巧用實驗突破思維障礙——《綠色植物與生物圈的水循環》教學實錄

●程顏

【背景介紹】

四川省第四屆初中教育教學研究共同體活動中，生物學科論壇圍繞“重要概念教學策略研究”的主題，開展同課異構活動，來自四川省不同學校的六位優秀的生物教師進行了課堂教學展示和研究。大會特邀湖北省武漢實驗外國語學校的程顏老師展示了一節示范課。

【教材分析】

人教版七年級上冊《綠色植物與生物圈的水循環》涵蓋植物對水分的吸收和運輸、植物的蒸騰作用以及綠色植物參與生物圈的水循環三個主題。本節內容包含的知識點較多：如導管的功能，葉片的基本結構層次，氣孔的結構和功能，蒸騰作用的意義等。學生的分組實驗要求也比較高，需要學生在熟練使用顯微鏡的基礎上練習徒手切片觀察葉片的結構，以及制作葉片下表皮臨時裝片觀察氣孔的形態和分布。為了便于教學，我把教材內容次序略作調整，安排2課時完成：第1課時，通過觀察植物散失水分的現象，引導和啟發學生尋找葉片中散失水分的結構。通過練習徒手切片，制作并觀察蠶豆葉片的臨時切片，描述葉片的基本結構，再通過制作菠菜葉下表皮的臨時裝片，知曉氣孔的結構與開閉機制，認同氣孔是水分進出葉片的“門戶”和氣體交換的“窗口”。從而引入蒸騰作用的概念。第2課時，從教材的“觀察與思考”切入，首先認知導管的存在與功能，明確水分在植物體內的運輸路線；然后通過設問“水如何從低處往高處流”以及資料分析玉米一生耗水量的分配，引導學生討論蒸騰作用的意義；最后通過生物圈水循環的示意圖，分析綠色植物如何參與其中，使學生進一步認識綠色植物在生物圈中的重要作用，強化保護綠色植物，人人有責的意識。

【教學實錄】（第2課時）

一、復習引入，鞏固蒸騰作用的概念

師：上節課我們學習了植物的蒸騰作用，那什么是蒸騰作用？

生：水分從活的植物體表面以水蒸氣狀態散失到大氣中的過程，叫做蒸騰作用。

師：記憶準確。蒸騰作用散失的水主要是通過植物葉片的什么結構進入大氣中的？提示一下，我們上節課觀察菠菜葉下表皮裝片時，顯微鏡下一個個的“小嘴巴”是什么？

生：氣孔，水是通過葉片的氣孔散失到大氣中的。

二、觀察思考，找尋水分在植物中的運輸路線

師：大家都知道，葉片中散失的水分來自于植物的根，那么根從土壤中吸收的水分，是如何運輸到葉片的呢？

（大部分學生都知道是通過莖里的輸導組織將水分從根運輸到葉片，有一位同學答道是靠導管運輸的。）

師：導管。這位同學記憶力真棒，我們在學習植物的基本組織時，教材就是以導管為例來講述輸導組織的。今天我們就來親自動手找一找導管在哪里吧！

（教師出示課前準備的浸在紅墨水中的芹菜，指導學生觀察芹菜的葉和莖有無顏色的變化。）

師：大家不妨把莖橫向切成小段，看看你能發現什么？再縱向切開每一小段，找尋紅墨水在莖中的運輸路線。請一定注意解剖刀的正確使用方法。

（學生開始觀察活動，教師巡視指導）

生：橫切面上有一些紅色的圓點，從紅色圓點縱切下去，發現了一根紅色的管道。

師：觀察的非常仔細，紅色的部分包含了一根根中空的管道，形態和我們喝飲料的吸管極為相似，我們叫它導管。導管不僅分布在植物的莖中，根和葉脈中也有。這些導管相互連接在一起，形成了水分運輸的管網，同時溶解在水中的無機鹽也隨之運輸到植物的各個部分。

（教師出示水分在植物體內運輸途徑示意圖）

師：現在哪位同學能上來，在示意圖的提示下，描述一下水是如何在植物體內運輸的？

生：首先植物的根從土壤中吸收水分，然后水分通過根、莖、葉中的導管運輸到植物體的各部分，最終葉片中的水會通過氣孔散失到大氣中。

師：思路清晰，講得非常好。我來補充一下，土壤中的水是通過根毛細胞進入植物體。

（教師在學生回答時板書如下：）

師：大家發現了嗎，在植物體內水是沿著什么方向運輸的？

生：從低處向高處運輸。

三、設疑推進，共同探討蒸騰作用的意義

（一）模擬實驗，演繹“蒸騰拉力”

