觀察水綿葉綠體教學設計

周奇志

1教材和學情分析

1.1教材分析

在《必修1.細胞與分子》教科書的關于光合作用探究歷程中，有恩格爾曼所做的兩個著名的均選用水綿作為實驗材料的實驗。①把載有水綿和好氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的黑暗環境里，然后用極細的光束照射到水綿帶狀葉綠體上，發現好氧細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，細菌則分布在葉綠體所有受光部位。實驗證明葉綠體是光合作用的場所，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裝片，發現大量好氧細菌集中在紅光和藍紫光區域，證明紅光和藍紫光是光合作用最有效色光。

在八年級上學期的生物學習中，“五彩繽紛的植物世界”一節是以水綿作為多細胞藻類代表介紹的，著重繪制了水綿的特殊帶狀葉綠體。

1.2學情分析

鑒于恩格爾曼兩個實驗對于高中學生頗有難度和高中教學時間的緊張，在高中教學中沒有安排學生去動手操作，也沒有安排實驗讓學生去觀察水綿特殊帶狀葉綠體，所以學生對于恩格爾曼實驗材料選擇的恰當性沒有生動體會。而在初中生物教學中，時間相對寬裕，也強調對學生探究動手能力的培養，所以完全可以在初二上學期學習“五彩繽紛的植物世界”時安排一節觀察水綿細胞及其帶狀葉綠體的實驗課，把觀察水綿特殊葉綠體及其在細胞里分布形態作為教學重點，把課后動手做一個水綿細胞模型作為教學難點，引導學生在顯微鏡下仔細觀察水綿的微觀特點，從而來彌補初高中生物教學在這方面實驗的不足。這也符合當下提倡的要注重培養學生科學素養的教學理念。

2教學目標

別做水綿臨時裝片，觀察水綿特殊帶狀葉綠體，認識水綿細胞特點;動手別做水綿細胞模型，培養動手“做”科學能力，踐行對創新能力培養。

初步了解恩格爾曼選水綿作為探究光合作用實驗材料的原因，為日后高中光合作用知識學習做鋪墊和銜接。

體會科學家設計實驗時巧妙，嚴謹的思路;在做模型時，培養愛動腦筋，克服困難，做好科學探究的精神。

3教學過程

3.1課前準備

實驗器具：水綿，顯微鏡，培養皿，鑷子，載玻片，蓋玻片。

實驗材料的收集：水綿分布比較廣泛，一般集群分布在相對清潔，富營養化程度比較高的淡水水域，所以很多小區池塘里都會有。

教學設計意圖：通過帶領學生課前收集材料，教師可以順帶讓學生了解水綿生活環境特點及其說明的生態問題，從而使學生理解“水綿分布多的地方說明水體富營養化情況比較嚴重”。

3.2導入新課

教師引導學生回憶上節課所學習的藻類植物的特征，從而導入本節課的學習。學生回憶藻類植物的特點，強化對藻類植物的認識：藻類植物結構簡單，沒有根，莖，葉的區別，有單細胞的，也有多細胞的。大多數藻類植物生活在水中。

3.3目標引領，設問導學

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

學生觀察教科書中的圖片，回答：水綿單個細胞呈柱狀，水綿的葉綠體像絲帶。

教師追問：單個水綿細胞里有幾條葉綠體？它們在水綿細胞內又是如何分布？

學生回答：書上每一個水綿細胞內只有一條葉綠體，它們是螺旋纏繞在水綿細胞內的。

教師設置懸念：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胞內是如此螺旋狀分布的嗎？

設計意圖：通過層層設問，教師引導學生觀察教科書的插圖，促進學生認識水綿藻體細胞形狀、特殊葉綠體的形態、在細胞內分布等。在學生觀察實驗前，教師設置懸念，提高學生觀察的積極性，提示學生觀察的重點。學生會在接下來的實驗中看到有些水綿細胞內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現的樂趣。

