立足學(xué)科核心素養(yǎng)精心設(shè)計課堂教學(xué)

曹丹玥 姚國平

1教學(xué)背景

1.1內(nèi)容分析

本節(jié)是蘇科版生物學(xué)八年級上冊第”第十八章“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定”第一節(jié)“綠色植物與生物圈的水循環(huán)”的第一課時。本節(jié)的教學(xué)重點是蒸騰作用的概念及意義、氣孔的組成及開閉原理、氣孔的開閉與蒸騰作用的關(guān)系、制作并觀察葉表皮臨時裝片;難點是闡明氣孔的開閉原理。

1.2學(xué)情分析

學(xué)生在小學(xué)階段科學(xué)課程的學(xué)習(xí)中對蒸騰作用已有初步認識，但尚處于“知其然而不知其所以然”狀態(tài)，在初中物理學(xué)習(xí)中已掌握物態(tài)變化方面的知識;八年級的學(xué)生已初步掌握科學(xué)探究的方法、具備一定的科學(xué)探究能力，同時對顯微鏡的使用、臨時裝片的制作等基本技能也處于熟練階段。這些已有知識和能力是解決重點、突破難點的“敲門磚”。

2教學(xué)目標(biāo)

通過設(shè)計對照實驗，進行實驗現(xiàn)象的分析和推理，能準(zhǔn)確概括蒸騰作用的概念，同時提高科學(xué)探究能力及歸納、推理等科學(xué)思維能力;通過觀察葉片表皮臨時裝片，能準(zhǔn)確描述氣孔的結(jié)構(gòu)，提高探究基本技能;通過操作和觀察自制模型，闡明氣孔開閉原理，形成“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生命觀念，提升“模型與建模”的科學(xué)思維能力;通過資料分析，了解蒸騰作用的意義，感悟綠色植物在生物圈中的重要性，提高社會責(zé)任感。

3設(shè)計思路

本節(jié)課以大型求真探索類節(jié)目“是真的嗎”為明線，設(shè)計結(jié)構(gòu)清晰的課堂教學(xué)流程。而暗線是一條環(huán)環(huán)相扣、層層深入的探究主線：植物會散失水分嗎？——植物主要從哪個器官散失水分？——葉片上有氣體進出的通道嗎？——氣孔的大小是如何調(diào)節(jié)的？——植物的蒸騰作用有什么意義？另外，教師對本節(jié)內(nèi)容的重點和難點，設(shè)置了豐富的探究活動，如探究性實驗、模擬實驗、觀察實驗、資料分析、角色扮演等，以此落實學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

4教學(xué)過程

4.1測定植物的蒸騰作用

教師提出問題：“綠色植物是天然加濕器，這是真的嗎？”秋天氣候干燥，教師用學(xué)生熟知的“空氣加濕器”能增加空氣濕度導(dǎo)入教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已有知識經(jīng)驗進行推測。大部分學(xué)生都認為是真的，于是，教師順勢提出：“那為何我們看不見植物散發(fā)水分呢？”以此問題引出植物以氣體的形式散失水分，激發(fā)學(xué)生測定植物蒸騰作用的興趣。

教師提出問題：“如何收集植物散發(fā)的水蒸氣呢？”在物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生已具備液化的概念性知識。很多學(xué)生都能提出切實可行的實驗方法，如在植物外套上塑料袋等。然后，教師提供錐形瓶、枝條等系列實驗材料，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計對照實驗并對課前教師準(zhǔn)備的實驗現(xiàn)象進行討論分析。學(xué)生能感受到最直觀的現(xiàn)象是塑料袋內(nèi)壁有大量水霧。教師追問：“那么，塑料袋內(nèi)壁水霧是如何形成的？”由于在此前的自主實驗設(shè)計過程中，學(xué)生已經(jīng)知道食用油的作用是液封，因此推測水霧只可能從植物體散發(fā)出來。教師緊接著追問：“為何看不到水分在散發(fā)？”在此實驗分析過程中，學(xué)生基本上都認為水霧是葉片散發(fā)的水蒸氣遇到塑料袋內(nèi)壁液化而成。接著，教師要求學(xué)生化身為量筒內(nèi)的一顆小水滴，描述之后的旅程，同時呈現(xiàn)蒸騰作用的概念：在生物圈中，綠色植物外沒有塑料袋，那“小水滴”們，你們的旅程又將去往何方呢？從而揭示課題——綠色植物與生物圈的水循環(huán)。

設(shè)計意圖：通過設(shè)計對照實驗、分析實驗現(xiàn)象，學(xué)生能逐步深入理解蒸騰作用的生理過程。在此基礎(chǔ)上，以“小水滴的旅程”這一角色扮演的方式，更有利于學(xué)生從整體上把握概念內(nèi)涵，從而自主建構(gòu)蒸騰作用的概念。

4.2觀察植物葉表皮的氣孔

在蒸騰作用探究實驗基礎(chǔ)上，學(xué)生已經(jīng)知道葉片是植物散發(fā)水分的主要部位。隨后，教師演示小實驗，經(jīng)葉脈往菠菜葉片內(nèi)注射空氣。學(xué)生觀察到葉表皮有大量氣泡，并推測葉片表面有類似“孔”或“洞”的結(jié)構(gòu)。這樣，教師就自然而然地提出問題：“葉片表面有小孔，這是真的嗎？”從而進入本課第二個環(huán)節(jié)。

學(xué)生帶著疑問，著手制作臨時裝片并對葉片表皮進行觀察。本實驗中，葉片表皮的撕取是難點。通過圖片講解并配以視頻演示的方式，教師可以充分指導(dǎo)學(xué)生正確撕取葉片下表皮。學(xué)生觀察到“小孔”后，先描述其形態(tài)，然后教師再講解氣孔結(jié)構(gòu)。

