第一课时 探究细胞的吸水与失水
教学过程
［课前准备］
课前老师准备好萝卜条吸水和失水的演示实验，取三块形状大小相同的萝卜条，一块置于盛有清水的烧杯中，一块置于盛有盐水的烧杯中，一块用培养皿盛放以作对照。此实验一般需要半小时就可以有明显的结果。
［情境创设］
今天我们开始学习第4章《细胞的物质输入和输出》，无论是从个体层次还是细胞层次来看，生命系统并不是一个孤立封闭的系统，它要不断与外界发生物质和能量的交换，包括从外界摄入物质（如我们吸入氧气、吃饭等），同时也包括及时地把代谢产生的废物排出体外（如呼出二氧化碳，排尿，出汗等）。那么这一章我们着重探讨在细胞层次上物质是如何输入和输出的。
首先我们来看这样几个生活中的例子：
（1）你吃比较咸的食物时，例如腌制的咸菜、连续嗑带盐的瓜子等，你的口腔和唇的黏膜会有什么感觉？为什么？
学生：会有干燥难受的感觉，因为口腔和唇的细胞失去水分，即水分的输出。
（2）当你把白菜剁碎准备做馅时，常常要放一些盐，过一段时间后就可见有水分渗出，这些水分是从哪里来的？
学生：菜馅细胞失去的水分，即水分的输出。
（3）蔫了的青菜叶放入清水中浸泡一段时间后，会有什么变化？
学生：菜叶又重新变得硬挺起来了，叶面伸展，即水分的输入。
（4）老师展示课前准备好的萝卜条失水和吸水的实验，介绍实验过程，展示实验结果。问：两个烧杯中的萝卜条为什么会出现明显的不同呢？
学生：清水中的萝卜条吸水，即水分的输入；盐水中的萝卜条失水，即水分的输出。
（5）你还能想到哪些类似的例子呢？
……
［师生互动］
1.提出问题
教师：结合上面这些例子，特别是萝卜条吸水和失水的这个演示实验，如果深入思考的话，你可以提出什么问题？将问题写下来。
学生：1.细胞会失水吗？（渗出的水是细胞内的水还是间隙的水）
2.细胞在什么情况下会失水，什么情况下会吸水呢？
3.水分是如何进出细胞的？
……
教师：大家一起来讨论一下提的问题哪些是有价值的，值得探究的？
学生：2和 3两个问题提得好，可以探究。
教师：我们要学会善于从生活中的现象中发现新的问题，提出问题。许多科学家发现也就是在平时看似习以为常的现象或者一些偶然巧合的现象中提出来的，例如牛顿就从苹果掉下来的现象中提出地球引力的问题；细菌学家弗莱明从一个长了青霉的细菌培养皿中提出青霉的分泌物是否具有抑制葡萄球菌生活的作用，从而提取出青霉素的。当然这要求我们要有敏锐的观察能力和敏捷的思维。爱因斯坦曾经说过："提出一个问题比解决一个问题更重要。"可以说"提出问题的能力"是人们素质的一个重要组成部分,是创造发明的源泉之一。
好，提出了一个有价值的问题以后，我们如何去研究它呢？这节课我主要是告诉大家探究问题的一般方法和步骤。
2.作出假设
当一个问题提出来后，首先我们要对现象进行分析，结合已有的知识（必要时还要查找一些资料）和生活经验，对提出的问题作出一个尝试性的回答。我们叫"作出假设"。
比如我们研究"细胞在什么情况下会失水，什么情况下会吸水呢"，综合分析以上几个例子——嗑瓜子引起口干，菜馅渗出水，还有盐水中的萝卜条失水，它们的共同点是细胞外有一定的盐分，所以可以推理"是不是当细胞外界溶液的浓度过大或者说大于细胞内的浓度时，细胞会失水呢？反之如果细胞外溶液低于细胞内溶液的浓度时细胞则会吸水"，作出了一个假设。
那作出的假设正确与否呢？就需要通过实验来验证，那么接下来我们就要设计一个实验，创造我们假设中所提出的条件，来检测细胞是否发生失水或吸水。
3.设计实验
教师：那这个实验的设计上我们需要考虑哪些细节呢？
首先我们要考虑"选择怎样的细胞材料来进行实验"，脱开书本，假如你是第一次碰到这样的问题，你会考虑选择怎样的材料呢？
学生：树叶；菜叶；血细胞；花瓣。
……
教师：大家可以打开思维来想，刚才你们提的材料很好，都可以用来尝试，或许这些材料都能成功，但也可能一些材料不能助你成功。同时你们也想一想这个实验要用到哪些工具，你如何判断细胞失水了还是没有失水？
学生：用显微镜观察。
