立足學科核心素養精心設計課堂教學

曹丹玥 姚國平

1教學背景

1.1內容分析

本節是蘇科版生物學八年級上冊第”第十八章“生態系統的穩定”第一節“綠色植物與生物圈的水循環”的第一課時。本節的教學重點是蒸騰作用的概念及意義、氣孔的組成及開閉原理、氣孔的開閉與蒸騰作用的關系、制作并觀察葉表皮臨時裝片;難點是闡明氣孔的開閉原理。

1.2學情分析

學生在小學階段科學課程的學習中對蒸騰作用已有初步認識，但尚處于“知其然而不知其所以然”狀態，在初中物理學習中已掌握物態變化方面的知識;八年級的學生已初步掌握科學探究的方法、具備一定的科學探究能力，同時對顯微鏡的使用、臨時裝片的制作等基本技能也處于熟練階段。這些已有知識和能力是解決重點、突破難點的“敲門磚”。

2教學目標

通過設計對照實驗，進行實驗現象的分析和推理，能準確概括蒸騰作用的概念，同時提高科學探究能力及歸納、推理等科學思維能力;通過觀察葉片表皮臨時裝片，能準確描述氣孔的結構，提高探究基本技能;通過操作和觀察自制模型，闡明氣孔開閉原理，形成“結構與功能相適應”的生命觀念，提升“模型與建模”的科學思維能力;通過資料分析，了解蒸騰作用的意義，感悟綠色植物在生物圈中的重要性，提高社會責任感。

3設計思路

本節課以大型求真探索類節目“是真的嗎”為明線，設計結構清晰的課堂教學流程。而暗線是一條環環相扣、層層深入的探究主線：植物會散失水分嗎？——植物主要從哪個器官散失水分？——葉片上有氣體進出的通道嗎？——氣孔的大小是如何調節的？——植物的蒸騰作用有什么意義？另外，教師對本節內容的重點和難點，設置了豐富的探究活動，如探究性實驗、模擬實驗、觀察實驗、資料分析、角色扮演等，以此落實學生的學科核心素養。

4教學過程

4.1測定植物的蒸騰作用

教師提出問題：“綠色植物是天然加濕器，這是真的嗎？”秋天氣候干燥，教師用學生熟知的“空氣加濕器”能增加空氣濕度導入教學內容，引導學生根據已有知識經驗進行推測。大部分學生都認為是真的，于是，教師順勢提出：“那為何我們看不見植物散發水分呢？”以此問題引出植物以氣體的形式散失水分，激發學生測定植物蒸騰作用的興趣。

教師提出問題：“如何收集植物散發的水蒸氣呢？”在物理學習中，學生已具備液化的概念性知識。很多學生都能提出切實可行的實驗方法，如在植物外套上塑料袋等。然后，教師提供錐形瓶、枝條等系列實驗材料，引導學生自主設計對照實驗并對課前教師準備的實驗現象進行討論分析。學生能感受到最直觀的現象是塑料袋內壁有大量水霧。教師追問：“那么，塑料袋內壁水霧是如何形成的？”由于在此前的自主實驗設計過程中，學生已經知道食用油的作用是液封，因此推測水霧只可能從植物體散發出來。教師緊接著追問：“為何看不到水分在散發？”在此實驗分析過程中，學生基本上都認為水霧是葉片散發的水蒸氣遇到塑料袋內壁液化而成。接著，教師要求學生化身為量筒內的一顆小水滴，描述之后的旅程，同時呈現蒸騰作用的概念：在生物圈中，綠色植物外沒有塑料袋，那“小水滴”們，你們的旅程又將去往何方呢？從而揭示課題——綠色植物與生物圈的水循環。

設計意圖：通過設計對照實驗、分析實驗現象，學生能逐步深入理解蒸騰作用的生理過程。在此基礎上，以“小水滴的旅程”這一角色扮演的方式，更有利于學生從整體上把握概念內涵，從而自主建構蒸騰作用的概念。

4.2觀察植物葉表皮的氣孔

在蒸騰作用探究實驗基礎上，學生已經知道葉片是植物散發水分的主要部位。隨后，教師演示小實驗，經葉脈往菠菜葉片內注射空氣。學生觀察到葉表皮有大量氣泡，并推測葉片表面有類似“孔”或“洞”的結構。這樣，教師就自然而然地提出問題：“葉片表面有小孔，這是真的嗎？”從而進入本課第二個環節。

