以新疆棉花為背景的高三生物復習課設計

◎ 王 璽 徐小莉

新課程標準強調學科核心素養。其中的社會責任,指的是讓學生應用生物學的認識,對社會事件作出理性的解釋判斷。新疆棉花是國際優質棉花,主要成分是纖維素。我們深挖相關知識點,引起學生關注并討論,增強學生的愛國主義情懷,夯實生物學基礎。

一、教學目標

(1) 通過了解新疆棉花事件的相關資料,在參與社會議題的過程中,形成正確世界觀和必備品格。

(2) 通過開展棉纖維對棉花植物有何積極意義的主題交流,幫助學生樹立進化與適應觀。

(3) 通過開展如何從生物學原理提高棉花產量的主題交流,發展學生的科學思維,鍛煉學生的表達能力。

二、教學過程

1.棉纖維對棉花植物有什么積極意義嗎?

教師補充基本常識:一根棉纖維就是一個植物胚珠表皮細胞經過伸長加厚細胞壁而成[1]。由此引導學生根據所學知識大膽發言,同學們普遍認為:①棉纖維可以阻擋小蟲子的采食;②棉纖維增加浮力,有利于隨風攜種子散播各處,增加繁衍概率等。然而也有學生反駁:棉花纖維非常濃密,很難隨風飄散。教師引導學生:今天的棉花擁有濃密的纖維,一定意味著過去的棉花都很稠密嗎? 學生思考作答:是自然選擇的作用,擁有稠密纖維的棉花可以有效保護種子,從而更能適應環境生存下來。有學生繼續反駁:這里的自然選擇遠沒有人工選擇的影響大,是人類偏好濃密的棉花,才優選出今天的優質棉,對棉花本身的生存來說,擁有致密的纖維未必具有很強的生物學積極意義。

學生們認識事物的角度和方式各不相同,在“你一言我一語”的討論中,能夠讓他們發散思維、集思廣益,還能充分訓練學生的批判思維能力。

2.棉纖維的主要成分是纖維素,能不能作為人類的能源物質?

教師補充歷史知識:著名抗日英雄楊靖宇是杰出的共產主義戰士,偉大的民族英雄,東北抗日聯軍的創建者和領導者之一,是婦孺皆知的具有傳奇色彩的抗日民族英雄[2]。學生被他的紅色精神深深地感染。這里提出問題:人類能否消化纖維素,原因是什么? 學生答:人體內缺少纖維素分解的酶。教師再請學生以纖維素為中心,發散思維,提出相關知識點。學生從以下三個方面進行了發散和歸納:①纖維素的基本組成:纖維素是植物常見的多糖,結構的基本組成單位是葡萄糖;②纖維素的來源:與纖維素合成有關的細胞器是高爾基體;③纖維素的作用:與果膠共同參與構成植物細胞壁。

教師在此基礎上設問:如果干擾正在分裂的植物細胞中的高爾基體功能,可能會出現何種后果? 為什么? 學生思考作答:植物細胞依賴高爾基體參與合成的細胞板(纖維素) 來分割子細胞。如果破壞高爾基體,則可能出現雙核細胞。

3.生長在新疆的棉花,為什么品質更優? (從光合作用角度思考)

學生知道新疆地區晝夜溫差大,白天溫度高,促進光合作用,晚上溫度很低,抑制呼吸作用,從而積累更多的有機物。

4.棉花田為什么要合理密植,才能保證產量?

學生交流作答:單位面積的農田中,若種植密度過大,植物葉片相互遮擋,所接受光能的面積并未增加,光合總量并未增強;教師繼續追問:你們考慮的是有機物的來源,有機物的消耗是否與此有關? 學生補充:所有活細胞都會進行呼吸作用,因此單位農田的呼吸量總增加,導致凈光合減少,由此可見合理密植的重要性。

5.從能量流動和種間關系角度考慮,如何保證產量?

教師還可以從能量的輸入和輸出的角度引導學生思考如何保證棉花產量。學生很快聯想到要定期除去田中的雜草,確保棉花植物接受更多的光能照射,保證能量的充分輸入;另一方面要減少食棉蟲的數量,防止能量過多地流向下一級,造成損失。

6.利用何種育種手段,提高棉花品質?

學生想到通過雜交育種,將多種優良性狀集于一株;當人們獲得了優質品系,還可以利用植物組織培養技術,快速實現擴大培養。

7.利用轉基因技術,提高棉花抗蟲力

教師補充:人類在蘇云金芽孢桿菌內發現一種抗蟲基因,可以指導某種BT 蛋白的合成。蟲子吃了這種蛋白質,在堿性腸道中分解成有毒的活性肽,并與腸道細胞表面特異性受體結合,導致細胞穿孔破裂,改變細胞內的滲透壓,從而使蟲子死亡。提問:人類若誤食蘇云金芽孢桿菌的BT 蛋白,會不會導致腸穿孔? 學生討論作答:①該蛋白質在人類酸性的腸胃環境中會變性失活,那么被消化酶水解的產物也不具有活性;②人體腸道細胞膜表面沒有特異性受體。

利用基因工程技術將抗蟲基因導入棉花細胞,使棉花具有抗蟲特性,詢問學生此技術的原理是什么? 具有怎樣的優點? 學生作答:基因工程屬于廣義的基因重組,其優點是克服遠緣雜交不親和障礙。

8.李寧牌新疆優質棉衣,能否用富含纖維素酶洗衣粉洗滌?

學生交流討論洗衣經驗。根據選修一知識來看:纖維素酶洗衣粉可以洗滌,原理是使纖維結構變得蓬松,從而使滲入在纖維深處的污漬能夠與洗衣粉充分接觸,達到更好地洗滌效果。有的學生對此提出疑惑,決定從實踐檢驗課本知識的合理性。

主題討論結束后,再請學生自由發言,補充深化。可請學生在黑板上以思維導圖的方式畫出今天的主題內容。本次復習課以新疆棉花為切入點,提出的問題串覆蓋了高中生物全部教材中許多模塊的內容,幫助學生梳理脈絡,建立知識與知識及知識與社會的強力鏈接。

三、總結