基于核心素養(yǎng)下“植物對(duì)水分吸收”的教學(xué)

游天下

摘? ?要：“植物對(duì)水分吸收”的教學(xué)通常將植物某部位浸入鹽水或清水，比較前后質(zhì)量變化來完成，通過宏觀的單一現(xiàn)象得出結(jié)論的方式，不夠全面。研究基于核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，從人文底蘊(yùn)，生活體驗(yàn)，初步建立猜想，再從植物的質(zhì)量、體積、質(zhì)地等進(jìn)行宏觀探究，進(jìn)一步從微觀角度觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象，深化學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);水分吸收;人文底蘊(yùn);宏觀微觀

“植物對(duì)水分的吸收”一課的關(guān)鍵問題是理解植物細(xì)胞液濃度與周圍溶液濃度的關(guān)系。常規(guī)的處理方式是通過植物某部位浸入鹽水或清水前后質(zhì)量變化，來完成該部分內(nèi)容教學(xué)。現(xiàn)象單一，內(nèi)容不夠充實(shí)，不能很好的體現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。本文從人文底蘊(yùn)角度出發(fā)，結(jié)合宏觀和微觀的多方面探究，讓學(xué)生在參與生物教學(xué)的過程中更全面地提升自身的核心素養(yǎng)[ 1 ]。通過多條途徑理解生物教學(xué)中的關(guān)鍵問題，深化學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。

1? 人文底蘊(yùn)、生活體驗(yàn)

1.1? 人文底蘊(yùn)

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(shí)講到了海涂地。清初時(shí)錢塘江入海口，終于固定在北大門。海水?dāng)y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(dāng)?shù)氐娜笪幕弧皣鷫ㄎ幕睘榻虒W(xué)起點(diǎn)，引發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)問題的思考。以此緊扣了本課的教學(xué)內(nèi)容，從知識(shí)上，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)鹽堿地特點(diǎn)進(jìn)行思考，情感上，幫助學(xué)生更好地了解家鄉(xiāng)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(nóng)作物？學(xué)生可以根據(jù)已有的認(rèn)知和經(jīng)驗(yàn)，來描述目前在推廣種植的農(nóng)作物，如西瓜。2018年7月20日浙江新聞報(bào)道，慈溪市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)的600畝鹽堿灘涂上，采用南瓜砧木嫁接技術(shù)種植的西瓜豐收了，其口感香甜如蜜，瓜瓤入口即化，被當(dāng)?shù)毓限r(nóng)稱為“綠胖大人”。很多同學(xué)可能見過這種西瓜，但不知其來源。尋找身邊的實(shí)例了解地方農(nóng)業(yè)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(tuán)隊(duì)正式啟動(dòng)“中華拓荒計(jì)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(shí)進(jìn)行海水稻插秧。2018年10月青島海水稻種植基地的編號(hào)為1083的水稻材料畝產(chǎn)261.39 kg/畝，標(biāo)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(xué)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(xué)對(duì)他的貢獻(xiàn)還不是很清楚。以此增強(qiáng)學(xué)生對(duì)我國科學(xué)家的崇高敬意，并認(rèn)識(shí)科技前沿海水稻種植所克服的難點(diǎn)。以上三例，目的在于結(jié)合課時(shí)內(nèi)容實(shí)際，既包含地方特色文化的了解，也包含對(duì)科學(xué)家、科技的認(rèn)識(shí)。彰顯了我國深厚的人文底蘊(yùn)和科學(xué)家們崇高的科學(xué)精神。而人文底蘊(yùn)和科學(xué)精神也正是目前核心素養(yǎng)之一文化基礎(chǔ)所包含的兩方面的內(nèi)容[ 1 ]。

1.2? 生活體驗(yàn)

菜市場里，商販通常為了保證青菜新鮮，通常會(huì)往菜上噴灑清水;腌制咸菜的時(shí)候我們通常會(huì)把菜放入濃鹽水中[ 2 ]。這一組對(duì)比目的讓學(xué)生形成較精確的對(duì)于植物細(xì)胞吸水、失水的原理猜想。細(xì)胞液濃度不變，外界溶液濃度在變，較易形成細(xì)胞液濃度與周圍溶液濃度大小決定細(xì)胞吸水還是失水。為了驗(yàn)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(jié)束觀察。借此例可以打開學(xué)生的思維，腌制青瓜、西紅柿等生活實(shí)例容易被啟發(fā)呈現(xiàn)。讓學(xué)生學(xué)會(huì)在生活經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，勤于反思，倡導(dǎo)自主發(fā)展的核心素養(yǎng)。

