巧用實驗突破思維障礙——《綠色植物與生物圈的水循環(huán)》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(yōu)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(jié)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(huán)》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(huán)三個主題。本節(jié)內(nèi)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(tài)和分布。為了便于教學，我把教材內(nèi)容次序略作調(diào)整，安排2課時完成：第1課時，通過觀察植物散失水分的現(xiàn)象，引導和啟發(fā)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(nèi)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(huán)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(jié)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(tài)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(jié)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?shù)饺~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?shù)饺~片，有一位同學答道是靠導管運輸?shù)摹＃?/p>

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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(tài)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?shù)墓芫W(wǎng)，同時溶解在水中的無機鹽也隨之運輸?shù)街参锏母鱾€部分。

（教師出示水分在植物體內(nèi)運輸途徑示意圖）

師：現(xiàn)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(nèi)運輸?shù)模?/p>

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?shù)街参矬w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(fā)現(xiàn)了嗎，在植物體內(nèi)水是沿著什么方向運輸?shù)模?/p>

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(nèi)，水卻能從低處向高處走，大家想想生活中有沒有類似的現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(shù)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(jīng)吸飽水的狀態(tài)，它還會繼續(xù)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(jīng)吸飽水的海綿塊A的上方。）

師：現(xiàn)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(xù)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(xiàn)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(tài)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(tài)，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(chǎn)生了一種向上的蒸騰拉力，植物體內(nèi)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(chuàng)設情境，感受蒸發(fā)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(diào)房，也不能使用遮陽傘，站在室外的你身體會發(fā)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(tài)蒸發(fā)成氣態(tài)的過程中是會從體表帶走熱量的。大家可以借助蒸發(fā)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(xiàn)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(nèi)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(nèi)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(huán)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(fā)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(huán)。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(huán)。

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(diào)節(jié)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(jù)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。