基于核心素養下“植物對水分吸收”的教學

游天下

摘? ?要：“植物對水分吸收”的教學通常將植物某部位浸入鹽水或清水，比較前后質量變化來完成，通過宏觀的單一現象得出結論的方式，不夠全面。研究基于核心素養的內涵，從人文底蘊，生活體驗，初步建立猜想，再從植物的質量、體積、質地等進行宏觀探究，進一步從微觀角度觀察植物細胞質壁分離及復原現象，深化學生對科學本質的理解。

關鍵詞：核心素養;水分吸收;人文底蘊;宏觀微觀

“植物對水分的吸收”一課的關鍵問題是理解植物細胞液濃度與周圍溶液濃度的關系。常規的處理方式是通過植物某部位浸入鹽水或清水前后質量變化，來完成該部分內容教學。現象單一，內容不夠充實，不能很好的體現學生核心素養的培養。本文從人文底蘊角度出發，結合宏觀和微觀的多方面探究，讓學生在參與生物教學的過程中更全面地提升自身的核心素養[ 1 ]。通過多條途徑理解生物教學中的關鍵問題，深化學生對科學本質的理解。

1? 人文底蘊、生活體驗

1.1? 人文底蘊

2019年7月21日晚，CCTV-10科教頻道播出《中國影像方志》慈溪篇。其中介紹慈溪地形時講到了海涂地。清初時錢塘江入海口，終于固定在北大門。海水攜帶大量的泥沙涌入灣口，退潮在南岸沉積，形成淺灘，灘涂成陸。海涂地不宜種糧，但可以種棉花，如圖1。這是為什么呢？以當地的三大文化之一“圍墾文化”為教學起點，引發學生對科學問題的思考。以此緊扣了本課的教學內容，從知識上，引導學生對鹽堿地特點進行思考，情感上，幫助學生更好地了解家鄉的歷史文化。

目前在海涂地，除了棉花，還有沒有其它適合種植的農作物？學生可以根據已有的認知和經驗，來描述目前在推廣種植的農作物，如西瓜。2018年7月20日浙江新聞報道，慈溪市現代農業開發區的600畝鹽堿灘涂上，采用南瓜砧木嫁接技術種植的西瓜豐收了，其口感香甜如蜜，瓜瓤入口即化，被當地瓜農稱為“綠胖大人”。很多同學可能見過這種西瓜，但不知其來源。尋找身邊的實例了解地方農業種植特色。

我國的雜交水稻之父袁隆平院士，2018年5月，其海水稻科研團隊正式啟動“中華拓荒計劃”，在我國五大類主要類型鹽堿地和延安南泥灣次生鹽堿地同時進行海水稻插秧。2018年10月青島海水稻種植基地的編號為1083的水稻材料畝產261.39 kg/畝，標志著耐鹽堿水稻在這片鹽堿地上試種取得初步的成功。袁隆平院士是我國杰出的科學家，解決了我國億萬人民的溫飽問題，然而今天我們很多同學對他的貢獻還不是很清楚。以此增強學生對我國科學家的崇高敬意，并認識科技前沿海水稻種植所克服的難點。以上三例，目的在于結合課時內容實際，既包含地方特色文化的了解，也包含對科學家、科技的認識。彰顯了我國深厚的人文底蘊和科學家們崇高的科學精神。而人文底蘊和科學精神也正是目前核心素養之一文化基礎所包含的兩方面的內容[ 1 ]。

1.2? 生活體驗

菜市場里，商販通常為了保證青菜新鮮，通常會往菜上噴灑清水;腌制咸菜的時候我們通常會把菜放入濃鹽水中[ 2 ]。這一組對比目的讓學生形成較精確的對于植物細胞吸水、失水的原理猜想。細胞液濃度不變，外界溶液濃度在變，較易形成細胞液濃度與周圍溶液濃度大小決定細胞吸水還是失水。為了驗證猜想，立即將兩株萎蔫的青菜分別放入清水和濃鹽水中，以便課堂結束觀察。借此例可以打開學生的思維，腌制青瓜、西紅柿等生活實例容易被啟發呈現。讓學生學會在生活經驗的基礎上學會學習，勤于反思，倡導自主發展的核心素養。