學生帶著疑問，著手制作臨時裝片并對葉片表皮進行觀察。本實驗中，葉片表皮的撕取是難點。通過圖片講解并配以視頻演示的方式，教師可以充分指導學生正確撕取葉片下表皮。學生觀察到“小孔”后，先描述其形態，然后教師再講解氣孔結構。

教師展示資料：大多數植物白天每小時每平方米葉面積，可以蒸騰失水50-250g，夜間也在慢慢地蒸騰，每小時每平方米葉面積失水1-20g。教師提出問題：“夜間蒸騰失水減少，氣孔會有什么變化呢？”學生猜測氣孔可以調節大小。教師追問：“怎么調節？”并指導學生操作自制模型（圖1）：長條形氣球模擬保衛細胞，當用注射器向氣球內緩緩注入水分時，氣球會彎曲膨脹，反之會回縮平直。這樣就可以模擬體驗保衛胞吸水氣孔打開、失水氣孔關閉的原理。

設計意圖：這一環節設計了3個不同類型的實驗，引導學生層層深入探究事物的真相。小實驗的演示激發了學生的探索興趣，促動學生透過現象去追尋本質;觀察葉片下表皮，為學生的推測提供了事實和證據;模擬實驗的操作，將微觀現象直觀呈現，學生更易理解氣孔的調節原理，體悟“結構與功能相適應”的生命觀念，同時也培養了“模型與建模”的科學思維。

4.3學習蒸騰作用的意義

教師展示資料：據統計，一株植物一生中吸收的水分只有1%用于其自身的生理活動所需，其余99%都散發到空氣中。由此情境，教師引發第三個探究問題：“蒸騰作用是一種浪費，這是真的嗎？”

教師展示“會變色的花”與“大樹底下好乘涼”兩幅圖片，要求學生討論后做出合理解釋。“會變色的花”，是由于植物體內水分往上流。在此，教師提出疑問：水分往上流需要動力嗎？植物體內水分往上流的動力來自哪里？學生根據用吸管吸飲料這一日常生活經驗進行解釋：水往高處流需要動力，植物體內水分往高處運輸的動力來自蒸騰作用。對“大樹底下好乘涼”，學生結合初中物理的物態變化知識就能迎刃而解：蒸騰類似于蒸發，植物在降低自身溫度的同時，也能降低周圍環境溫度。最后，教師結合課題，引導學生歸納蒸騰作用的意義。

設計意圖：八年級的學生具有物理中物態變化的相關知識背景，對蒸騰作用的意義之一——能降低葉片表面溫度，這一點的理解是比較容易的。而另一個意義——提供水分向上運輸的動力，學生不易理解。“會變色的花”這一實驗，能讓學生直觀感受到在植物體內水往高處流動并最終到達葉片的現象，結合生活經驗的科學推理、解釋，有助于學生理解蒸騰作用的意義。

4.4拓展延伸

教師在全班展開小調查——有參與過種樹嗎？很多學生因為沒有時間，沒有機會參與植樹造林的活動。于是，教師提出問題：“聽過螞蟻森林嗎？螞蟻森林能種樹，這是真的嗎？”教師介紹“螞蟻森林”的活動，并展示該活動開展十多年來，庫布其沙漠地區的森林覆蓋率數據、衛星遙感圖的變化。最后，師生共同交流植樹造林、綠化環境的意義，呼吁全社會積極投身到“愛綠護綠”的實際行動中。

設計意圖：“螞蟻森林”是支付寶客戶端為首期“碳賬戶”設計的一款公益行動。教師展示馬云形象的公益事件，以其名人效應更能吸引學生關注，引導他們產生自覺參與保護環境的生態意識，從而有助于學生社會責任感的形成。

5教學感悟

以大型求真探索類節目“是真的嗎”為藍本創設情境，通過設計環環相扣的四個“求真探索”任務，將學生帶入節目現場，激發他們的參與熱情，有效落實了學科核心素養。①通過學生的自主探究、合作交流，在重要概念的形成過程中，較好地滲透了結構與功能觀、生態觀等生命觀念;②在科學探究活動的實踐中提高科學探究能力，如學生在自主設計蒸騰作用實驗過程中獲得了科學探究方法，在制作和觀察臨時裝片的過程中獲得了探究的技能;③教學中環環相扣的探究主線，同時還是一條邏輯清晰的思維主線，學生從現象到本質、從宏觀到微觀，抽絲剝繭般直抵事物內核，鍛煉了學生的思維品質，而運用自制模型探究氣孔開閉的原理，則較好地提升了學生“模型和建模”的科學思維能力;④基于生物學的認識，引導學生形成生態意識、參與環境保護實踐，有利于學生社會責任感的培養。