基于概念學習的“綠色植物與生物圈的水循環”的教學設計與案例

葉治平

(廣東省廣州市黃埔區玉泉學校 廣州 510530)

1 教材分析

“綠色植物與生物圈的水循環”屬于《義務教育生物學課程標準(2011年版)》第4個主題“生物圈中的綠色植物”的內容，涉及的重要概念是： 植物在生態系統中扮演重要角色，它能制造有機物和氧氣，為動物提供棲息場所，保持水土，為人類提供許多可利用的資源。

人教版的教材里包含3個內容： 植物對水分的吸收和運輸，蒸騰作用及綠色植物參與生物圈的水循環[1]。第一課時安排顯微鏡實驗，觀察菠菜葉片結構；第二課時學習蒸騰作用的概念和意義，了解森林在水循環中的作用。

本文重點討論第二課時的教學，教學時應牢牢抓住“水從哪里來”“水將去哪里”“水散失的意義”三個部分來展開。學生在第一課時已觀察了菠菜葉橫切，了解葉片的結構，知道葉的下表皮有氣孔，但對氣孔的作用及開閉原理還不太理解，這正好與本章的重要概念學習——描述蒸騰作用關系密切。因此，本節課通過分組實驗、演示實驗、資料分析等手段，搭建構成重要概念的知識框架，在不斷追問中，激發學生的主體意識，讓學生主動觀察、分析、發現，參與教學活動的全過程；同時教師通過適當的啟發、點撥等手段，并輔以情感激勵等行為，幫助學生形成保護森林的意識，培養學生的社會責任感。

2 教學目標

基于課程標準并圍繞培養學生學科核心素養的要求，制訂了如下教學目標：

(1) 通過實驗觀察及小組合作學習，了解植物體內水分運輸的途徑，說出蒸騰作用的概念和意義，形成結構與功能、物質與能量相統一的生命觀念。

(2) 通過實驗觀察和分析，培養歸納、推理等科學思維能力，及觀察、綜合分析等科學探究能力。

(3) 通過資料分析，描述綠色植物參與生物圈中水循環的過程，初步形成節約用水、保護森林、愛護植物的意識。

3 教學過程

3.1 教學前的準備 教師提前一天準備適量帶葉的芹菜，將靠近頂端那段迅速剪下，放進滴有紅墨水的水里，并在陽光下照射3～4h。芹菜莖稈柔軟，吸水快速，莖葉變紅的現象非常明顯。另外，提前三天準備兩盆相同的盆栽，其中一盆植物(A)的莖和葉片用薄膜罩住，并扎緊封口，但不能損傷植物；而對另一盆植物(B)進行處理，其中除去部分枝條的全部葉片，保留部分枝條的全部葉片，并分別用薄膜罩住后扎緊(圖略)。與此同時，教師收集與植物蒸騰作用相關資料，制作課件等。

3.2 情境導入，巧布疑云 呈現小資料： 有人計算出一株玉米從出苗到結實的一生中，大約需要消耗200kg以上的水。這些水中只有大約2.2kg是作為玉米植株的組成成分并參與新陳代謝等生理過程[2]。請學生計算失水比例是多少，同時教師提問： 水將去哪里？學生思考并回答。教師展示課前準備的盆栽A——覆蓋有薄膜的植物，學生發現薄膜內有大量的水，教師再追問： 水從哪里來？有何生物學意義？能否可以說明薄膜內的水來自葉片？

3.3 分組實驗，自主探究 回顧根毛的結構和功能，明確根吸收水。那水怎樣從根通過莖運輸到葉呢？學生帶著問題進行實驗探究，觀察浸泡在紅墨水中的芹菜，討論水在莖內的運輸。提示學生觀察芹菜莖的橫切面和縱剖面變紅的部位，當學生看到一根根變紅的長管狀結構后，教師引導學生得出“水分是通過導管運輸的”這一知識點。

在學生交流與分享的基礎上，教師講解導管的結構，說明水分是從根→莖→葉自下往上運輸，并指出無機鹽溶解在水中是“順風車”的乘客，被運輸到植物體的各部位。

3.4 展示對照，搭建框架 教師提問： 該怎樣證明水是從葉片散失的呢？讓學生根據前面展示的盆栽A，提出實驗修改方案。學生討論和分享自己的方案后，教師展示課前經去部分葉處理的盆栽B，同時明確設置對照實驗的重要性。再次追問學生： 水分是怎樣從葉表面散失的呢？為蒸騰作用的學習搭好框架。

3.5 視頻輔助，建構概念 利用副板書復習葉片的結構，并指出葉的下表皮有較多氣孔。播放視頻，介紹氣孔開閉的原理及生物學意義，概括蒸騰作用的概念，并將蒸騰拉力比喻成用吸管吸飲料的作用力，可使水分在植物體內自下而上的運動。教師呈現表1，回應“水將去哪里”的疑問，并追問： 蒸騰作用是浪費水嗎？有何意義？從而總結蒸騰作用在無機鹽運輸、葉表面降溫等方面的作用。

表1 玉米一生所需水量[2]

3.6 頭腦風暴，問題串遞進 開展頭腦風暴，首先，請學生說出： 自然界中的水如何自上而下運動的？教師利用副板書將學生說出的降雨、降雪、水分蒸發等多種形式繪成簡圖(圖1)，幫助學生形成水循環的初步印象。

圖1 生物圈水循環簡圖

隨之，延伸提問： 哪種生態系統與水循環關系最密切？再呈現資料： ①據科學家測算，某個熱帶雨林的降雨量是1.95×103mm/年，蒸騰量是1.57×103mm/年。請計算，蒸騰量占降雨量的百分之幾？具有什么意義？②為什么在炎熱的夏天，樹林里的空氣涼爽濕潤，操場或者馬路上的空氣就顯得燥熱呢？③據估計森林能把50～80%的降水轉入地下，一公頃林地比裸地可以多儲水3.00×103m3，一萬畝森林的蓄水能力相當于一個1.00×106m3的水庫。無林地比覆蓋率為30%的林地土壤流失多60%。循序漸進的問題串和資料分析幫助學生逐步了解森林促進水循環、增加降雨量、保持水土等的作用，明確“水散失的意義”，完成重要概念的學習，同時培養愛護森林的社會責任感。

3.7 歸納總結，情感提升 通過概念圖板書歸納本節課所學(圖2)，完成精選的情境練習題，鞏固課堂知識，并強化情感教育。

圖2 綠色植物參與水循環板書設計

4 教學反思

課堂教學，應努力達到首尾銜接自然、知識層層遞進、前后呼應有序、渾然一體的境界。本案例通過分組實驗、演示實驗、資料分析等手段幫助學生學習重要概念，經歷從現象到本質，符合學生的認知規律。分組實驗讓更多的學生參與課堂，培養觀察能力，提高關注度，有利于重要概念的學習，也與“發展學生的生物學實驗操作技能、養成科學思維習慣”的課程目標更加吻合，讓課堂更具生物學科氣息。通過增加實驗對照，培養實驗設計意識。在講授“綠色植物參與了生物圈的水循環時”，筆者沒有平鋪直敘，而是利用一組資料分析，著重通過數字來描述具體現象，很有針對性，較好地啟發學生透過現象思考本質，從而歸納出森林能增加降雨、減緩雨水對地面的沖刷、補充地下水等方面的作用，補充重要概念的內涵。這組資料分析也有利于幫助學生認同一座森林就是一座綠色水庫，落實情感教育。