(整理)观察植物细胞的有丝分裂

观察植物细胞的有丝分裂

概述

“观察植物细胞的有丝分裂”是高中生物的一个重要实验，通过实验不仅可以使学生对细胞有丝分裂的过程和染色体的概念有一个感性的认识，还培养了学生操作显微镜、制作临时装片的技能，为以后的学习奠定了基础。

实验素材库为本实验提供了许多视频、图像等媒体素材，可供教师根据具体情况选择使用，以达到教学效果的优化。

教学设计

（一）学习内容分析：

1．实验目的

本实验的主要目的有三个：

①观察植物细胞有丝分裂的过程，识别有丝分裂的不同时期。

②初步掌握制作洋葱根尖有丝分裂装片的技术。

③初步掌握绘制生物图的方法。

2．实验重点难点

这是高中生物的一个重要实验，其中制作临时装片和观察细胞都具有一定的复杂性和难度，同时这2类技能也为以后的实验奠定基础，因此掌握这两类技能应该是本实验的重点和难点；

制作临时装片的实验技能虽然在前面几个实验中都有涉及，但复杂性和难度均有增加。此时大部分学生可能会只知道顺着操作步骤进行实验，却不明白进行每个步骤的原理，教师需要在较短的时间内，让学生既了解原理，又操作无误，还要做得快、做得好，这是有一定难度的。

观察细胞之所以会成为本实验的重点和难点，其一，观察细胞的结果直接影响着本实验教学目标的实现与否；其二，需要观察的细胞类型多，而且不仅仅是要观察到细胞，而是要能够描绘出这些不同细胞的特点，并在此基础上分析出这些不同细胞内染色体的形态和数目

的变化，因此，观察细胞的技能实现起来是相当有难度的。

这个实验中还有一个“隐性”难点，就是在实验中建立起一种良好的氛围，一方面要使学习者能积极思考，乐于合作和交流，另一方面要使学生能遵守纪律，不大声喧哗、胡乱操作，严格按照操作规范进行实验活动，从而培养学生认真观察，耐心细致的作风。

（二）学习者分析

1．装片制作中常出现的问题：

取的根尖太长，带有大量伸长区细胞，影响实验观察效果。

用镊子夹根尖时，根尖分生区被夹碎而丢失

解离、漂洗、染色时间掌握不好，或长或短

学生不能制作出理想的装片（解离、染色效果不佳）

压片效果不够理想

2．观察临时装片常出现的问题：

看不见细胞（在使用显微镜上存在问题）

没有充分时间进行观察

不能准确分辨有丝分裂各个时期的细胞

找不全有丝分裂各个时期的细胞

有些学生没有耐心观察与寻找，就认为他们的实验没做好。事实上，只要耐心寻找，大部分人是可以找到染色效果较好的处于分裂期的细胞。

3．小组合作中常出现的问题

有些学生不是非常愿意独立完成整个实验，没有耐心地认真观察

有些学生不专心于实验、纪律性较差

有些学生不善于参加交流讨论

（三）实验要求：

1．能概述本次实验的目的与要求；

2．熟悉解离的操作程序、关注解离的时间、说明HCl的作用；

3．熟悉染色的操作程序、关注染色的时间、说明龙胆紫溶液的作用；

4．能规范地制作临时将片、关注压片的方法；

5．能在高倍镜下找到处于有丝分裂相的植物细胞；

6．能准确地描述植物细胞分裂间期和各分裂期的特点；

7．能准确分析植物细胞分裂过程中染色体形态和数目的变化；

8．能够绘画出植物细胞有丝分裂各个时期的简图；

9．能正确分析实验中的问题及其成因；

10．分析并说出植物细胞有丝分裂的意义；

11．培养严谨的工作作风，让他们乐于按照规范操作。

12.培养他们能耐心地从自己制备的样品中找到分裂的细胞。让他们体验到耐心观察的重要性。

（四）教学媒体的选择

在本实验中使用视频技术可以取得较好的效果，有助于突破难点。

1．可以选择带有显微摄像的投影机或显微电视，进行演示。

2．可使用库中提供的录像，演示实验材料的培养过程及临时装片的制作过程。

3．可通过提供错误操作的媒体资源，让学生分析。

4．可利用显微视频投影，分析并交流学生制作的装片和教师制作的演示装片。

5．可以调用素材库中一些装片的照片或图片。

（五）教学策略

本实验是以制作装片的技能训练和观察细胞的理论验证为主的实验，可使用指导－练习策略，应借助于媒体进行指导，在此基础上使用问题解决式的策略，让学生发现操作与观察中的问题，并试着去解决问题，最后进行全班的讨论与交流。