2? 宏觀探究、微觀觀察

2.1? 宏觀探究

鑒于上述教學過程，學生已建立起決定植物細胞吸水、失水的猜想因素。給每組同學提供器材有：半根白蘿卜、一個大的馬鈴薯、清水、濃鹽水、鹽、電子秤、盆子、燒杯等。根據提供器材，組內討論設計實驗思路。多數組別設計出的方案是，切下蘿卜或馬鈴薯，稱量放入濃鹽水或清水前后的質量，比較質量變化即可。當然還有以下這些設計：切成蘿卜絲，加鹽腌制，觀察腌出的汁水情況;比較蘿卜的質地硬挺程度。其中也有一些組提到稱質量時，比較前后液體質量的變化。也有同學提議切成蘿卜條比蘿卜塊要好。這些想法在課堂中都得到了充分的表達，重視學生的設計，關注設計上的創新，在交流中進一步規范實驗行為，如蘿卜表面沾有水的處理方式等。對于植物質量、質地的變化可以進行比較，啟發學生我們還能通過比較什么來進行實驗。引導學生思考比較體積，比較輪廓。要比較這兩方面，我們最方便的做法就是要把材料切成片狀，比較放入清水或濃鹽水前后其輪廓的大小變化。在設計方案成熟之后，實驗過程、交流過程變得非常順暢，其中之一結果如圖2。多維度的實驗現象比較所得出的結論更具有說服力。

2.2? 微觀觀察

在宏觀的探究過程中存在兩個問題：一是課堂時間，要出現明顯的現象，要等待15 min;二是只停留在宏觀的角度來得出實驗原理，缺少微觀角度的觀察比較，學生有些意猶未盡的感覺。為了解決這兩個問題，本課設計過程中引入質壁分離及其復原實驗。課前和學生一起制作兩張洋蔥表皮臨時裝片，一張在清水中展平，一張在蔗糖濃溶液中展平。在電子顯微鏡下，拍下初始兩裝片的細胞狀態。學生在宏觀實驗放入蘿卜或馬鈴薯等待的這段時間內，和同學們觀察此時兩裝片的顯微結構圖，其中在蔗糖濃溶液中展平的如圖3。分析質壁分離原因，引導學生思考，如何能讓洋蔥表皮細胞復原，隨即滴入清水等待。微觀的過程展示，對學生有很強的沖擊力，對植物吸、失水多個細胞表現出來的宏觀綜合行為有更具體的解釋。符合學生的認知規律，從根本上解決了本堂課的關鍵問題，從而杜絕單純的通過吸、失水的示意圖講解原理。也讓學生看到了細胞壁和細胞膜的伸縮性差異，深化了學生對細胞結構的認識。在微觀實驗分析完之后，再來一起分享宏觀實驗結果。因此有效地克服了時間安排上等一些本課的關鍵問題。

3? 科學原理、釋疑現象

3.1? 釋疑“神秘組”

對于生活中的現象要善于運用科學的原理進行解釋。在學生完成宏觀實驗的過程中，筆者做了一組“神秘組”——將蘿卜條放入同一根蘿卜的蘿卜汁內（事先不告知學生），運用所學知識解釋前后為什么蘿卜條質量變化不明顯。學生從剛才的結論分析，此時細胞液濃度和鹽水的濃度相等，當學生聞過液體以后，恍然大悟，原來是蘿卜汁水。以所建構的知識來解釋特殊的現象。觀察剛才放入清水、鹽水中本身萎蔫的兩株青菜，嘗試解釋，觀察根毛細胞結構特點，遷移理解根毛細胞結構特點與吸水功能的適應。

3.2? 釋疑生活現象

人文底蘊中提到的棉花、鹽堿地西瓜、海水稻能頑強的在海涂地生長，基于的科學原理是什么？用所學知識進行釋疑較為簡單，但學生因此能感受到生命的偉大。在曾經被譽為寸草不生的鹽堿地，自然界也有一些植物能頑強的生存下來。用普通農田水稻和海水稻對比，感受袁隆平院士工作團隊的偉大，呼應課堂引入凸顯人文情懷，感受強大的生命觀。

本課的關鍵問題是細胞吸水、失水的原理。宏觀探究和微觀實驗的開展方式是基于核心素養下的實踐創新，彰顯了核心素養中的人文底蘊和科學精神，更有效地整合了課堂中的問題，提升學生的核心素養的發展。

參考文獻：

[1] 林崇德.21世紀學生發展核心素養研究[M].北京：北京師范大學出版社，2016.

[2] 郭榮輝.“植物生長需要水”一課的教學設計[J].生物學教學，2018（7）：34-35.