基于科學探究的“植物對水分的吸收和運輸”的教學設計

陳 然 林 斌

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

1 教材分析及設計思路

“植物對水分的吸收和運輸”屬于人教版七年級《生物學》上冊第3章“綠色植物與生物圈的水循環”，該節內容安排了“觀察與思考”及驗證導管是運輸水分和無機鹽的通道的實驗。植物對水分的吸收是通過根來完成的，這在之前章節已有介紹，本節課側重點是水分如何在植物體內運輸。根據結構與功能相適應的生物學觀點，通過讓學生觀察莖的橫切面與縱切面，了解導管的組成、特點以及在莖中的分布，并驗證導管是運輸水分和無機鹽的通道，明確水分在植物體內是通過由導管構成的網絡運輸到植物的各個部分的。教學思路是以水分的吸收、水分的運輸以及水分在植物體內吸收和運輸的意義為主線展開的，重點和難點在于水分如何通過莖中的導管進行運輸。

2 教學目標

依據課程標準并圍繞培養學生核心素養的要求，制訂了如下教學目標：

(1) 通過學習植物體的根是吸收水分的主要器官、莖是運輸水分的主要器官，形成結構與功能相適應的生物學觀點。

(2) 通過實驗探究，提升學生科學觀察和科學思維的能力。

(3) 通過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的現象和并能采取正確的措施。

3 教學過程

3.1 創設情境，導入新課 教師出示一幅園藝工人在花園里澆水的畫面和資料： 植物在生長過程中需要及時澆水。以玉米為例，玉米在生長期需水總量約為204kg，然而玉米最后成熟后體內作為組成成分的水只有1.8kg；據研究用于維持生理活動的水也只有0.25kg。思考： 玉米體內絕大部分水(約99%)去哪里了？

設計意圖： 創設教學情境，激發學生學習的興趣和熱情，調動學生思考問題的積極性。

3.2 復習鞏固，根毛區是植物吸收水分的主要部位 利用根尖結構圖引導學生復習根尖的結構，列出根尖結構的關鍵詞： 根冠、分生區、伸長區、成熟區(根毛區)。再利用根實物模型引導學生說出各部分的結構。然后指出根的成熟區(根毛區)是吸收水分的主要部位。

設計意圖： 教師創設情境復習鞏固舊知識，引導學生從圖和模型中獲取信息。

3.3 學習新知識，理解莖中的導管是水分在植物體內運輸的通道 提問： 植物的莖是如何將根吸收的水分進行運輸的？為了加深學生對導管運輸水分的認識，安排了四個科學探究活動。

活動1： 組織學生觀察芹菜的莖運輸水分的實驗。教師在上課前3～4小時，將帶葉的芹菜莖進行水培，在水中滴入紅墨水，置于陽光下進行培養，通過肉眼就可見紅墨水沿著芹菜的莖上升于頂端到達葉，將裝置帶到班上讓學生觀察： ①觀察橫切面，莖剖面的紅色標記處即為運輸水的部位；②觀察莖的縱切面，可以看到被染成紅色的長長的管子就是導管。通過觀察讓學生從整體上認識水分在莖內運輸的結構——導管。

活動2： 利用植物莖的橫切面與縱切面模式圖引導學生了解導管的組成、特點以及在莖中的分布，列出相應的關鍵詞： 木質部、高度特化、管狀死細胞、細胞端壁、穿孔、相互銜接、管狀結構。

活動3： 通過虹吸現象吸水的演示實驗，利用塑料管將高處的水吸到低處的容器內，塑料管的作用就相當于導管的作用。塑料管內如果有空氣，虹吸現象就不能進行。所以買回來的鮮花要想保鮮得更久一些，應剪去一段莖再插入瓶中進行水培，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。導管只有輸送水分的作用，而無吸收水分的功能。通過演示實驗讓學生更深刻理解導管的輸導作用。

活動4： 如何讓學生理解水分在莖中的運輸也是要“用力”的？可以讓學生體會生活中用吸管吸飲料要用力。當植物的根將水分吸收入植物體內后要通過莖從下往上運輸，也是需要力量的，水在植物莖內運輸的力量又來自哪里呢？為下一節植物的蒸騰作用打下基礎。

設計意圖： 由于學生對導管缺少感性認識，而且導管不易觀察，通過實物實驗、模式圖的解讀和虹吸現象的演示實驗來逐步增強學生從直觀感覺到理性思維的形成。

3.4 植物吸收水分及水分在植物體內的運輸的意義 提問： 在植物的移栽過程中為什么有時會導致植物枯死？

在學生回答的基礎上，引導學生了解： 物體在生長過程中不僅需要水，也需要各種營養成分(如礦質元素等)，這些營養物質可以溶解在水中，隨水分的吸收而吸收，隨水分在植物體內的運輸而被輸送到全身各處，因此水分的正常吸收和運輸，是植物體正常生長的根本保證。移栽過程中，往往會造成植物的根毛區受損，植物無法正常吸收水分，所以會導致植物枯死。因此在移栽過程中應盡量保護好植物的根，移栽完應及時澆水。

4 教學反思

本節課以植物體對水分的吸收和運輸為線索，充分調動學生參與課堂活動，通過科學探究活動培養學生科學觀察、理性思維的能力。注重感性認識與理性認識相結合，在感性認識的基礎上學習生物學知識，提升理論水平。注重理論與實踐相結合，用生物學知識解釋生活中的生命現象。需要注意的是： 在觀察水分在芹菜莖中的運輸的演示實驗中，可能會給學生造成植物的莖也會吸收水分的錯覺，認為植物的莖有吸收和運輸水分的功能，在教學中教師要注意引導。