（六）教学活动设计案例

教学引入：

用提问的方式引入。如体细胞是通过什么方式进行增殖的呢？你亲眼看到过细胞的有丝分裂吗？然后引出实验内容。

自由分组：

一般实验材料都是事先准备好的，这里可以为学生提供多种不同的实验材料，让学生自由选择他所用的实验材料，对于课本上没有介绍的实验材料，教师可以事先将该实验材料的实验过程和方法提供给大家。可以根据学生所选择的实验材料的不同将学生分成小组，并选出或指定组长，他将负责本组的实验纪律和组内活动。并且要求每组一位同学在实验结束后向全班汇报本组的实验过程和实验结果。

教师也可以针对实验材料提出一些问题，如培养根尖时，为什么要放在温暖的地方并经常换水？植物（如洋葱）底部为什么总要接触水？为什么要选取根尖的部位进行实验？

制作装片：

教师可以对制片的过程进行简单的讲解，注意提醒学生容易出现的问题，并留下一定的思考题，如装片制作时为什么要解离？HCl在解离的过程中起什么作用？解离需要多长时间？染色的目的是什么？龙胆紫溶液在染色的过程中起什么作用？染色剂为何被称为碱性染料？（染色剂本身是酸性的，因为它是带有正电荷的阳离子染料，所以被称为碱性染料。）染色需要多长时间？怎样的压片效果为好，为什么？

根据学生的实验基础，决定是否要播放制作装片的录像。

观察细胞：

低倍镜下观察生长点。用低倍镜观察，找到分生区细胞，问题：怎样用低倍镜观察到细胞？分生区细胞有什么特点？

高倍镜下观察分裂细胞。用高倍镜观察，找到处于有丝分裂期的细胞，并且区分出分裂间期和分裂期的细胞。问题：怎样用高倍镜看清楚细胞？分裂间期和分裂期的细胞有什么区别？你认为染色体是在哪一阶段复制的？为什么要花费这么长的时间进行复制？

高倍镜下观察前、中、后、末4个时期的细胞特征，并区别4个时期的细胞。问题：处于有丝分裂各个时期（间期、前期、中期、后期和末期）的细胞内染色体有什么变化？在一个视野里，找不全细胞各个时期的相怎么办？

如果时间较多，还可以引导学生深入对下列问题进行观察：

观察时能否看到纺锤体？为什么根尖切片上可以看到？

能不能数清楚染色体的数目？为什么比较难数？

能不能看到染色体的着丝点（着丝粒）？为什么？

有兴趣的同学或者自制装片不理想的同学可以观察教师演示的细胞有丝分裂的固定装片。

有条件的学校可以观察教师演示的马蛔虫受精卵的有丝分裂永久装片。

总结交流：

每个小组的一名成员向全班汇报本组的实验过程和实验结果，利用投影机和显微镜并将本组制片效果最好的临时装片供全班观察。全班进行交流讨论：制作好的有丝分裂装片的关键是什么？

还可以创设一些新情境下的新问题，培养学生解决问题的能力。例如：

（1）某同学制作装片时，选取了一个培养时间较长的根做材料。他严格按照实验步骤、要求制作，但做成的装片无论如何也看不到细胞分裂的各个时期。问：为什么会出现这种现象？

（2）制作装片时，有些同学常在视野里看到较为完整的根尖，结果使得实验无法进行下去，你认为这是为什么？

复习巩固：

画图，或描述观察结果；看课件，分析出现问题的原因与解决办法。

结束实验：

收好显微镜、固定装片；清洗实验器材

（七）教学评价的要点

教学评价是系统地对教学效果进行价值判断的一种形式。生物实验教学评价就是以教学目标为依据，科学的评价技术为手段，确定学生达到教学目标的程度并对此作出价值判断，从而为教学策略提供依据，以促进学生综合整体发展的过程。

本实验评价的重点应放在装片的制作和细胞的观察上。应评价以下方面的内容：

制作装片：

能否清洁玻片；能否将水滴于玻片正中，不溢出玻片；能否用镊子尖很好地将根尖离碎；盖片时无明显气泡；压片时能否使细胞分散、成一均匀单层细胞的薄层。

解离：能否准确切取根尖，能否准确把握解离的时间，解离的效果如何；

染色：能否准确把握染色的时间，染色的效果如何；

观察细胞：

能否在高倍显微镜下找到处于各个不同有丝分裂相的植物细胞；能否准确描述观察到的处于有丝分裂各个时期的细胞内染色体变化的特征；能否绘出植物细胞有丝分裂的简图。合作与参与：

