基于科學(xué)探究的“植物對(duì)水分的吸收和運(yùn)輸”的教學(xué)設(shè)計(jì)

陳 然 林 斌

(1 福建師范大學(xué)第二附屬中學(xué) 福州 350015； 2 福建省福州市龍山初級(jí)中學(xué) 福州 350017)

1 教材分析及設(shè)計(jì)思路

“植物對(duì)水分的吸收和運(yùn)輸”屬于人教版七年級(jí)《生物學(xué)》上冊(cè)第3章“綠色植物與生物圈的水循環(huán)”，該節(jié)內(nèi)容安排了“觀察與思考”及驗(yàn)證導(dǎo)管是運(yùn)輸水分和無(wú)機(jī)鹽的通道的實(shí)驗(yàn)。植物對(duì)水分的吸收是通過(guò)根來(lái)完成的，這在之前章節(jié)已有介紹，本節(jié)課側(cè)重點(diǎn)是水分如何在植物體內(nèi)運(yùn)輸。根據(jù)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)觀點(diǎn)，通過(guò)讓學(xué)生觀察莖的橫切面與縱切面，了解導(dǎo)管的組成、特點(diǎn)以及在莖中的分布，并驗(yàn)證導(dǎo)管是運(yùn)輸水分和無(wú)機(jī)鹽的通道，明確水分在植物體內(nèi)是通過(guò)由導(dǎo)管構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸?shù)街参锏母鱾€(gè)部分的。教學(xué)思路是以水分的吸收、水分的運(yùn)輸以及水分在植物體內(nèi)吸收和運(yùn)輸?shù)囊饬x為主線展開(kāi)的，重點(diǎn)和難點(diǎn)在于水分如何通過(guò)莖中的導(dǎo)管進(jìn)行運(yùn)輸。

2 教學(xué)目標(biāo)

依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)并圍繞培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求，制訂了如下教學(xué)目標(biāo)：

(1) 通過(guò)學(xué)習(xí)植物體的根是吸收水分的主要器官、莖是運(yùn)輸水分的主要器官，形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)觀點(diǎn)。

(2) 通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，提升學(xué)生科學(xué)觀察和科學(xué)思維的能力。

(3) 通過(guò)了解根系是植物吸水的主要器官，能夠解釋生活中移栽樹木花草出現(xiàn)的現(xiàn)象和并能采取正確的措施。

3 教學(xué)過(guò)程

3.1 創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課 教師出示一幅園藝工人在花園里澆水的畫面和資料： 植物在生長(zhǎng)過(guò)程中需要及時(shí)澆水。以玉米為例，玉米在生長(zhǎng)期需水總量約為204kg，然而玉米最后成熟后體內(nèi)作為組成成分的水只有1.8kg；據(jù)研究用于維持生理活動(dòng)的水也只有0.25kg。思考： 玉米體內(nèi)絕大部分水(約99%)去哪里了？

設(shè)計(jì)意圖： 創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和熱情，調(diào)動(dòng)學(xué)生思考問(wèn)題的積極性。

3.2 復(fù)習(xí)鞏固，根毛區(qū)是植物吸收水分的主要部位 利用根尖結(jié)構(gòu)圖引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)根尖的結(jié)構(gòu)，列出根尖結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵詞： 根冠、分生區(qū)、伸長(zhǎng)區(qū)、成熟區(qū)(根毛區(qū))。再利用根實(shí)物模型引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出各部分的結(jié)構(gòu)。然后指出根的成熟區(qū)(根毛區(qū))是吸收水分的主要部位。

設(shè)計(jì)意圖： 教師創(chuàng)設(shè)情境復(fù)習(xí)鞏固舊知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生從圖和模型中獲取信息。

3.3 學(xué)習(xí)新知識(shí)，理解莖中的導(dǎo)管是水分在植物體內(nèi)運(yùn)輸?shù)耐ǖ?提問(wèn)： 植物的莖是如何將根吸收的水分進(jìn)行運(yùn)輸?shù)?？為了加深學(xué)生對(duì)導(dǎo)管運(yùn)輸水分的認(rèn)識(shí)，安排了四個(gè)科學(xué)探究活動(dòng)。

