觀察水綿葉綠體教學(xué)設(shè)計(jì)

周奇志

1教材和學(xué)情分析

1.1教材分析

在《必修1.細(xì)胞與分子》教科書的關(guān)于光合作用探究歷程中，有恩格爾曼所做的兩個(gè)著名的均選用水綿作為實(shí)驗(yàn)材料的實(shí)驗(yàn)。①把載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在沒有空氣的黑暗環(huán)境里，然后用極細(xì)的光束照射到水綿帶狀葉綠體上，發(fā)現(xiàn)好氧細(xì)菌只向葉綠體被光束照射的部位集中，如果裝片暴露在光下，細(xì)菌則分布在葉綠體所有受光部位。實(shí)驗(yàn)證明葉綠體是光合作用的場(chǎng)所，也證明光合作用釋放氧氣。②用透過三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片，發(fā)現(xiàn)大量好氧細(xì)菌集中在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域，證明紅光和藍(lán)紫光是光合作用最有效色光。

在八年級(jí)上學(xué)期的生物學(xué)習(xí)中，“五彩繽紛的植物世界”一節(jié)是以水綿作為多細(xì)胞藻類代表介紹的，著重繪制了水綿的特殊帶狀葉綠體。

1.2學(xué)情分析

鑒于恩格爾曼兩個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)于高中學(xué)生頗有難度和高中教學(xué)時(shí)間的緊張，在高中教學(xué)中沒有安排學(xué)生去動(dòng)手操作，也沒有安排實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生去觀察水綿特殊帶狀葉綠體，所以學(xué)生對(duì)于恩格爾曼實(shí)驗(yàn)材料選擇的恰當(dāng)性沒有生動(dòng)體會(huì)。而在初中生物教學(xué)中，時(shí)間相對(duì)寬裕，也強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生探究動(dòng)手能力的培養(yǎng)，所以完全可以在初二上學(xué)期學(xué)習(xí)“五彩繽紛的植物世界”時(shí)安排一節(jié)觀察水綿細(xì)胞及其帶狀葉綠體的實(shí)驗(yàn)課，把觀察水綿特殊葉綠體及其在細(xì)胞里分布形態(tài)作為教學(xué)重點(diǎn)，把課后動(dòng)手做一個(gè)水綿細(xì)胞模型作為教學(xué)難點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生在顯微鏡下仔細(xì)觀察水綿的微觀特點(diǎn)，從而來(lái)彌補(bǔ)初高中生物教學(xué)在這方面實(shí)驗(yàn)的不足。這也符合當(dāng)下提倡的要注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的教學(xué)理念。

2教學(xué)目標(biāo)

別做水綿臨時(shí)裝片，觀察水綿特殊帶狀葉綠體，認(rèn)識(shí)水綿細(xì)胞特點(diǎn);動(dòng)手別做水綿細(xì)胞模型，培養(yǎng)動(dòng)手“做”科學(xué)能力，踐行對(duì)創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

初步了解恩格爾曼選水綿作為探究光合作用實(shí)驗(yàn)材料的原因，為日后高中光合作用知識(shí)學(xué)習(xí)做鋪墊和銜接。

體會(huì)科學(xué)家設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)巧妙，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃悸?在做模型時(shí)，培養(yǎng)愛動(dòng)腦筋，克服困難，做好科學(xué)探究的精神。

3教學(xué)過程

3.1課前準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)器具：水綿，顯微鏡，培養(yǎng)皿，鑷子，載玻片，蓋玻片。

實(shí)驗(yàn)材料的收集：水綿分布比較廣泛，一般集群分布在相對(duì)清潔，富營(yíng)養(yǎng)化程度比較高的淡水水域，所以很多小區(qū)池塘里都會(huì)有。

教學(xué)設(shè)計(jì)意圖：通過帶領(lǐng)學(xué)生課前收集材料，教師可以順帶讓學(xué)生了解水綿生活環(huán)境特點(diǎn)及其說(shuō)明的生態(tài)問題，從而使學(xué)生理解“水綿分布多的地方說(shuō)明水體富營(yíng)養(yǎng)化情況比較嚴(yán)重”。

3.2導(dǎo)入新課

教師引導(dǎo)學(xué)生回憶上節(jié)課所學(xué)習(xí)的藻類植物的特征，從而導(dǎo)入本節(jié)課的學(xué)習(xí)。學(xué)生回憶藻類植物的特點(diǎn)，強(qiáng)化對(duì)藻類植物的認(rèn)識(shí)：藻類植物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒有根，莖，葉的區(qū)別，有單細(xì)胞的，也有多細(xì)胞的。大多數(shù)藻類植物生活在水中。