3.4動手實驗

教師向學生展示課前收集的水綿，要求學生觀察多細胞藻類水綿集群分布的狀態，并要求學生用手觸摸水綿。學生通過視覺和觸覺感知水綿，認識水綿的外觀特征：水綿集群分布時頗似水中青苔，所以水綿俗稱水青苔;水綿表面分布有較多的膠質，因此手感黏滑。接著，學生取水綿，制作臨時裝片，置于顯微鏡下觀察。在制做臨時裝片時，教師要強調：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。這樣細胞不會重疊，觀察圖像清晰。在低倍顯微鏡下，學生清晰觀察到，水綿藻體屬于由一系列柱狀細胞構成的不分枝的絲狀多細胞藻類，單個水綿細胞外觀呈柱形，內有大型帶狀葉綠體，一如書本所繪制得那樣。

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

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

3.5拓展實驗觀察范疇，增加課外知識

教師提出問題：請再仔細觀察，帶狀葉綠體上是否分布有一列深綠色小核？而有的水綿細胞內似乎有不止一條帶狀葉綠體？學生仔細觀察，會發現：在部分細胞里，有不止一條帶狀葉綠體，它們交叉螺旋貼著細胞壁分布;并且帶狀葉綠體上的確有一列深綠色小核。

設計意圖：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，很多學生都會想當然認為是細胞核，但實際是蛋白核。所以，教師要特別提出，防止學生誤解。教師還要告訴學生，世界上水綿有四百多種，細胞內可能分布有1。16條不等的帶狀葉綠體。通過這兩個觀察活動，學生看到了書本上不曾交代的知識，拓展了視野，增加他們探究新知的樂趣。

3.6教師總結，課堂延伸

教師展示恩格爾曼的兩個實驗示意圖，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，科學家恩格爾曼選擇水綿做實驗材料，用極細的光束照在它帶狀葉綠體上，從而確認葉綠體是光合作用的場所，還發現光合作用最有效的色光是紅橙光和藍紫光。雖然關于恩格爾曼的實驗，要等到高中才學習到，但通過本節課大家對水綿葉綠體的觀察，應該能體會到科學家們對實驗材料的選擇有多恰當了。

設計意圖：通過對恩格爾曼實驗的簡單介紹，讓學生了解本堂課的目標之一，是為將來高中光合作用實驗的學習埋下伏筆，并使學生了解實驗材料選擇的恰當性直接關系實驗成功與否。

3.7作業布置，鍛煉動手

教師布置課后作業：請選擇恰當的材料，動手做一個水綿細胞模型。注意思考，選擇什么材料作為細胞壁，選擇什么材料來做帶狀葉綠體，如何表現葉綠體上蛋白核。

課后，學生動手自己制作水綿細胞的模型，有的學生用塑料包書皮作為制作細胞壁的材料，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胞及特殊葉綠體的模型。

4教學反思

使學生認識到實驗材料選擇的巧妙與否，與實驗最后成功有直接關聯，這是中學生物學教學的目標之一。例如，孟德爾選擇用嚴格自花傳粉的豌豆作為植物遺傳實驗材料，摩爾根選擇容易飼養，繁殖快的果蠅作為動物遺傳實驗材料，同樣也是這個道理。但教材中沒有設置這樣的實驗，所以中學生對于幾個經典實驗中實驗材料選擇的合適性的認知都只是停留在書本上的介紹，沒有能夠親自觀察體會到的。若教師能安排一節這樣的觀察水綿帶狀葉綠體的實驗課，則可以彌補學生在這方面的認知。在初二上學期，學到“五彩繽紛的植物世界”時，開展觀察水綿帶狀葉綠體的實驗課，材料易收集，觀察現象明顯，學生通過實際觀察及動手制作模型，通過實際觀察，將生物學事實歸納并內化進自己的知識結構體系中，摒棄了“紙上學來終覺淺”的弊端，提高了學習的效率。同時，為學生日后在高中生物學習恩格爾曼兩個實驗時，體會科學家實驗設計的巧妙性和嚴謹性做好鋪墊，也是比較合適的的初高中光合作用知識銜接點。另外，從實驗前收集水綿材料，認識水綿生長環境說明的生態問題，到實驗中觀察到蛋白核，以及觀察到水綿中也許有不止一條葉綠體，都是生物學課外知識的拓展，增加學生學習生物學的興趣。課后，教師安排學生制作水綿模型，使學生把觀察到的現象進行運用，鍛煉了學生動腦動手能力。