教師展示資料：大多數(shù)植物白天每小時每平方米葉面積，可以蒸騰失水50-250g，夜間也在慢慢地蒸騰，每小時每平方米葉面積失水1-20g。教師提出問題：“夜間蒸騰失水減少，氣孔會有什么變化呢？”學(xué)生猜測氣孔可以調(diào)節(jié)大小。教師追問：“怎么調(diào)節(jié)？”并指導(dǎo)學(xué)生操作自制模型（圖1）：長條形氣球模擬保衛(wèi)細胞，當(dāng)用注射器向氣球內(nèi)緩緩注入水分時，氣球會彎曲膨脹，反之會回縮平直。這樣就可以模擬體驗保衛(wèi)胞吸水氣孔打開、失水氣孔關(guān)閉的原理。

設(shè)計意圖：這一環(huán)節(jié)設(shè)計了3個不同類型的實驗，引導(dǎo)學(xué)生層層深入探究事物的真相。小實驗的演示激發(fā)了學(xué)生的探索興趣，促動學(xué)生透過現(xiàn)象去追尋本質(zhì);觀察葉片下表皮，為學(xué)生的推測提供了事實和證據(jù);模擬實驗的操作，將微觀現(xiàn)象直觀呈現(xiàn)，學(xué)生更易理解氣孔的調(diào)節(jié)原理，體悟“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生命觀念，同時也培養(yǎng)了“模型與建模”的科學(xué)思維。

4.3學(xué)習(xí)蒸騰作用的意義

教師展示資料：據(jù)統(tǒng)計，一株植物一生中吸收的水分只有1%用于其自身的生理活動所需，其余99%都散發(fā)到空氣中。由此情境，教師引發(fā)第三個探究問題：“蒸騰作用是一種浪費，這是真的嗎？”

教師展示“會變色的花”與“大樹底下好乘涼”兩幅圖片，要求學(xué)生討論后做出合理解釋。“會變色的花”，是由于植物體內(nèi)水分往上流。在此，教師提出疑問：水分往上流需要動力嗎？植物體內(nèi)水分往上流的動力來自哪里？學(xué)生根據(jù)用吸管吸飲料這一日常生活經(jīng)驗進行解釋：水往高處流需要動力，植物體內(nèi)水分往高處運輸?shù)膭恿碜哉趄v作用。對“大樹底下好乘涼”，學(xué)生結(jié)合初中物理的物態(tài)變化知識就能迎刃而解：蒸騰類似于蒸發(fā)，植物在降低自身溫度的同時，也能降低周圍環(huán)境溫度。最后，教師結(jié)合課題，引導(dǎo)學(xué)生歸納蒸騰作用的意義。

設(shè)計意圖：八年級的學(xué)生具有物理中物態(tài)變化的相關(guān)知識背景，對蒸騰作用的意義之一——能降低葉片表面溫度，這一點的理解是比較容易的。而另一個意義——提供水分向上運輸?shù)膭恿Γ瑢W(xué)生不易理解。“會變色的花”這一實驗，能讓學(xué)生直觀感受到在植物體內(nèi)水往高處流動并最終到達葉片的現(xiàn)象，結(jié)合生活經(jīng)驗的科學(xué)推理、解釋，有助于學(xué)生理解蒸騰作用的意義。

4.4拓展延伸

教師在全班展開小調(diào)查——有參與過種樹嗎？很多學(xué)生因為沒有時間，沒有機會參與植樹造林的活動。于是，教師提出問題：“聽過螞蟻森林嗎？螞蟻森林能種樹，這是真的嗎？”教師介紹“螞蟻森林”的活動，并展示該活動開展十多年來，庫布其沙漠地區(qū)的森林覆蓋率數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感圖的變化。最后，師生共同交流植樹造林、綠化環(huán)境的意義，呼吁全社會積極投身到“愛綠護綠”的實際行動中。

設(shè)計意圖：“螞蟻森林”是支付寶客戶端為首期“碳賬戶”設(shè)計的一款公益行動。教師展示馬云形象的公益事件，以其名人效應(yīng)更能吸引學(xué)生關(guān)注，引導(dǎo)他們產(chǎn)生自覺參與保護環(huán)境的生態(tài)意識，從而有助于學(xué)生社會責(zé)任感的形成。

5教學(xué)感悟

以大型求真探索類節(jié)目“是真的嗎”為藍本創(chuàng)設(shè)情境，通過設(shè)計環(huán)環(huán)相扣的四個“求真探索”任務(wù)，將學(xué)生帶入節(jié)目現(xiàn)場，激發(fā)他們的參與熱情，有效落實了學(xué)科核心素養(yǎng)。①通過學(xué)生的自主探究、合作交流，在重要概念的形成過程中，較好地滲透了結(jié)構(gòu)與功能觀、生態(tài)觀等生命觀念;②在科學(xué)探究活動的實踐中提高科學(xué)探究能力，如學(xué)生在自主設(shè)計蒸騰作用實驗過程中獲得了科學(xué)探究方法，在制作和觀察臨時裝片的過程中獲得了探究的技能;③教學(xué)中環(huán)環(huán)相扣的探究主線，同時還是一條邏輯清晰的思維主線，學(xué)生從現(xiàn)象到本質(zhì)、從宏觀到微觀，抽絲剝繭般直抵事物內(nèi)核，鍛煉了學(xué)生的思維品質(zhì)，而運用自制模型探究氣孔開閉的原理，則較好地提升了學(xué)生“模型和建模”的科學(xué)思維能力;④基于生物學(xué)的認識，引導(dǎo)學(xué)生形成生態(tài)意識、參與環(huán)境保護實踐，有利于學(xué)生社會責(zé)任感的培養(yǎng)。