3.3目標(biāo)引領(lǐng)，設(shè)問導(dǎo)學(xué)

教師要求學(xué)生自主閱讀，并提出問題引導(dǎo)學(xué)生思考：水綿是多細(xì)胞藻類的代表植物。它的各方面的特征是否和書本上一樣，請(qǐng)大家仔細(xì)觀察書本第四頁(yè)水綿細(xì)胞的葉綠體，水綿細(xì)胞是什么形狀？而水綿葉綠體又是什么形狀？

學(xué)生觀察教科書中的圖片，回答：水綿單個(gè)細(xì)胞呈柱狀，水綿的葉綠體像絲帶。

教師追問：?jiǎn)蝹€(gè)水綿細(xì)胞里有幾條葉綠體？它們?cè)谒d細(xì)胞內(nèi)又是如何分布？

學(xué)生回答：書上每一個(gè)水綿細(xì)胞內(nèi)只有一條葉綠體，它們是螺旋纏繞在水綿細(xì)胞內(nèi)的。

教師設(shè)置懸念：書上是如此繪制的。那么，在顯微鏡下觀察到的水綿葉綠體在細(xì)胞內(nèi)是如此螺旋狀分布的嗎？

設(shè)計(jì)意圖：通過層層設(shè)問，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察教科書的插圖，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)水綿藻體細(xì)胞形狀、特殊葉綠體的形態(tài)、在細(xì)胞內(nèi)分布等。在學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)前，教師設(shè)置懸念，提高學(xué)生觀察的積極性，提示學(xué)生觀察的重點(diǎn)。學(xué)生會(huì)在接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)中看到有些水綿細(xì)胞內(nèi)可能有不止一條葉綠體分布，和教科書的插圖不太一樣，增加他們探知中新發(fā)現(xiàn)的樂趣。

3.4動(dòng)手實(shí)驗(yàn)

教師向?qū)W生展示課前收集的水綿，要求學(xué)生觀察多細(xì)胞藻類水綿集群分布的狀態(tài)，并要求學(xué)生用手觸摸水綿。學(xué)生通過視覺和觸覺感知水綿，認(rèn)識(shí)水綿的外觀特征：水綿集群分布時(shí)頗似水中青苔，所以水綿俗稱水青苔;水綿表面分布有較多的膠質(zhì)，因此手感黏滑。接著，學(xué)生取水綿，制作臨時(shí)裝片，置于顯微鏡下觀察。在制做臨時(shí)裝片時(shí)，教師要強(qiáng)調(diào)：水綿取兩三根即可，不要取多，并將其在載玻片中間的水滴中展開。這樣細(xì)胞不會(huì)重疊，觀察圖像清晰。在低倍顯微鏡下，學(xué)生清晰觀察到，水綿藻體屬于由一系列柱狀細(xì)胞構(gòu)成的不分枝的絲狀多細(xì)胞藻類，單個(gè)水綿細(xì)胞外觀呈柱形，內(nèi)有大型帶狀葉綠體，一如書本所繪制得那樣。

教師提出問題：在低倍顯微鏡下，大家觀察到水綿細(xì)胞外形和特殊帶狀葉綠體了，現(xiàn)在再請(qǐng)觀察葉綠體的分布形態(tài)是否為螺旋分布？

教師引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察高倍顯微鏡下水綿帶狀葉綠體的形態(tài)和它貼著細(xì)胞壁螺旋分布在細(xì)胞里的情況（初中對(duì)高倍鏡的使用不作要求，此處是顯微鏡使用的拓展，如果感覺學(xué)生操作有難度，在低倍鏡下也可以觀察）。

3.5拓展實(shí)驗(yàn)觀察范疇，增加課外知識(shí)

教師提出問題：請(qǐng)?jiān)僮屑?xì)觀察，帶狀葉綠體上是否分布有一列深綠色小核？而有的水綿細(xì)胞內(nèi)似乎有不止一條帶狀葉綠體？學(xué)生仔細(xì)觀察，會(huì)發(fā)現(xiàn)：在部分細(xì)胞里，有不止一條帶狀葉綠體，它們交叉螺旋貼著細(xì)胞壁分布;并且?guī)钊~綠體上的確有一列深綠色小核。

設(shè)計(jì)意圖：在教科書的插圖中，可見帶狀葉綠體上繪有一列小核。這在顯微鏡里也看到很清楚，很多學(xué)生都會(huì)想當(dāng)然認(rèn)為是細(xì)胞核，但實(shí)際是蛋白核。所以，教師要特別提出，防止學(xué)生誤解。教師還要告訴學(xué)生，世界上水綿有四百多種，細(xì)胞內(nèi)可能分布有1。16條不等的帶狀葉綠體。通過這兩個(gè)觀察活動(dòng)，學(xué)生看到了書本上不曾交代的知識(shí)，拓展了視野，增加他們探究新知的樂趣。

