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［实验三］ 观察植物细胞的有丝分裂
●从容说课
本实验既是对有丝分裂过程中染色体行为的验证，也是对高倍显微镜操作要领的巩固；既是在诸章节中发生迁移的重点内容，也是历年来各种考核的热点话题。因此，本实验的成功与否，关系重大。
教材首先介绍了该实验的“实验原理”。以高等植物细胞为例，从观察部位、分裂过程、工具选择、观察目标等诸方面作了详细的理论阐析。
教材接着说明了观察植物细胞有丝分裂的目的要求。要求学会识别有丝分裂的不同时期，掌握洋葱根尖有丝分裂装片的制作技术。以达到培养学生观察能力、识别能力、判断能力和动手操作能力。
教材第三部分清楚地列出了该实验所需要的材料用具。特别是所列盐酸、酒精、龙胆紫或醋酸洋红等溶液，在实验过程中，一定要搞清它们的作用。
教材第四部分更为详细地介绍了该实验的方法和步骤。从装片的制作、分裂过程的观察、固定装片的演示，一直到绘图的要求点滴不漏地作了说明。
为此，我们必须对该实验的知识结构和操作事宜做到胸有成竹，以确保该实验的成功。教师可以从以下三个方面切入该实验的本质性准备。
1.知识结构的联系：首先明确植物细胞的结构。即植物细胞由细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核构成，特别是细胞核的结构，又包括：核膜、核液、核仁、染色质（染色体），因为显微镜的可视目标主要是染色体的行为。其次弄清真核细胞的分裂方式，主要是以有丝分裂来增加细胞数目的，即有丝分裂是核生物进行细胞增殖的主要方式。更重要的是要明白一个细胞周期及各时期的典型特征。抓住分裂间期和分裂期中前、中、后、末各时期的染色体变化，以利有的放矢。
2.相关知识的迁移：掌握该实验的知识点，对巩固《生命的物质基础》（核酸、蛋白质）和《生命的基本单位——细胞》至关重要，对于后面学习《生物的生殖和发育》（减数分裂、受精作用、个体发育）和《遗传变异》（遗传物质、遗传规律）以及高三全一册中的“基因工程”“细胞工程”都是必要的感性材料。
3.实验操作的关键：该实验成败的关键在于装片的制作。一则材料需要在实验前3～4天培养；二则需用的药剂较多，浓度比例不同；三则处理程序复杂，需用时间较长。此外，显微镜观察时，各时期细胞的染色体行为与教材中的模式图解又有天壤之别，很难辨别。所以，教师必需精心设计，认真组织。否则，一节课内很难圆满完成实验任务。
●教学目标
知识目标
识记：
1.植物细胞有丝分裂的不同时期。
2.各时期染色体的行为变化。
应用：
1.学会洋葱根尖有丝分裂装片的制作过程和技巧。
2.高倍显微镜的使用。
3.绘出有丝分裂中期的简图。
能力目标
1.巩固显微镜的操作技能。
2.理解相关溶液的作用机理，培养学生的分析能力。
3.通过根尖的培养、装片的制作、显微镜的使用，培养学生的动手能力。
情感目标
1.通过小组进行根尖培养及实验过程的相互配合，培养学生的协助精神。
2.通过细胞有丝分裂各时期染色体行为变化的辨别和判断，使学生树立辩证唯物主义的世界观。
●重点·落实方案
重点
1.观察有丝分裂各时期的细胞特征，识别有丝分裂的不同时期。
2.掌握制作洋葱根尖有丝分裂装片的技术。
3.理解各时期中染色体数和DNA数的变化规律和相互关系。
落实方案
1.尽量将实验安排到上午三、四节课。
2.增加演示实验并巡回指导。
3.结合坐标图象说明染色体与DNA的关系。