師：自然界中水都是從高處向低處流，而在植物體內，水卻能從低處向高處走，大家想想生活中有沒有類似的現象？

生：高樓里的自來水，能從一樓到六樓。

生：喝飲料用吸管能把水吸到高處。

……

師：自來水是在水泵加壓的情況下才能從低處向高處流，可是植物的“水泵”在哪里呢？我們再來看看一株玉米從出苗到結實的一生中耗水量的分配表，你又能發現什么呢？

項目總量（kg）所占比例生長期耗水總量204 100﹪作為組成成分的水1.8 0.29﹪維持生理過程的水0.25 0.12﹪蒸騰作用散失的水202 98.96﹪

生：玉米一生通過蒸騰作用散失到大氣中的水分大約有202 kg，占到耗水總量的98.96%，而自身真正需要的水只有2 kg左右，僅僅占到耗水總量的1%左右。

師：為什么從土壤中吸收的水大部分又通過蒸騰作用散失了呢？這不會是一種浪費嗎？

（學生分組討論，面露難色，無人回答。）

師：這個問題確實難度系數大，那么我們就先來看看“海綿如何吸到水”這個有趣的實驗吧。

（教師出示一塊干燥的海綿塊，把它放入盛有水的水槽中，讓它吸飽水。同時課件展示這個過程）

圖1

圖2

圖3

師：海綿塊A能很快的吸到水，因為它是干燥的、缺水的。如果海綿塊A是已經吸飽水的狀態，它還會繼續吸水讓水槽里的液面下降嗎？

生：不會。

（教師出示另一塊相同大小的干燥的海綿塊B，將它放在原先已經吸飽水的海綿塊A的上方。）

師：現在我還有一個干燥的海綿塊B，如果垂直放在海綿塊A的上方，請同學們推測實驗結果。

生：海綿塊B會從海綿塊A吸水，水槽液面下降。

師：再同樣放置一個海綿塊C，實驗結果如何？

生：海綿塊C會從海綿塊B吸水，水槽液面持續下降直到海綿塊C吸飽水。

（教師同步課件演示）

圖4

圖5

圖6

師：同學們的推理能力非常不錯。現在沒有干燥的海綿塊了，我還想讓這三塊海綿源源不斷的吸水，使水槽液面下降，你們能幫我嗎？

生：可以把海綿塊C里的水擰干，使它變回干燥的狀態就又可以吸水了。

師：大家非常聰明。“海綿如何吸到水”其實是一個模擬實驗，大家能告訴我，海綿塊A、B、C分別模擬了植物的什么器官呢？

（學生們恍然大悟，迅速遷移到海綿塊A模擬植物的根，海綿塊B模擬植物的莖，海綿塊C模擬植物的葉。）

師：植物不能像我們用手擰干水，大家想想它會用什么方式來“擰干”葉片中的水分呢？

生：通過蒸騰作用來散失水分。

師：葉片中的水通過蒸騰作用散失到大氣中，使葉片總是處于缺水狀態，葉片自然會向靠近它的莖吸收水分，莖缺水就向根吸收水分，于是產生了一種向上的蒸騰拉力，植物體內的水就能從低處向高處走了。所以蒸騰作用散失大量的水分對植物體是不是一種浪費呢？

生：蒸騰作用幫助植物從低處向高處運輸水分，散失的水不是浪費呀！

師：確實不是浪費，蒸騰作用不僅幫助植物從低處向高處運輸水分，而且還可以促進溶解在水中的無機鹽的運輸。

（二）創設情境，感受蒸發散熱

師：蒸騰作用還可以幫助植物度過炎炎夏日。大家不妨把自己想象成一株植物，烈日當空，你不能躲進空調房，也不能使用遮陽傘，站在室外的你身體會發生什么變化？

生：會曬黑；會出汗；會中暑……

師：人出汗是可以降低體溫的。汗液在體表從液態蒸發成氣態的過程中是會從體表帶走熱量的。大家可以借助蒸發速度更快的酒精來感受一下。

（教師拿出盛滿酒精的小燒杯，讓學生用手指蘸取酒精，放在空氣中體會涼意。）

師：你們現在能理解植物怎樣在烈日下給自己降溫了嗎？

生：蒸騰作用在散失水的過程中，會帶走體內的熱量，降低自身的溫度。

（教師讓學生總結蒸騰作用的意義，承上啟下。）

四、圖文分析，感悟植物與人類的關系

師：植物的蒸騰作用對植物自身的意義非同一般，而植物體內散失到大氣中的水最后到哪里去了呢？

（教師出示生物圈水循環示意圖）

師：請同學們從圖片中找找自然界里水以什么形式存在？

生：海洋里的海水，湖泊、河流里的淡水，空氣里的水蒸氣，還有冰山上的冰。

……

師：大家不要忘記還有地下水。水在生物圈中以氣體、液體和固體三種形式存在，湖泊、海洋里的水蒸發到大氣中形成云，在合適的條件下以降雨或降雪等形式落回地面，形成一個循環。綠色植物參與其中了嗎？

生：綠色植物通過根吸收水分和蒸騰作用參與了生物圈的水循環。

師：綠色植物的蒸騰作用能夠提高大氣濕度，增加降水。其實植物對自然界的貢獻遠遠不止這些，你們能舉出更多的例子嗎？

生：綠色植物的根能固定周圍的泥土，減緩水土流失。

生：植物能夠制造氧氣。

生：森林還能調節氣候。

……

師：不錯，植物的莖葉還能承接雨水，同樣能減緩水土流失，而且枯枝落葉像海綿一樣吸納更多雨水，貯備豐富的地下水……據估計，森林能把50%-80%的降水轉入地下，一萬畝森林的蓄水能力相當于一個100萬立方米的水庫。一公頃林地比裸地可以多儲水3000立方米，而且土壤流失會相對減少60﹪左右。一座森林就是一座綠色的水庫。

生：森林為我們作出了巨大的貢獻，綠色植物是我們的朋友。

教師結束語：愛護樹木從我做起，保護森林人人有責。