STEM課程之《植物的葉片》

胡從從

植物是我們生活中必不可少的“朋友”，幾千年來，一直造福于人類。植物不僅可以用來制作食物、藥物、衣服和建筑材料等，而且為人類和其他動物提供了氧氣。同時，植物還能改善氣候、防風(fēng)固沙、消除噪音，可以說，離開植物，人類就無法生存。

自然界中的葉片無論是形態(tài)、顏色的多樣性，還是內(nèi)部結(jié)構(gòu)的精妙，都給我們提供了思考空間和創(chuàng)作的靈感。在《植物的葉片》一課中，我們和學(xué)生一起盤點(diǎn)了植物的作用，重點(diǎn)講解光合作用的原理和“場所”，圍繞葉片是光合作用的主要器官，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)葉片的結(jié)構(gòu)，以及與光合作用相適應(yīng)的特點(diǎn)。

教學(xué)目標(biāo)

◎科學(xué)：知道植物葉片的結(jié)構(gòu)和功能。

◎技術(shù)：掌握葉片局部立體模型的建構(gòu)流程。

◎工程：完成葉內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制作。

◎數(shù)學(xué)：通過測量與計(jì)算，能夠按照正確比例設(shè)計(jì)各結(jié)構(gòu)。

課時安排

《植物的葉片》共2課時，第1課時學(xué)習(xí)植物的作用、葉的組成、形狀、顏色、葉片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)是認(rèn)識光合作用的“場所”——葉片。第2個課時通過制作葉片的立體模型，理解生物的結(jié)構(gòu)與功能是相適應(yīng)的生物學(xué)觀念。在第2課時，教師還對葉片進(jìn)行拓展，發(fā)散學(xué)生思維，利用橡皮泥和滴膠制作葉片標(biāo)本，展示成果，總結(jié)收獲與不足。

材料清單

透明塑料片、塑料吸管、深綠色塑泥、淺綠色塑泥、剪刀、透明滴膠、硅膠模具、新鮮葉片、塑料杯、滴管、攪拌棒、色精、橡膠手套等。

主要教學(xué)流程

1.問題導(dǎo)入，引發(fā)思考

提問：植物與人類的生活密切相關(guān)，同學(xué)們對植物也有了一定的了解，植物對我們?nèi)祟惖纳嬗惺裁醋饔茫?/p>

教師課前了解到，學(xué)生通常能認(rèn)識到：有食用價值和藥用價值，能清新空氣、美化環(huán)境，可以進(jìn)行光合作用等。

設(shè)計(jì)意圖：教師通過梳理植物的作用，使學(xué)生對光合作用有了初步了解，進(jìn)而引發(fā)他們對光合作用原理和“場所”的思考，為認(rèn)識葉片結(jié)構(gòu)做好鋪墊。

2.光合作用原理和“場所”

講解：光合作用對于植物來說非常重要，它能將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，制造有機(jī)物并釋放氧氣。這是如何發(fā)生的呢？其實(shí)這一過程發(fā)生在葉綠體內(nèi)，而葉綠體主要存在于植物的葉片中。

接下來，教師播放一段關(guān)于植物葉的紀(jì)錄片，從微觀的視角展示光合作用的過程。隨后，讓學(xué)生利用所學(xué)知識設(shè)計(jì)檢驗(yàn)光合作用產(chǎn)物（淀粉）的實(shí)驗(yàn)。教師提出相關(guān)問題引導(dǎo)學(xué)生思考：如何驗(yàn)證淀粉的存在？如何控制實(shí)驗(yàn)變量？怎樣設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)？針對學(xué)生的設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)和補(bǔ)充，完成該驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。為節(jié)省時間，該實(shí)驗(yàn)最終以視頻形式呈現(xiàn)。

設(shè)計(jì)意圖：由于光合作用的原理比較抽象，學(xué)生在生活中觀察不到，為此，教師利用視頻來揭示這一過程，讓他們能夠直觀、形象地理解光合作用。通過設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)，提高了學(xué)生分析問題、解決問題和動手實(shí)踐的能力，也加強(qiáng)了小組合作的意識。