2? 宏觀探究、微觀觀察

2.1? 宏觀探究

鑒于上述教學(xué)過程，學(xué)生已建立起決定植物細(xì)胞吸水、失水的猜想因素。給每組同學(xué)提供器材有：半根白蘿卜、一個(gè)大的馬鈴薯、清水、濃鹽水、鹽、電子秤、盆子、燒杯等。根據(jù)提供器材，組內(nèi)討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路。多數(shù)組別設(shè)計(jì)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(zhì)量，比較質(zhì)量變化即可。當(dāng)然還有以下這些設(shè)計(jì)：切成蘿卜絲，加鹽腌制，觀察腌出的汁水情況;比較蘿卜的質(zhì)地硬挺程度。其中也有一些組提到稱質(zhì)量時(shí)，比較前后液體質(zhì)量的變化。也有同學(xué)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(dá)，重視學(xué)生的設(shè)計(jì)，關(guān)注設(shè)計(jì)上的創(chuàng)新，在交流中進(jìn)一步規(guī)范實(shí)驗(yàn)行為，如蘿卜表面沾有水的處理方式等。對(duì)于植物質(zhì)量、質(zhì)地的變化可以進(jìn)行比較，啟發(fā)學(xué)生我們還能通過比較什么來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。引導(dǎo)學(xué)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(shè)計(jì)方案成熟之后，實(shí)驗(yàn)過程、交流過程變得非常順暢，其中之一結(jié)果如圖2。多維度的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較所得出的結(jié)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(gè)問題：一是課堂時(shí)間，要出現(xiàn)明顯的現(xiàn)象，要等待15 min;二是只停留在宏觀的角度來得出實(shí)驗(yàn)原理，缺少微觀角度的觀察比較，學(xué)生有些意猶未盡的感覺。為了解決這兩個(gè)問題，本課設(shè)計(jì)過程中引入質(zhì)壁分離及其復(fù)原實(shí)驗(yàn)。課前和學(xué)生一起制作兩張洋蔥表皮臨時(shí)裝片，一張?jiān)谇逅姓蛊?，一張?jiān)谡崽菨馊芤褐姓蛊健Ｔ陔娮语@微鏡下，拍下初始兩裝片的細(xì)胞狀態(tài)。學(xué)生在宏觀實(shí)驗(yàn)放入蘿卜或馬鈴薯等待的這段時(shí)間內(nèi)，和同學(xué)們觀察此時(shí)兩裝片的顯微結(jié)構(gòu)圖，其中在蔗糖濃溶液中展平的如圖3。分析質(zhì)壁分離原因，引導(dǎo)學(xué)生思考，如何能讓洋蔥表皮細(xì)胞復(fù)原，隨即滴入清水等待。微觀的過程展示，對(duì)學(xué)生有很強(qiáng)的沖擊力，對(duì)植物吸、失水多個(gè)細(xì)胞表現(xiàn)出來的宏觀綜合行為有更具體的解釋。符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，從根本上解決了本堂課的關(guān)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(xué)生看到了細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的伸縮性差異，深化了學(xué)生對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。在微觀實(shí)驗(yàn)分析完之后，再來一起分享宏觀實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此有效地克服了時(shí)間安排上等一些本課的關(guān)鍵問題。

3? 科學(xué)原理、釋疑現(xiàn)象

3.1? 釋疑“神秘組”

對(duì)于生活中的現(xiàn)象要善于運(yùn)用科學(xué)的原理進(jìn)行解釋。在學(xué)生完成宏觀實(shí)驗(yàn)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(nèi)（事先不告知學(xué)生），運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋前后為什么蘿卜條質(zhì)量變化不明顯。學(xué)生從剛才的結(jié)論分析，此時(shí)細(xì)胞液濃度和鹽水的濃度相等，當(dāng)學(xué)生聞過液體以后，恍然大悟，原來是蘿卜汁水。以所建構(gòu)的知識(shí)來解釋特殊的現(xiàn)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(xì)胞結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，遷移理解根毛細(xì)胞結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與吸水功能的適應(yīng)。

3.2? 釋疑生活現(xiàn)象

人文底蘊(yùn)中提到的棉花、鹽堿地西瓜、海水稻能頑強(qiáng)的在海涂地生長，基于的科學(xué)原理是什么？用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行釋疑較為簡單，但學(xué)生因此能感受到生命的偉大。在曾經(jīng)被譽(yù)為寸草不生的鹽堿地，自然界也有一些植物能頑強(qiáng)的生存下來。用普通農(nóng)田水稻和海水稻對(duì)比，感受袁隆平院士工作團(tuán)隊(duì)的偉大，呼應(yīng)課堂引入凸顯人文情懷，感受強(qiáng)大的生命觀。

本課的關(guān)鍵問題是細(xì)胞吸水、失水的原理。宏觀探究和微觀實(shí)驗(yàn)的開展方式是基于核心素養(yǎng)下的實(shí)踐創(chuàng)新，彰顯了核心素養(yǎng)中的人文底蘊(yùn)和科學(xué)精神，更有效地整合了課堂中的問題，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 林崇德.21世紀(jì)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)研究[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2016.

[2] 郭榮輝.“植物生長需要水”一課的教學(xué)設(shè)計(jì)[J].生物學(xué)教學(xué)，2018（7）：34-35.