生物教學中對蒸騰作用存在合理性的解釋設計

摘 要：本文介紹了在學生對植物蒸騰作用存在合理性產生疑問時的解答方法，同時引入了解決類似問題時的三種普遍適用方法。

關鍵詞：存在合理性；意義；蒸騰作用；數據化；設計實驗；交叉記憶

一、 問題背景

植物的蒸騰作用是與光合作用以及呼吸作用并列的植物三大生理作用之一，在教學中也通常是放在一起進行講解。而學生由于常常會將植物的呼吸作用與自身的呼吸作用，植物的光合作用與自身的進食獲取能量行為進行類比，所以一般不會對這兩種作用的意義產生疑問，但同時因為無法從自身或是熟悉的事物上找到可以與蒸騰作用進行類比的行為，從而自然而然地就會對其意義產生疑問。

二、 針對原理的思考設計

（一） 蒸騰作用的意義

植物的蒸騰作用的生理意義可以從環境、運輸、降溫三個方面進行解釋。

（1） 環境意義：植物蒸騰作用為大氣提供大量的水蒸氣，參加地球生態系統的水循環，使當地的空氣保持濕潤，使氣溫降低，讓當地的雨水充沛，形成良性循環。

（2） 運輸意義：蒸騰作用是植物對水分的吸收和運輸的一個主要動力，特別是高大的植物。由于礦質鹽類（無機鹽）要溶于水中才能被植物吸收和在體內運轉，既然蒸騰作用是對水分吸收和流動的動力，那么，礦物質也隨水分的吸收和流動而被吸入和分布到植物體各部分中去。所以，蒸騰作用對這兩類物質在植物體內運輸都是有幫助的。

（3） 降溫意義：蒸騰作用能夠降低葉片的溫度。太陽光照射到葉片上時，大部分能量轉變為熱能，如果葉子沒有降溫的本領，葉片溫度過高，葉片會被灼傷。而在蒸騰過程中，水變為水蒸氣時需要吸收熱能，因此，蒸騰能夠降低葉片表面的溫度，使葉子在強光下進行光合作用而不致受害。

之后就需要對以上的原理進行分析設計選用怎樣的方法對學生們的疑問進行解答。

（二） 思考設計

（1） 對于環境意義，結合地理中對于地球水循環系統的知識，學生是比較容易理解的，但常常由于沒有定量的數據實例以及這一意義與生物學科關聯性較小容易被忽略，因此在此應該盡量多地舉出包含數據的實例加深學生們的記憶并同時使其明白這一意義的重要性。

（2） 對于運輸意義，由于解釋中的“動力”和“運輸”都是較為抽象的詞語，因此建議設計簡單的實驗讓學生們直觀看到所謂的“吸力”以及如果失去吸力將會造成的后果，使學生們可以對這一抽象概念的理解更加深入。

（3） 對于降溫意義，可以結合水的比熱容和酶的活性等知識讓學生們形成知識網絡，這種方法將有利于生物學習的整體性。

三、 實例與實驗設計

（一） 針對環境意義的數據化實例

（1） 1株玉米從出苗到收獲通過蒸騰作用需消耗400～500 L水；（2）植物吸收的水分有99%都通過蒸騰作用消耗掉；（3）大多數植物白天的蒸騰速率是15～250g/m2/h，夜晚是1～20g/m2/h；（4）經過氣孔的蒸騰速率要比同面積的自由水面快幾十倍，甚至上百倍。

以上實例當然不是全部，在實際教學工作中還可以進行擴展，并且可以將此種方法應用于與這個例子類似的容易理解但易被忽略的知識點的講解中去。

（二） 針對運輸意義的實驗設計

受教學環境的限制，一般的教學工作中都很難利用很高檔的儀器向學生們進行展示，而取于生活的實驗器材以及生活中常見的實驗現象又一般更加直觀和印象深刻，因此教師若能通過觀察生活，結合所講知識自行設計一些小實驗，一定能獲得可觀的教學效果。

在此，本文針對植物蒸騰作用的運輸意義設計了相應的展示實驗。

首先，向學生們說明“人往高處走，水往低處流”的道理，使其清楚水分在沒有動力的情況下是無法向高處運輸的，同時可以使用“水泵、水塔”的例子使得學生們對于“動力”這一抽象名詞具有一個具象化的印象。

1. 實驗過程簡述

實驗器材：玻璃皿，鑷子，酒精燈，紗布。

實驗材料：清水，食用鹽。

實驗步驟：①向玻璃皿中加入少量清水，用鑷子夾取少量干燥的紗布將紗布底端浸入水中。

②待紗布吸足水向學生展示玻璃皿中水面變化情況。

③在保持玻璃皿中留有水的情況下，點燃酒精燈對紗布頂端持續進行加熱，向學生展示紗布上的潮濕情況以及玻璃皿中的水量變化情況。

④重新取一組實驗器材，向清水中加入食用鹽，重復上述實驗。

⑤烘干第二次實驗中所使用紗布，將干燥后的紗布展示給學生。

2. 實驗各步驟目的

整個實驗的目的是為了用紗布類比植物，用玻璃皿及其中的水或溶液類比土壤水環境，用酒精燈的加熱類比蒸騰作用，使學生們對于蒸騰作用的意義理解直觀而深刻。

步驟①②的目的是讓學生們清楚，紗布吸水使得“水往高處走”的原因是有了紗布干燥缺水這一“動力”，當紗布吸足水時便失去了這一“動力”，因此玻璃皿中的水面便不再變化，即說明紗布（植物）此時不再吸水。

步驟③的目的是向學生們直觀展示蒸騰作用的意義，通過加熱（蒸騰作用）使紗布（植物）重新獲得了吸水的“動力”，而此時紗布持續濕潤，玻璃皿中的水量逐漸下降。

步驟④⑤的目的是在之前實驗的基礎上向學生們展示蒸騰作用對于植物對于無機鹽離子的吸收與運輸的意義，蒸干紗布使現象更為直觀。

以上即為這一實驗的過程簡述及目的意義，教師結合實驗對知識進行講解將會使得學生們對這一部分的內容產生明晰的認識。

（三） 針對降溫意義的知識穿插講解

應用其他章節或學科的相關知識加深學生對于蒸騰作用降溫意義的理解記憶。

例如：C4植物的光合最適溫度一般在40℃左右，C3植物的最適溫度一般在25℃左右，這一點可以說明降溫的重要性。

水的比熱容：c=4.2×103J/（kg·℃）這一點可以說明蒸騰作用對于降溫的貢獻大小。

類似于這種形式的章節或學科交叉，將有利于對于知識的系統網絡性記憶與理解。

四、 總結

綜上，本文介紹了在學生對植物蒸騰作用存在合理性產生疑問時的解答方法，同時引入了解決類似問題時的普遍適用方法，即

①盡量使用數據化的實例加強記憶；

②設計緊貼生活的實驗直觀展示與解釋；

③發揮不同章節或學科直接的相關性。且一般這三種方法同時使用。

參考文獻：

[1] 董澤軍.植物蒸騰作用高速率之原因[J].中國農學通報，2010，26（21）：131-135.

作者簡介：

李霜，中學二級教師，陜西省咸陽市，咸陽市渭城第二初級中學。