真實生物學問題情境驅動下的探究實踐活動

劉利娟

摘 要 圍繞學習主題1的次位概念“綠色開花植物的結構層次”展開，以重要概念“細胞是生物體結構和功能的基本單位”為依托，提出基于細胞水平的4個關聯問題，引導學生在真實生物學問題情境驅動下，從“觀察并對比細胞結構”的角度開展探究實踐活動，根據探究結果總結植物體的結構層次。

關鍵詞 重要概念 次位概念 細胞結構 結構與功能觀 生命整體觀

中圖分類號 Ｇ633. 91 文獻標志碼 B

1 教材分析、學情分析及設計思路

為了落實課標要求，以培養學生的核心素養為宗旨，對北師版教材中涉及“生物體的結構層次”學習主題的內容進行整合，開展學習主題或單元式教學。本節課內容是單元教學的一部分，主要將七年級上冊第二單元第三章第一節和第四章第一節、第二節內容中涉及細胞形態、結構、分布的相關概念從教材中提取出來進行整合，主要涉及兩個概念。其中“細胞是生物體結構和功能單位”是學習主題1“生物體的結構層次”的重要概念， “植物體的結構層次”是該學習主題下的次位概念。教材應用觀察法，借助顯微鏡，從微觀的角度幫助學生形成“細胞是生物體結構的單位”的重要概念；而“植物體的結構層次”相關概念的形成是借助圖片從宏觀角度完成的。初一年級的學生正處于由形象思維向抽象思維過渡的重要時期，本節課可借助直觀形象的觀察發展抽象思維，如借助顯微鏡來觀察大量的植物細胞，先形成形象思維，再引導學生通過顯微觀察圖的對比、分析、歸納形成抽象概念。

根據新課標的要求，教師應結合教材分析、學情分析，對教材內容進行整合，以探究式、體驗式的觀察實驗，讓學生在做中學，在直觀感受中為認同生命觀念中的結構與功能觀、整體觀等做鋪墊，在探究實踐中培養學生的科學思維和探究實踐能力。本節內容通過四個相關聯的圍繞細胞的形態、結構、分布的真實情境問題展開探究，從制作并觀察植物臨時裝片、借助顯微鏡對觀察圖進行對比、分析、歸納，進而幫助學生形成“細胞是植物體的基本結構單位”重要概念；從細胞形態、結構及分布的角度，幫助學生形成植物體的結構層次“細胞→組織→器官→植物體”的次位概念。

2 教學目標與重難點

本節課的教學目標包括：

（1）概述制作臨時裝片的一般步驟并學會制作臨時裝片的基本方法，發展探究實踐能力。

（2）使用顯微鏡觀察植物細胞，得出細胞是植物體的基本結構單位的重要概念，初步認同結構與功能觀等。

（3）嘗試從細胞形態、結構及分布的角度對顯微鏡觀察圖進行對比、分析、歸納得出植物體的結構層次的次位概念，發展科學思維能力。

教學重難點為：

（1）總結制作臨時裝片的一般步驟。

（2）理解細胞是構成植物體的基本結構單位。

（3）認識植物體的結構層次。

3 教學準備

教師在課程開始前，應為學生分組實驗準備好如下器材：蜀葵植株，西紅柿，爬山虎的葉，綠豆芽的根，永久玻片標本（南瓜莖橫切、迎春葉橫切、椴樹莖橫切），清水，碘液，鑷子，解剖針，刀片，吸水紙，載玻片，蓋玻片，光學顯微鏡等。

4 教學過程

4.1 情境探究一：細胞是構成植物體的基本結構單位嗎

教師展示蜀葵植株實物并提出下列問題：① 以蜀葵為例，按照從下到上的順序觀察，可以將蜀葵分為哪幾部分？② 細胞是構成蜀葵六大器官的基本結構嗎？教師與學生根據人口腔上皮細胞和洋蔥內表皮細胞臨時裝片制作步驟，共同總結制作臨時裝片的一般步驟“擦→滴→取（撕、挑、刮等）→放→蓋→染、吸（根據材料決定是否染色）”，在此基礎上各小組根據取材的部位，每個小組觀察蜀葵的一種器官。學生小組自主設計實驗流程，并完成實驗。教師上傳各小組的顯微鏡觀察圖，學生據顯微觀察圖思考：構成植物（如蜀葵）的根、莖、葉、花、果實、種子的基本結構是細胞嗎？學生根據顯微觀察圖，進行對比分析得出結論：細胞是構成植物體的基本結構單位。教師據此追問：細胞在植物器官中的形態、結構及分布有什么規律呢？