活動(dòng)1： 組織學(xué)生觀察芹菜的莖運(yùn)輸水分的實(shí)驗(yàn)。教師在上課前3～4小時(shí)，將帶葉的芹菜莖進(jìn)行水培，在水中滴入紅墨水，置于陽(yáng)光下進(jìn)行培養(yǎng)，通過(guò)肉眼就可見(jiàn)紅墨水沿著芹菜的莖上升于頂端到達(dá)葉，將裝置帶到班上讓學(xué)生觀察： ①觀察橫切面，莖剖面的紅色標(biāo)記處即為運(yùn)輸水的部位；②觀察莖的縱切面，可以看到被染成紅色的長(zhǎng)長(zhǎng)的管子就是導(dǎo)管。通過(guò)觀察讓學(xué)生從整體上認(rèn)識(shí)水分在莖內(nèi)運(yùn)輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)——導(dǎo)管。

活動(dòng)2： 利用植物莖的橫切面與縱切面模式圖引導(dǎo)學(xué)生了解導(dǎo)管的組成、特點(diǎn)以及在莖中的分布，列出相應(yīng)的關(guān)鍵詞： 木質(zhì)部、高度特化、管狀死細(xì)胞、細(xì)胞端壁、穿孔、相互銜接、管狀結(jié)構(gòu)。

活動(dòng)3： 通過(guò)虹吸現(xiàn)象吸水的演示實(shí)驗(yàn)，利用塑料管將高處的水吸到低處的容器內(nèi)，塑料管的作用就相當(dāng)于導(dǎo)管的作用。塑料管內(nèi)如果有空氣，虹吸現(xiàn)象就不能進(jìn)行。所以買回來(lái)的鮮花要想保鮮得更久一些，應(yīng)剪去一段莖再插入瓶中進(jìn)行水培，目的就是要剪去可能有空氣的一段，更有利于植物吸水保鮮。導(dǎo)管只有輸送水分的作用，而無(wú)吸收水分的功能。通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生更深刻理解導(dǎo)管的輸導(dǎo)作用。

活動(dòng)4： 如何讓學(xué)生理解水分在莖中的運(yùn)輸也是要“用力”的？可以讓學(xué)生體會(huì)生活中用吸管吸飲料要用力。當(dāng)植物的根將水分吸收入植物體內(nèi)后要通過(guò)莖從下往上運(yùn)輸，也是需要力量的，水在植物莖內(nèi)運(yùn)輸?shù)牧α坑謥?lái)自哪里呢？為下一節(jié)植物的蒸騰作用打下基礎(chǔ)。

設(shè)計(jì)意圖： 由于學(xué)生對(duì)導(dǎo)管缺少感性認(rèn)識(shí)，而且導(dǎo)管不易觀察，通過(guò)實(shí)物實(shí)驗(yàn)、模式圖的解讀和虹吸現(xiàn)象的演示實(shí)驗(yàn)來(lái)逐步增強(qiáng)學(xué)生從直觀感覺(jué)到理性思維的形成。

3.4 植物吸收水分及水分在植物體內(nèi)的運(yùn)輸?shù)囊饬x 提問(wèn)： 在植物的移栽過(guò)程中為什么有時(shí)會(huì)導(dǎo)致植物枯死？

在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生了解： 物體在生長(zhǎng)過(guò)程中不僅需要水，也需要各種營(yíng)養(yǎng)成分(如礦質(zhì)元素等)，這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以溶解在水中，隨水分的吸收而吸收，隨水分在植物體內(nèi)的運(yùn)輸而被輸送到全身各處，因此水分的正常吸收和運(yùn)輸，是植物體正常生長(zhǎng)的根本保證。移栽過(guò)程中，往往會(huì)造成植物的根毛區(qū)受損，植物無(wú)法正常吸收水分，所以會(huì)導(dǎo)致植物枯死。因此在移栽過(guò)程中應(yīng)盡量保護(hù)好植物的根，移栽完應(yīng)及時(shí)澆水。

4 教學(xué)反思

本節(jié)課以植物體對(duì)水分的吸收和運(yùn)輸為線索，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂活動(dòng)，通過(guò)科學(xué)探究活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)觀察、理性思維的能力。注重感性認(rèn)識(shí)與理性認(rèn)識(shí)相結(jié)合，在感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)，提升理論水平。注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，用生物學(xué)知識(shí)解釋生活中的生命現(xiàn)象。需要注意的是： 在觀察水分在芹菜莖中的運(yùn)輸?shù)难菔緦?shí)驗(yàn)中，可能會(huì)給學(xué)生造成植物的莖也會(huì)吸收水分的錯(cuò)覺(jué)，認(rèn)為植物的莖有吸收和運(yùn)輸水分的功能，在教學(xué)中教師要注意引導(dǎo)。