3.葉子的組成、形狀、顏色

提問：葉子有很多種，其大小、組成、形狀各不相同，一些植物會生成不同的葉子來適應(yīng)它們的生活環(huán)境。請大家回憶一下，植物的完全葉包括哪些結(jié)構(gòu)？（葉柄、葉片、托葉。）葉的形狀主要有哪些？（心形如丁香，針形如松樹，扇形如銀杏，橢圓形如冬青等。）

講解：葉子的顏色是多種多樣的，這是因?yàn)樵谥参锏娜~子里，含有許多天然色素，如葉綠素、葉黃素、花青素和胡蘿卜素等。葉子的顏色是由于受到某些因素的影響，導(dǎo)致這些色素的含量和比例發(fā)生變化而形成的?，F(xiàn)在，請同學(xué)們根據(jù)葉子的形態(tài)、顏色的多樣性，設(shè)計(jì)充滿藝術(shù)感的樹葉粘貼畫和滴膠標(biāo)本。

學(xué)生興趣盎然，積極動手制作，充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造力，呈現(xiàn)了許多美輪美奐的作品（如圖1）。

設(shè)計(jì)意圖：從宏觀角度讓學(xué)生認(rèn)識葉片，增強(qiáng)他們對事物的敏銳觀察力。同時，通過動手制作工藝品，引導(dǎo)學(xué)生感受大自然的鬼斧神工之美，也提高了他們的藝術(shù)創(chuàng)造力。

4.葉子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

為引發(fā)學(xué)生思考，探究葉片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，教師設(shè)置了幾個層層深入的問題：葉片為什么能進(jìn)行光合作用呢？葉綠體存在于葉片的哪個結(jié)構(gòu)中？除了葉肉，葉片還有哪些結(jié)構(gòu)與之相適應(yīng)呢？

接下來，教師從光合作用所需的原料、產(chǎn)物、條件來分析葉片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是如何配合完成光合作用的。例如，二氧化碳是通過氣孔進(jìn)入葉片的葉綠體，氣孔存在于葉的表皮，而且在下表皮的比在上表皮的多，所以葉片的下表皮往往很粗糙。葉肉（中間）是由兩層組成：一層是帶有較多葉綠體的圓柱形細(xì)胞構(gòu)成的柵欄組織，一層是葉綠體較少的圓形細(xì)胞構(gòu)成的海綿組織。

設(shè)計(jì)意圖：從微觀角度認(rèn)識葉片結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生理解葉片的結(jié)構(gòu)與光合作用這一功能相適應(yīng)，并通過對葉片結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的總結(jié)，為下一步制作立體模型奠定理論基礎(chǔ)。

5.制作葉片局部立體模型

要制作立體模型就要先弄清楚葉片內(nèi)部各結(jié)構(gòu)的組合關(guān)系，因此，需要教師指導(dǎo)學(xué)生畫出葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。然后，由學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有材料，合理選擇可代表各結(jié)構(gòu)的材料。再根據(jù)示意圖制作立體模型，修剪多余材料。最后整形完善（如圖2）。

設(shè)計(jì)意圖：通過制作葉片的立體模型，讓學(xué)生深刻理解葉片各結(jié)構(gòu)的組成，體會結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的思想，同時也提高了他們的動手能力和小組合作能力。

6.作品展示與總結(jié)

小組代表展示優(yōu)秀作品，分享制作過程，講解各結(jié)構(gòu)的組成與配比，分享制作的心得體會。

最后，由學(xué)生總結(jié)本節(jié)課的收獲。希望學(xué)生能意識到：通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，了解了植物的作用及光合作用的發(fā)生過程;通過創(chuàng)建一個立體模型，看到了生活中很難見到的葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu);知道如何選擇適當(dāng)?shù)牟牧蟻泶砩锝Y(jié)構(gòu);了解了葉和其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與比例。

設(shè)計(jì)意圖：教師通過對作品的展示和講解，鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力。課后的總結(jié)發(fā)言，不僅讓學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行回顧，提高他們的總結(jié)歸納能力，也能使他們體會到收獲的成就感。