教师：很好，当你选用了显微镜以后，你的选材就应注意要尽可能选容易做成装片的，在显微镜下容易观察到的（如细胞比较大，或细胞有颜色等，如果没有颜色，能不能染色？染色要注意什么）。比如洋葱表皮细胞有紫色，也很好撕取做成装片，就可以考虑，那大家还能不能想到其他什么好材料呢？
学生：水绵，水绵是绿色的，水绵是单层细胞。
那葫芦藓也可以，它的叶是一层细胞的。
美人蕉的花瓣表皮细胞中液泡颜色呈现鲜红色。
紫鸭跖草表皮容易撕取，紫色液泡大而明显，很容易找到。
……
教师：大家的思路开始打开了，想得很好，那究竟这些材料好不好，大家也可以做为一个课题来研究，多选几种材料都试试，进行比较。
好，那接下来我们还要考虑选用怎样的试剂好呢？
学生：盐水。
教师：还有没有其他的呢？
学生：糖水；
醋酸；
海水。
……
教师：想得很好，这里我们同样也考虑这些问题，我们选的试剂会不会对细胞有伤害？能否保证细胞是活的？如醋酸就可能对细胞产生伤害；试剂的浓度我们最好是能控制的，海水的浓度我们不好控制。还有试剂要是容易获得的。所以这里大家提的盐水和糖水是比较好的。
材料、用具、试剂都选好了，接下来我们要考虑整个实验具体的操作步骤该如何。是先把洋葱泡在盐水中，10分钟后取出做成装片，显微镜下检测；还是先做好装片，再想办法往里加入试剂呢？
学生：先做装片再加试剂好，这样可以在显微镜下监控细胞失水的变化过程。
教师：很好，现在我们还有一个重要的问题，那就是要预期一下实验结果，加了高浓度糖水后细胞会发生怎样的变化呢？
学生：细胞会缩小。
1.正常细胞 2、3.发生了质壁分离的细胞
教师：对，细胞液中的水分流失，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层（包括细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质。注意：原生质层和原生质两个概念是不同的，原生质则指细胞内的生命物质，整个动物细胞都是一团原生质，而植物细胞除细胞壁外的其他所有物质是一团原生质）比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质就会与细胞壁分离开来，也就发生质壁分离。所以观察到质壁分离可以作为细胞失水的表现。
预测了实验结果后，我们可以设计一个表格来记录实验结果。这个实验中的表格就比较简单了。
4.开展实验
好，当所有这些实验的细节都考虑清楚了以后，我们就可以开始实验了，下节课我们就到实验室完成这个探究实验。
5.记录结果
6.分析结果，得出结论
做完实验后，我们要对实验结果进行分析，实验结果是否与预期相吻合？是否支持了我们最初的假设？
当实验结果与预期不符时，我们要多思考，也不要急于认定假设不成立，要考虑会不会是因为实验操作的不正确导致不能达到预期结果的？会不会有什么干扰因素呢？
例如这个实验中，如果开始使用了0.8 g/mL的蔗糖溶液，很快就观察到了质壁分离，但后来加清水怎么也不能使细胞发生质壁分离复原，能否断定当外界浓度低的时候细胞不能吸水呢？
学生：不能。
教师：那为什么会出现与预期不符的结果呢？就要多思考了，有没有谁能想到呢？
学生：会不会因为蔗糖浓度过高了，导致细胞失水过快而死亡了。
教师：很好，回答得很正确。所以无论实验成功也好，失败也好，都要认真分析。
如果确实找不到实验设计上的原因也找不到实验操作上的原因，始终也未能得到预期的结果，这就要认定假设是错的了。这时又要重新回头做新的假设，然后设计别的实验了。失败不要紧，很多伟大的发现都不可能一次就成功的，都是要经过多次，有的甚至千百次的失败后才成功的。失败是成功之母嘛。
［教师精讲］
进行科学探究的方式是多种多样的。一般来说，其基本过程具有六个要素：提出科学问题；进行猜想和假设；制定计划，设计实验；观察与实验，获取事实与证据；检验与评价；表达与交流。某些探究过程只包含其中的几个要素，而且也不一定按上面呈现的顺序进行。我们进行科学探究主要是领悟科学探究的思想，培养自己进行科学探究所需要的能力，增进对科学探究方法与过程的理解。科学探究能力是通过完成部分探究活动和完整的探究活动而形成和发展的。