●难点·突破策略
难点
洋葱根尖临时装片的制作。
突破策略
1.板书说明制片的程序和重要环节。
2.诱导学生理解各种溶液的用途或作用。
3.配合题例巩固装片的过程。
●实验原理
观察部位：植物体的根尖、茎尖等分生区的细胞。
分裂过程：高等植物细胞有丝分裂分为间期和分裂期的前期、中期、后期和末期。
观察过程：先用低倍镜找到根尖生长点的细胞，再用高倍镜辨别各时期的染色体（染色质）变化，并判断该细胞处于有丝分裂的哪个时期。
染色原理：细胞核内的染色体容易被碱性染料（龙胆紫或醋酸洋红等）着色。
●材料用具
材料：培养好的洋葱（或蒜、葱）；
质量分数为15%的盐酸溶液；
体积分数为95%的酒精溶液；
质量浓度为0.01 g/mL或0.02 g/mL的龙胆紫溶液（或醋酸洋红液）。
用具：显微镜，载玻片，盖玻片，玻璃皿，剪刀，镊子，滴管，解剖针，题例投影片等。
●实验指导
指导学生预习：结合教材的知识结构和实验目标预习该实验内容。从理论上掌握根的培养方法、装片的制作技术和观察时可视目标的寻找与辨别。
指导学生制片：固定时间取材，通常是上午的1时至下午2时分裂活跃，尤其是上午10时至11时20分最活跃。解离时间不易过长或过短，否则根尖未充分解离或使根尖过分酥软且染色体成分破坏。漂洗是为了洗去盐酸，防止解离过度而影响染色。染色液的浓度和时间一定要掌握好，染色不能过深，否则一片紫色将无法观察。加盖玻片时应注意防止水泡；压片时复加载玻片的方向与底部载玻片相同。
指导学生观察：巩固显微镜的使用方法，特别是高倍镜的调节要熟练而规范。提示学生低倍镜下寻找的目标是生长点的细胞；高倍镜下辨识有丝分裂的不同时期。注意抓住可视目标，即低倍镜下的正方形细胞（生长点细胞）和高倍镜下的染色体特征（有丝分裂的不同时期）。特别注意：各时期细胞内的染色体行为变化，必需在几个细胞甚至几个视野中才能找全。
●课时安排
1课时（也可根据需要安排“实验”与“讨论”2个课时）。
●教学过程
［导课］
1.细胞增殖是靠什么方式实现的？
2.真核细胞的分裂方式有哪几种？
3.真核生物进行细胞分裂的主要方式是什么？
咱们上节课详细讨论了有丝分裂的全过程，特别是一个完整的细胞周期中，各时期染色体的行为变化。那么，在实际的生物体细胞中这些变化特征是如何发生的呢？（出题）
［教学目标达成］
实验三：观察植物细胞的有丝分裂
一、装片的制作
教师板书：
学生操作：依黑板上程序和教材上的具体步骤进行操作。各种用具、溶液都在实验台上，学生可自行选择。注意分工合作，一定要把时间控制好。
教师指导：（集体提示）
（1）取材：切取洋葱根尖透亮部分2～3mm。
（2）解离：注意时间控制。时间过短，则细胞不易被压散；时间过长，则细胞容易被压碎，影响染色。标志是材料呈白色微透明，用解剖针能轻轻压碎为好。
（3）漂洗：用镊子取出根尖，放入盛有清水的玻璃皿中，漂洗10min。
（4）染色：教材提到“染色3～5min”，最好染够5min，这样便于染色体充分着色。
（5）制片：按程序制片。注意压片时，不能使盖玻片移动，以免使材料模糊不清，而且要控制好力度，必须一次压片成功。
学生讨论：利用制片过程的大量空闲（等待的时间），讨论该实验所用相关溶液的作用和目的。
（1）盐酸和酒精的作用是什么？
（2）清水漂洗的作用目的是什么？
（3）龙胆紫或醋酸洋红的作用是什么？
学生回答：
（1）盐酸和酒精的混合液起解离的作用，杀死根尖细胞，溶解细胞间质，使细胞容易发生分离。