能否与同伴很好地分工配合，认真完成实验；能否自觉按照实验规范操作，能积极参与讨论。

表达与交流：

在本实验中注意培养学生表达与交流的能力，不仅有口头的，还应有书面的与绘图的。在绘图的形式中，要求学生能正确地将图与文字配合，准确地表达和描述。

可以对作业进行评价：

（1）能否科学、准确地描述处于有丝分裂各个时期的细胞内染色体形态变化的特征。

（2）分析植物细胞分裂过程中染色体数目的变化。

（3）绘制植物细胞有丝分裂各个时期的简图，要求：细胞结构完整、结构比例基本正确，注图正确，特别要注意有明确的图题、注明观察条件、被观察的实验材

料。

评价形式：

以自评和小组评价为主，在自评（填写自我评价表）的基础上进行小组成员评价和教师评价。

本实验评价的内容与方面较多，请教师根据学生的基础、当地的条件、实验材料的特点，确定在评价中各部分的权重。

实验准备工作

从理论上讲，在植物体中，根尖、茎尖等分生区的细胞大多出现有丝分裂的现象。在实验开始之前，可以多准备几种材料，供学生自由选择所用的实验材料。但对于不同的实验材料，往往制作临时装片的方法各有不同，教师需要事先了解所有准备材料的制片方法并应用于课堂。

选择材料的原则：

1．易制片。

1．材料量大、易得，能满足全年级学生。

2．材料新鲜，生长状态良好。

供选材料：

1．洋葱（蒜、葱）。在上实验课前3～4d，取洋葱一个，放在广口瓶上。瓶内盛满清水，让洋葱底部接触到瓶内的水面。把装置放在温暖的地方，经常换水，使洋葱底部总是接触到水。待根长5cm时，可取生长健壮的根尖制片观察。优点：㈠洋葱根尖是观察植物有丝分裂的传统材料，培养方法和制片过程都较为成熟。㈡材料容易获得。即使在寒冷的北方，市场上买不到紫色洋葱，也可提前准备贮藏，贮藏的方法是：洋葱大量上市时买足用量，放在阳光下晾晒，晾晒2～3天翻动一次，晒到叶片发软变色，外层鳞片叶干缩呈薄膜皮即可贮藏，贮藏时把洋葱堆放在干燥凉爽的室内（冬天要防冻），上面用干沙土盖住，这样贮藏期长，效果好，实验时可随时取用。

2．蚕豆侧根，选择无霉变、无虫害的蚕豆种子，加清水浸泡24h，取出埋入湿润黄沙或河沙中，蚕豆埋入沙中的深度以2～3cm为宜，在室温下培养，每天洒少量水，以防沙失水干燥。待主根长至2～3cm，拔出蚕豆苗，剪去其主根尖生长点，以促使侧根生长，再将苗埋入沙中继续培养。在温度适宜的情况下，7天（包括浸泡时间）左右可长出1～

2cm侧根，一般每根主根上可生侧根6～10根不等。优点是㈠可供实验用的根尖（具有大量分裂相细胞）维持时间长。在室温下保持培养沙湿润，其主根上不断长出分裂活动旺盛的侧根的时间可维持3周。㈡分裂相旺盛期持续时间长。从上午9时到下午6时任何时间取样都能观察到大量的分裂相细胞。㈢采用改良石炭酸品红液染色，其细胞质着色浅，而染色体着色深，染色体大，视野清晰，便于观察。㈣材料容易得到，无季节限制，培养方便，种子萌发率高，发根量大。

［注］改良石炭酸品红染液：

是近年来观察植物染色体时使用的比较理想的染色剂，染色效果背景清晰，反差好，使用方便。配制方法如下：

原液A：取3克碱性品红溶于100毫升70%酒精中，此液可以长期保存。

原液B：取A液10毫升加入90毫升5%苯酚（即石炭酸）水溶液中（2周内使用）。

原液C：取B液55毫升加入6毫升的冰醋酸和6毫升38%的甲醛（可长期保存）。

染色液：取C液10～20毫升，加入90～80毫升45%醋酸和1.5克山梨醇。放置2周后使用，染色效果显著，可普遍用于植物组织的压片法和涂片法，使用2～3年不变质。山梨醇为助渗剂，兼有稳定染色液的作用。如果没有山梨醇，也能染色，但效果稍差。