3.6教師總結(jié)，課堂延伸

教師展示恩格爾曼的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)示意圖，并解釋：剛剛通過觀察，水綿有著大型帶狀葉綠體。這樣的葉綠體很特殊，它曾幫助人類能清楚觀察到光合作用的部分過程，科學(xué)家恩格爾曼選擇水綿做實(shí)驗(yàn)材料，用極細(xì)的光束照在它帶狀葉綠體上，從而確認(rèn)葉綠體是光合作用的場(chǎng)所，還發(fā)現(xiàn)光合作用最有效的色光是紅橙光和藍(lán)紫光。雖然關(guān)于恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)，要等到高中才學(xué)習(xí)到，但通過本節(jié)課大家對(duì)水綿葉綠體的觀察，應(yīng)該能體會(huì)到科學(xué)家們對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的選擇有多恰當(dāng)了。

設(shè)計(jì)意圖：通過對(duì)恩格爾曼實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)單介紹，讓學(xué)生了解本堂課的目標(biāo)之一，是為將來(lái)高中光合作用實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)埋下伏筆，并使學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)材料選擇的恰當(dāng)性直接關(guān)系實(shí)驗(yàn)成功與否。

3.7作業(yè)布置，鍛煉動(dòng)手

教師布置課后作業(yè)：請(qǐng)選擇恰當(dāng)?shù)牟牧?，?dòng)手做一個(gè)水綿細(xì)胞模型。注意思考，選擇什么材料作為細(xì)胞壁，選擇什么材料來(lái)做帶狀葉綠體，如何表現(xiàn)葉綠體上蛋白核。

課后，學(xué)生動(dòng)手自己制作水綿細(xì)胞的模型，有的學(xué)生用塑料包書皮作為制作細(xì)胞壁的材料，綠色絲帶作為水綿帶狀葉綠體的制作材料，橡皮泥捏成蛋白核，非常形象地制作了水綿細(xì)胞及特殊葉綠體的模型。

4教學(xué)反思

使學(xué)生認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)材料選擇的巧妙與否，與實(shí)驗(yàn)最后成功有直接關(guān)聯(lián)，這是中學(xué)生物學(xué)教學(xué)的目標(biāo)之一。例如，孟德爾選擇用嚴(yán)格自花傳粉的豌豆作為植物遺傳實(shí)驗(yàn)材料，摩爾根選擇容易飼養(yǎng)，繁殖快的果蠅作為動(dòng)物遺傳實(shí)驗(yàn)材料，同樣也是這個(gè)道理。但教材中沒有設(shè)置這樣的實(shí)驗(yàn)，所以中學(xué)生對(duì)于幾個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)材料選擇的合適性的認(rèn)知都只是停留在書本上的介紹，沒有能夠親自觀察體會(huì)到的。若教師能安排一節(jié)這樣的觀察水綿帶狀葉綠體的實(shí)驗(yàn)課，則可以彌補(bǔ)學(xué)生在這方面的認(rèn)知。在初二上學(xué)期，學(xué)到“五彩繽紛的植物世界”時(shí)，開展觀察水綿帶狀葉綠體的實(shí)驗(yàn)課，材料易收集，觀察現(xiàn)象明顯，學(xué)生通過實(shí)際觀察及動(dòng)手制作模型，通過實(shí)際觀察，將生物學(xué)事實(shí)歸納并內(nèi)化進(jìn)自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系中，摒棄了“紙上學(xué)來(lái)終覺淺”的弊端，提高了學(xué)習(xí)的效率。同時(shí)，為學(xué)生日后在高中生物學(xué)習(xí)恩格爾曼兩個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，體會(huì)科學(xué)家實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的巧妙性和嚴(yán)謹(jǐn)性做好鋪墊，也是比較合適的的初高中光合作用知識(shí)銜接點(diǎn)。另外，從實(shí)驗(yàn)前收集水綿材料，認(rèn)識(shí)水綿生長(zhǎng)環(huán)境說(shuō)明的生態(tài)問題，到實(shí)驗(yàn)中觀察到蛋白核，以及觀察到水綿中也許有不止一條葉綠體，都是生物學(xué)課外知識(shí)的拓展，增加學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣。課后，教師安排學(xué)生制作水綿模型，使學(xué)生把觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行運(yùn)用，鍛煉了學(xué)生動(dòng)腦動(dòng)手能力。