（2）清水漂洗的作用即洗去材料中的解离液。
（3）龙胆紫或醋酸洋红的作用是使细胞中的染色体着色。因为，染色体很容易被这样的碱性染料染色。
教师诱导：制片前为何用这些溶液处理根尖，其目的是什么？
师生归纳：使细胞分散开来，染色体的行为变化更为明显，以利观察。
二、有丝分裂的观察
教师板书：
显微镜
学生操作：根据黑板上提示分别在低倍镜和高倍镜下找到相应的可视目标。
教师指导：（巡回指导）
在学生操作显微镜的过程中，对操作规范和结果准确的小组和个人给予表扬；对动作不规范的给以纠正，结果有误的做出“调焦”与“移片”等提示，特别需要“三令五申”的是“微调”及“倒像”的操作要领。
学生操作：找到分裂中期的细胞后，便可移动装片，寻找和辨认相邻细胞中有丝分裂的间、前、后、末四个时期的细胞。
教师强调：抓住各时期细胞内染色体的行为变化，理解教材上的模式图与实际状态的视野图之间的区别与联系。
教师演示：在讲台上提前准备好分别调出一个细胞周期中“间、前、中、后、末”五个时期的5台样镜（固定装片）供学生观察。
学生观察：对照自己的实验结果，轮流到讲台上观察样镜。特别是自制装片不理想的小组同学更要仔细观察，并分析原因。
三、绘制简图
教师提示：（1）寻找清晰可数的“中期”镜样。
（2）实事求是地画出一个细胞。
（3）在相应位置注释说明。
学生绘图：在实验报告单的相应位置绘制。
四、结论与讨论
教师演示：利用学生绘图的时间出示投影片，给出如下讨论提纲，供大家讨论。
1.从细胞周期来看，下列现象各发生在所给选项的哪个时期？
A.间期 B.中期 C.后期 D.末期
（1）着丝点排列在赤道板上，染色体的数目和形态非常清晰。( )
（2）着丝点分裂，被纺锤丝牵向细胞两极的是( )
（3）细胞赤道板处出现细胞板现象的是( )
（4）细胞中变化复杂，但视野中又很难观察到的是( )
2.根据你的体会，请说出制作洋葱根尖有丝分裂装片的三大关键是什么。
3.课后请大家讨论并绘出有丝分裂过程中染色体和DNA变化规律的坐标图像。
学生讨论：或参考教材图解，或根据实验结果，七嘴八舌对1、2题展开讨论。
师生归纳：（答案）
1.（1）B （2）C （3）D （4）A
2.①剪取根尖时要在细胞分裂最活跃的时期（上午10点～12点）；
②解离时间要充分，要将根尖细胞杀死，细胞间质被溶解，使细胞容易分离；
③压片时用力大小要适中，要使根尖压平，细胞分散开来。
3.教师演示投影片，并简要说明有丝分裂过程中（一个细胞周期），染色体和DNA的变化曲线，以供学生课后参考。
实验结论：植物细胞的有丝分裂全过程，分为分裂间期和分裂期，分裂期又包括前期、中期、后期和末期。各时期细胞中的染色体发生着有规律的变化。
［教学目标巩固］
1.实验结果分析巩固
实验中我们发现洋葱根尖分生区的特点是：细胞呈正方形，排列紧密，细胞绝大多数处于分裂间期，分裂期的细胞数目极少。这是因为分裂间期从时间上来说要占到细胞周期的90%～95%。
实验中我们清楚地观察到有丝分裂各时期细胞中，染色体发生着有规律的变化。即：
分裂间期：细胞中有明显的核膜、核仁。
前期：染色体出现，纺锤体形成，核膜解体，核仁消失。
中期：纺锤体清晰可见，染色体的着丝点排列在赤道板上。
后期：着丝点分裂，染色单体分开变为染色体，在纺锤丝牵引下移向细胞两极。
末期：染色体变成染色质，纺锤丝消失，核膜核仁出现，形成新的细胞壁。