药品器材

1．显微镜，有条件的学校还可以给学生配备测微尺。

2．载玻片2个，盖玻片2片，玻璃皿3个，吸水纸，滴管，镊子1把，刀片1个。3．化学药品：

（洋葱、蒜、葱）质量分数为15%的盐酸，体积分数为95%的酒精溶液，质量浓度为0.01g/ml的或0.02g/ml的龙胆紫溶液（或醋酸洋红液）。

实验过程与结果

素材库中的素材可向教师提供正确操作的规范，向教师提供演示的素材，向学生提供自主学习的指导或学习参考资料。

1．实验操作

（1）培养实验材料的录像片断（着重说明选择实验材料的原则）

（2）制作临时装片（教师可根据课堂实验的效果有选择地展示下列媒体）

解离过程的正确操作的录像（说明解离时间）

漂洗过程的正确操作的录像（说明漂洗时间）

染色过程的正确操作的录像（说明染色时间）

压片过程的正确操作的录像

2．实验结果

高倍镜下观察的植物细胞，高倍镜下观察的处于有丝分裂间期、前期、中期、后期、末期5个时期的植物细胞。并且有教师准备的不同植物的上述5个时期的细胞，如洋葱、大蒜、葱、蚕豆等。

开放实验室

利用在课余时间开放实验室，让学生开展生物学课外科技活动，可以结合本实验的内容开展一些实验观察与研究。以下是可以开展的一些建议性活动，教师可以根据实际情况进行选择：

方案一：

探究洋葱根尖不同部位与细胞有丝分裂相的关系，并探讨其原因。

具体的活动建议：可以让学生分成小组，每个小组研究根尖一个部位相同体积大小材料的细胞有丝分裂相的情况，每一小组把根尖材料切成1mm长的小段，记下小段离根尖的冠末端的距离（教师可以用图来说明），将每一小段制作成临时装片，然后用显微镜进行观察，检查某一视野下分裂相的占细胞总数的百分比，随机取3个视野，得出平均值。

根据学生的观察结果画出曲线图：横坐标是小段离根尖的冠末端的距离；纵坐标是分裂相细胞占细胞总数的百分比的平均值。

教师在曲线图的基础上总结根尖不同部位与细胞有丝分裂相的关系，并组织学生进行有关的讨论，探讨其原因。

还可进一步让学生观察根尖不同部位的植物细胞在形态上的差异，并探讨其原因。（这可以为学生学习细胞的分化提供了直接观察的经验）

方案二：

探究取材时间（早上、上午、中午、下午和晚上）与细胞有丝分裂相的关系，并探讨其原因。

方案三：

探究不同温度与细胞有丝分裂相的关系，并探讨其原因。

[注]方案二、三的具体活动建议与方案一类似，不再赘述。

练习与评价

一、习题

（一）制作洋葱根尖有丝分裂装片

1. 判断以下哪种过程是正确的洋葱根尖有丝分裂装片的制作过程？

A．直接取一段根尖进行压片操作，然后进行观察。

B．先将根尖用解离液解离3～5min，再用染色剂染色3～5min，然后进行压片操作，最后进行观察。

C．先将根尖用解离液解离3～5min，再用清水漂洗10min，然后用染色剂染色3～5min，再进行压片操作，最后进行观察。

D．先将根尖用解离液解离3～5min，再用清水漂洗10min，然后进行压片操作，最后进行观察。

（二）植物细胞有丝分裂的过程：

1．

2．画处于有丝分裂各期的植物细胞图

（学生可以看录像：选择工具、画的过程、画的结果、注字）

出现一些图，让学生分析这些图的质量与问题。

3．让学生比较有丝分裂不同阶段的简图。

二、评价

建议的评价形式：由自我评价、同学互评和作业评价三部分组成，共20分。

1．学生自我评价表（5分，每一题分为A、B、C三档，A是最优的）（供参考）（1）

（2）你是否注意按照制作临时装片的规范操作进行制片？

（3）

（4）误操作是否很少出现？

（5）你认为你的制片效果是否满意？

（6）你在高倍镜下是否观察到有丝分裂各个时期的细胞？

（7）你的同伴在操作和讨论中对你的启发大不大？

2．学生互评表（5分）（供参考）

（1）

（2）你的同伴制作临时装片的操作过程的规范程度？

（3）

（4）同伴制作装片的质量与观察的效果？

（5）在讨论中他对你有没有启发？

（6）

（7）你是否在操作中学习了他的经验？

（8）在实验过程中你的同伴是否很认真？

3．作业评价的要点（10分）

（1）画图的正确程度

线条光滑流畅 1

图的大小、比例是否得当２

染色体的特征是否与细胞所处的有丝分裂时期一致２（2）

（3）能不能正确指出各种分裂期的细胞５（细胞有丝分裂间期、前期、中期、后期、末期各占１分）