基于觀察的“植物細胞結構和功能”教學設計

倪潔

摘要從學生觀察實驗入手，利用生成式教學策略，力圖通過從特殊到一般再到特殊的認知方法進行教學設計，體驗模型的形成過程，以期解決如何引導學生“結構與功能相適應”的這一生命觀念的教學難點。

關鍵詞結構功能觀 生命觀念 生物學教學

1教材分析和教學策略

本節是蘇教版七年級上冊第二單元第三章中“植物細胞的結構與功能”一節的內容。“植物細胞結構和功能”是初中學生進入微觀領域認識生物體的第一個教學內容，學生充滿了對未知領域的好奇。本節內容不僅是學習生物體結構層次知識的起點，還是學習細胞分化形成組織、生物體的組成等內容的基礎，也是理解生物體的多種生命現象以及認識生物體的多項生命活動的基礎。教材中安排了“觀察洋蔥鱗片葉表皮細胞的結構”實驗，對激發學生學習生物學的興趣等方面起著積極的作用。然而，當學生真正完成實驗、觀察到實驗結果后，很多學生還是不知道植物細胞結構是怎樣的，也不能把功能與之對應起來，更談不上去認同“結構與功能相適應”的生命觀念。如何能真正做到既讓學生參與動手活動，又讓學生積極地融入涉及動腦的環節，并認同相關的生命觀念呢？

從本節教學內容來看，教學重點是了解植物細胞的結構和功能，然而洋蔥鱗片葉外表皮細胞只是植物細胞中的一種細胞，是成熟的、高度特化的細胞，主要起保護作用，且具有非常明顯的紫色液泡，一般不含葉綠體。因而在替代式教學策略和常規合作學習策略下，學生觀察到紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞后，很難通過教材中的示意圖來認識其中的結構，并認同“結構與功能相適應”的學科思想。為避免“一葉遮目”，筆者采用了生成式教學策略，即從特殊到一般，再從一般到特殊的認知方法。根據此教學策略，轉化教學內容與程序，將具體的教學內容設計成如圖1所示的教學思路。

2教學目標

（1）通過制作并觀察臨時裝片，能闡明植物細胞各部分結構與功能，并初步形成結構與功能相適應的生命觀念。

（2）在學習過程中逐步發展基于生物學事實和證據運用的歸納與概括、模型與建模的理性思維。

（3）培養進行觀察、提問、設計、實施以及結果的交流與討論的科學探究能力。

（4）能夠運用結構與功能相適應的觀念分析和解釋簡單情境中的生命現象，具有一定的社會責任。

3基于觀察的教學過程

學習者要想完成對所學知識的意義建構，即達到對該知識所反映事物的性質、規律以及該事物與其他事物之間聯系的深刻理解，最好的辦法是到現實世界的真實環境中去感受、去體驗，而不是僅僅聆聽別人關于這種經驗的介紹和講解。鑒于以上認識，將根據實驗結果生成的課堂教學分成了以下四個環節。

3.1創設情境，形成問題

情境是教學的基礎，它的內容決定著學生意義建構的方向、內涵，創設情境的質量決定著學生意義建構的品質。教師取自生活中的植物，如洋蔥、青菜、香樟等植物，以圖片和文字標注的形式呈現，并提出本課的中心問題：這些高等植物它們都由根、莖、葉組成，那么，根、莖、葉的細胞結構是一樣的嗎？從而激發學生探究的興趣，有利于學生將興趣轉化為動手、動腦的環節。

3.2實驗觀察，記錄結果

學生每兩人小組為單位進行實驗觀察。在實驗取材方面，考慮到盡可能多地提供多種植物素材（譬如青菜、菠菜、洋蔥等），教師將準備的實驗材料進行隨機小組提供，并隨機提供一種高等植物莖或根細胞固定裝片進行觀察。在具體實驗過程方面，考慮到課堂時間的限制和學生操作能力（剛學過制作臨時玻片標本）的制約，以投影的形式提供具體的實驗操作步驟和安全提示，減少學生實驗操作不熟練帶來的可能問題。

由于學生缺乏實驗的一般常規，因而教師在實驗報告中提出了具體的記錄實驗結果的要求。如，請畫出一個你認為最能代表被觀察植物部位的細胞結構圖，并結合教材中的細胞結構圖，嘗試對你所畫的細胞結構進行標注。如果你觀察了其他的細胞結構，也請你畫出一個最具有代表性的細胞結構圖，并進行標注。

3.3交流討論，形成模型

這個環節是教學中的重要環節，一方面能使學生認清植物細胞結構示意圖的形成過程，意識到不同的植物細胞在結構上有一定的差異；另一方面認識到植物細胞結構與該細胞特有的功能有關，從而真正認同結構與功能相適應的學科思想。具體處理如下：

教師用實物投影儀將學生實驗記錄結果投影出來，讓同學都能看到該生的實驗結果，并通過生生評價、師生評價的形式，對多位學生的實驗結果進行評價。在這個過程中，教師并不直接對學生實驗結果進行裁決，而是組織、引導學生將教材中的細胞結構示意圖與觀察到的實驗結果進行對比。當教師把學生所畫的細胞結構圖綜合在一起的時候，學生很容易認識到并不是所有植物細胞都有示意圖所示的結構，同時也可以讓學生產生追根究底的意識。此時，教師設置了相關問題進行了討論：如洋蔥的紫色主要跟什么結構有關？葉片的綠色與什么結構有關？在觀察的根細胞中有葉綠體嗎？根、莖、綠葉在高等植物中分別有什么作用？由于學生在小學科學課程中已經具備了綠葉能夠進行光合作用、根主要是吸收土壤中的物質等知識，因而教師可以讓學生體驗到這些結構是與功能有關的，從而為拓展應用打下基礎。

但該過程不能解決的難點是線粒體，由于學生在光學顯微鏡下觀察不到線粒體，體驗不到線粒體與細胞作用有關。所以，在這個難點處理上，筆者運用了“觀察不到并不代表它不存在”的觀點，提出：如果你想看到線粒體，你有什么好的方法跟大家共享？此時，學生積極動腦，想出了“增大放大倍數或者進行染色”等方法。教師在給予積極的評價的同時，投影了如何對線粒體進行染色的方法和染色下的線粒體。

3.4模型應用，拓展認識

在學生認同細胞結構示意圖和結構與功能相適應的基礎上，進一步設置了相關問題進行了拓展應用。如，洋蔥鱗片葉內表皮細胞有哪些結構？根據植物細胞結構示意圖，請你推測葉的下表皮細胞有哪些結構？為什么下表面細胞的顏色沒有上表面細胞顏色深？莖不見光的內部細胞有哪些結構？在學生自己構建起植物細胞的模型圖后設計該環節，既加深了學生對細胞結構的認識，也是“結構與功能相適應”這一學科思想的具體運用。

4教學反思

在教學過程中，學生對植物細胞結構的認識不是僅通過觀察洋蔥葉表皮細胞再觀察書中的模式圖達成的，而是在教師引導下基于觀察多種植物細胞后的動態形成過程。在觀察過程中，教師盡可能地放手，引導學生自主觀察并作圖。由于學生存在個體差異，因此在實驗操作及觀察中呈現參差不齊的現象，教師可以利用數字實驗室的相關設備（或手機）將觀察結果拍攝下來，整理并投影。教師也可利用小組互助的形式給予補足，使每位學生都獲得充實、有效、愉悅的課堂體驗。在具體的教學過程中，教師要時刻遵循“從特殊到一般，再從一般到特殊”的教學策略，最終要回到“結構與功能相適應”這一學科思想E來。