实际上我们在显微镜下看到的依然是被盐酸杀死的细胞中各时期的染色体行为。因此，大家应该用辩证发展的观点分析认识细胞周期的概念和各时期染色体的行为变化。抓住染色体“复制 均分”的特点和“染色体 染色质”规律性变化，去想象活细胞中的实际状态。
2.实验步骤归纳巩固
教师演示：出示题例和巧记口诀投影片。
［例1］制作洋葱根尖有丝分裂装片时，使细胞分离开的方法是将根尖( )
A.放入清水中10min
B.放入15%盐酸和95%酒精的混合液中5min
C.放入0.01 g/mL的龙胆紫溶液中5min
D.放入0.01 g/mL的醋酸洋红溶液中5min
师生讨论：清水的作用是漂洗；龙胆紫和醋酸洋红的作用均可用来染色；盐酸和酒精的混合液才是用来使细胞分散的（即解离）。
答案：B
［例2］下面列举了用显微镜观察细胞有丝分裂装片的步骤，根据实际操作过程，编写出正确的顺序( )
①安装好低倍目镜与物镜，转动转换器 ②寻找到生长点的细胞，将它转移到视野的中央 ③用粗准焦螺旋调焦 ④转动转换器，移走低倍物镜，换上高倍物镜
A.①③④② B.①③②④ C.②①③④ D.①②③④
师生讨论：显微镜观察有丝分裂的装片必须用高倍镜，而高倍镜的使用前提又必须先在低倍镜下找到可视目标。低倍镜的调节首先必须使用粗准焦螺旋，找到可视目标生长点的细胞后，只有移至视野中央才可换高倍物镜，否则，放大后的物像将会在视野之外。
答案：B
［例3］请大家回忆本实验的全过程，并朗读如下口诀：
盐酸解离水漂洗，染色可用龙胆紫，装片轻压巧用力，高低镜下找仔细。
［布置作业］
1.在高倍镜下观察处于有丝分裂中期的植物细胞都能看到的结构是( )
A.赤道板、染色体、细胞膜 B.赤道板、同源染色体、纺锤体
C.细胞壁、同源染色体、纺锤体 D.细胞壁、核膜、染色体、着丝点
答案：C
2.观察动物细胞有丝分裂的材料可以选用( )
A.发育着的受精卵 B.正常发育的卵细胞
C.新鲜的神经组织 D.生活的肌细胞
答案：A
3.制作洋葱根尖细胞有丝分裂装片时，操作的关键是( )
A.使根尖解离充分 B.使根尖着色好
C.使细胞分散开 D.使盖玻片下无气泡
答案：C
4.若用同一显微镜观察同一标本四次，每次只调整目镜或者物镜和细准焦螺旋，结果得如下四种图形。试问：其中显微镜的视野中最暗的是( )
答案：C
5.处于有丝分裂过程中的动物细胞，细胞内的染色体数(a)，染色单体数(b)，DNA分子数（c)可表示为右图所示的关系，此时，细胞内可能发生着( )
A.中心粒移向两极
B.着丝点分裂
C.细胞板形成
D.DNA分子进行复制
答案：A
［结课］
这节课咱们验证了高等植物细胞的有丝分裂过程。从知识结构角度来说，一要加深对细胞周期的概念的理解；二要掌握有丝分裂过程中各时期染色体行为的变化；三要注意植物细胞与动物细胞有丝分裂的异同点。从实验过程角度来讲，一要理解各种药剂和溶液的作用和目的；二要巩固高倍显微镜的使用方法；三要注意可视目标的特征和观察技巧。
●板书设计
［实验三］观察植物细胞的有丝分裂
观察植物细胞的有丝分裂
低倍镜 分生区细胞（正方形、排列紧密）
高倍镜 分裂中期细胞（染色体排在赤道板）
寻找
辨认
实验原理：（略）
材料用具：（略）
方法步骤
制片：取材→解离→漂洗→染色→装片
观察：低倍镜→高倍镜→样镜
结论：
有丝分裂分为间期和分裂期（前、中、后、末）
各时期染色体发生着规律性变化
讨论：①②③
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