细胞质壁分离明显、原生质体的形状比较规则,是中学生进行质壁分离实验比较适宜的浓度。在设定的几种浓度中,0.28g/ml的蔗糖溶液下洋葱表皮细胞质壁分离的效果最好!

7 对教师的启示
⑴ 启示之一:尊重学生的质疑,捕捉探究性资源  探究活动是一种以问题为载体,以主动探究为特征的学习活动。问题是探究的发端,“问题”可以来源于教科书的案例,或教师用多种方式创设问题情境、引发出的问题;但是,更能获得学生认同感和激发学生探究激情的是从学生心中吐露出来的、学生渴望知道答案的问题,如实验中出现的意外。本实验探究的问题,在先前实验的两个班级(高一)学生也有问及,我直接告诉了学生答案;事后扪心自问:学生提出的问题中并没有蕴涵过多的知识目标,是否有必要鼓励学生进行预设外的探究?能否开发为生成性教学资源?凭学生的能力能自己探究吗?我为什么要包办学生的学习活动?┅┅当第三个班级(少科班)再出现相同的问题,我引导学生利用综合实践的时间,在学生已有的知识和经验基础上,通过科学探究习得知识和技能,体验科学探究的过程和方法,形成积极的情感和科学态度,是前两个班级的教学效果所不能企及的。

⑵ 启示之二:扎扎实实“做科学”,强化实验教学  尽管新教材强化了中学生物实验教学,很多学校还花巨资武装了“数码实验室”,但使用率普遍不高。这除了与学校、教师的观点有关外,更主要的还是缺少在内容选择上符合科学探究要求和教学实际,在活动组织上易于操作、设计简单、成本不高的案例参照。本实验的探究过程是引导学生进行真正意义上的探究,强化了实验教学。

⑶启示之三:相信学生的“潜能”,打造生命课堂  在本活动的实施过程中,教师普遍的感受就是:学生的潜能是无限的。教学前教师总是担心学生是否能完成设计?是否能正确使用数码显微镜?是否能完成实验结果的记录和分析?但在实际教学中,学生总能带给我们意外的惊喜,生成许多在传统“知识课堂”中无法获得的成果。例如在提出假说阶段:除了上面四种假设外,还有七种,如:细胞器在细胞质中分布不均;凹进去的地方细胞膜上“水通道”较多┅┅。“水通道”高中教材根本就没有谈到,说明学生利用课余时间查阅了相关资料。正是在教师充分的信任和期待中,学生的潜力被高度激发;而学生兴奋而快乐的眼神,也让教师体验到职业的幸福感,师生共同营造出一个充满生命活力的新型课堂。
 
[附]
实验材料:市售洋葱
实验用具:电子天平、蔗糖(上海得福糖业有限公司 产品标准号GB317)、数码显微镜(图1a放大倍数10×10、图2来自人教版“分子与细胞”63页图4-3、其它放大倍数 10×40)。

主要参考文献
1 赵占良.高中生物课程标准教材探究活动的设计和教学建议.生物学教学,2007,32(6):24-26.
2 普通高中生物课程标准(实验) .第1版.北京:人民教育出版社,2007:31— 47.

供稿:生物组、少科班

编辑:阿城
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