設計意圖：學生通過觀察材料，初步認識植物體由六大器官構成。通過小組討論交流，確定操作步驟，完成臨時裝片的制作及顯微鏡的觀察，發展自主學習能力、動手能力、小組合作歸納總結的能力及熟練操作顯微鏡的技能。另外，學生通過直觀的實驗，將植物的宏觀結構——根、莖、葉、花、果實、種子，與微觀結構——細胞建立聯系，形成“植物體的每一個結構都是由細胞構成的”事實概念，這是學生思維由形象思維到抽象思維的轉變，符合學生的認知規律。

4.2 情境探究二：植物同一器官相同部位的細胞在形態和結構上有什么特點

學生再次觀察制作的臨時裝片并思考：植物相同部位的細胞在形態和結構上有什么特點？觀察時以圖片視野中的一個細胞作為中心點，看它周圍的細胞，在形態上是否與它相似，結構是否與它相同。教師與學生一起描述后得出結論： （1）細胞組成組織；（2）在植物同一器官相同部位分布的是同一種組織。教師再次設疑：比較植物同一器官相同部位，植物同一器官不同部位又是如何？

設計意圖：學生通過對植物同一器官相同部位細胞形態、結構的對比觀察、歸納、總結，形成“細胞→組織”的概念，教師通過設置問題情境，幫助學生在深入探究、深度學習中養成科學思維的習慣。

4.3 情境探究三：植物同一器官不同部位的細胞在形態和結構上有什么特點

各組觀察植物永久玻片標本，第一、二組觀察南瓜莖橫切，第三、四組觀察迎春葉橫切，第五、六組觀察椴樹莖橫切，觀察時思考：植物同一器官不同部位的細胞在形態和結構上有什么特點？學生以小組為單位觀察、討論并派代表上臺匯報，在大屏幕上圈點出形態不同，結構不完全相同的細胞，教師再補充西紅柿果肉及果皮的顯微鏡觀察圖。師生根據觀察，得出結論： （1）同一器官不同部位分布著不同的組織；（2）組織組成器官。教師設疑過渡：那么一株植物的不同器官之間是彼此孤立還是相互聯系的呢？并引導學生從細胞的角度觀察。

設計意圖：學生通過對永久標本玻片的顯微鏡觀察，對比植物同一器官不同部位的細胞形態、結構及分布，歸納總結，形成“同一器官不同部位分布著不同的組織”、 “組織→器官”的概念。通過設置問題情境，學生在深入探究、深度學習中養成科學思維的習慣。

4.4 情境探究四：一株植物的不同器官之間，能找到形態相似、結構相同的細胞嗎

教師出示蜀葵根、莖、葉柄、葉脈、花柄、果柄的顯微鏡觀察圖并提出問題：一株植物的不同器官中，能找到形態相似、結構相同的細胞嗎？學生觀察圖片并上臺，在圖片中找到形態相似、結構相同的細胞并圈點出來。師生根據觀察，得出結論： （1）多個形態相似、結構相同的細胞貫穿于一株植物不同的器官，將植物的六大器官聯系在一起形成一個不可分割的統一整體——植物體；（2）器官組成植物體。

設計意圖：學生通過尋找一株植物不同器官間形態相似、結構相同的細胞，對比觀察、歸納總結，形成“器官→植物體”的概念，通過設置問題情境，幫助學生在深入探究、深度學習中養成科學思維的習慣。

4.5 課堂小結及課外延伸

教師進行課堂小結，強調重點： （1）細胞是構成植物體的基本結構單位；（2）植物體的結構層次為“細胞→組織→器官→植物體”。

設計意圖：本節課借助顯微鏡展開了四個探究活動，通過對大量事實材料的顯微鏡觀察和多角度分析，使學生形成重要的生物學概念并獲取相關知識，同時體驗科學的探究過程。另外，提前知道下節課的探究重點，學生還可以進行更有目標性的深度學習和探究。

5 教學反思

本節課整合了教材相關內容，將第二單元第三章中涉及細胞形態、結構的知識與第四章涉及細胞的分布、組織、器官的知識進行整合，從細胞形態、結構、分布的角度幫助學生初步形成概念。在借助顯微鏡觀察植物六大器官的過程中，學生可以直觀地感受到“細胞是構成植物體的基本結構單位”。通過問題引導，教師不僅幫助學生從細胞形態、結構、分布的角度進行深入探究、深度學習，還引導學生觀察、對比、分析顯微鏡觀察圖從而總結規律并形成概念。該過程讓學生充分體驗科學探究的過程，養成科學思維的習慣，培養學生的生物學學科核心素養。本次教學中將蜀葵作為主要實驗材料，是因為首先蜀葵能夠同時展現植物的六大器官，其次是蜀葵的根、莖、葉、花、種子適于制作臨時裝片，同時其輸導組織發達，幼嫩的地方便于制作臨時切片。考慮到初一孩子的動手能力較弱，教師還提供了輔助觀察材料，如綠豆芽的根尖、爬山虎的葉片、西紅柿的果肉等，這些對于初一學生而言都是易于操作的實驗材料。