基于發展科學思維的“綠色植物與生物圈的水循環”（第2課時）教學*

陳惠云 陳秋香

（福建省漳州市第一中學 福建漳州 363000）

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》指出：“科學思維是指尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力”。科學思維是一種建立在證據和邏輯推理上的思維方式，基于學生科學思維發展的教學設計，應重視事實證據，強調從事實到觀點、規律的邏輯思維過程。本文以“綠色植物與生物圈中的水循環”（第2課時）一節為例，闡述將生物學科學思維落實于課堂的教學策略。

1 教學內容分析

本節是人教版生物學7年級上冊第3單元第3章“綠色植物與生物圈的水循環”的第2課時內容。第1課時的內容是制作并觀察葉的臨時裝片，使學生能在第2課時中準確說出葉的結構名稱，并根據結構對應的功能猜測葉在蒸騰作用中的作用。本文以“類比加濕器”為明線，設計結構清晰的課堂教學流程；知識探究“問題→猜測→證據→結論”為暗線，2條線結合促進學生科學思維的培養。

2 教學目標

1）知識目標：說出水分在植物體內運輸的途徑；概述蒸騰作用的概念；舉例說出蒸騰作用的意義；說出氣孔運動的原理。

2）能力目標：通過各種探究活動，培養比較、分析、歸納及模型構建概念的科學思維能力；進行小組討論，培養合作學習、表達與交流的能力。

3）情感態度與價值觀目標：認同生物體結構與功能相統一的觀點；認同蒸騰作用的意義，形成保護森林的意識。

3 教學重、難點

1）重點：水分在植物體內運輸的途徑；蒸騰作用的概念；蒸騰作用的意義。

2）難點：氣孔運動的原理；蒸騰作用的意義。

4 教學過程

4.1 創設情境，導入新課 教師展示一臺加濕器，引導學生回想使用加濕器時的感受，并請學生現場體驗。學生能說出加濕器降低了環境的溫度使人感覺涼爽；如果開啟多臺加濕器，會形成水滴落下。教師提出：植物是“加濕器”嗎？學生判斷不一。由此，引出探究問題：綠色植物是天然加濕器嗎？能否通過實驗證實綠色植物是天然加濕器？

用加濕器創設本節的學習情境，與學生生活十分貼近，可激發學生的學習興趣和主動思維；也為后續猜想蒸騰作用的意義埋下伏筆、提供線索。

4.2 合作探究，構建概念

4.2.1 活動1：探究水在植物體內的運輸途徑教師提出，加濕器有管道幫助導水，植物是否具有可幫助導水的管道？引發學生新的思考。學生猜想：應該有，但難以觀察到。教師引導:有什么方法能快速觀察植物內部結構？學生答出：用顯微鏡觀察。教師給予肯定，同時鼓勵其思考更簡便的方法。教師再次引導：不用顯微鏡能否觀察？水無色透明，能否讓水在植物體內運動時留下痕跡［1］？由此引導學生提出合理的實驗方案：對水進行染色。

教師取出用藍莓汁浸泡過的芹菜，學生通過觀察及解剖，探究水在植物體內的運輸途徑。學生觀察發現莖中有一束束藍紫色類似管道的結構，猜測這個位置就是莖中導水的管道。教師提供圖片資料介紹導管結構和功能，佐證學生的論證，同時使學生認同生物體“結構與功能相統一”的觀點。學生觀察葉片，發現葉脈也變藍紫色，說明水自下而上運輸至莖和葉，與之前所學根具有吸收功能相結合，學生總結得出水在植物體內的運輸途徑是：根→莖→葉。

通過提出“水在植物體內的運輸途徑是什么”的問題，讓學生一開始就能猜測到答案，但教師并未直接給予答案，而是通過問題串引導學生獲取簡便直觀的實驗方案，鼓勵學生發揮想象力和創新思維，并通過親自觀察體驗，找出證據，得出結論，從而培養其獲取實證的能力，發展科學思維。

4.2.2 活動2：探究氣孔及其運動原理

過渡：葉在植株的頂端，水運輸到葉后是否都被吸收？如果不是，它又將去哪里？學生回答：散發了。教師追問：怎樣散發的？加濕器的頂端有一個孔，可將運輸到頂端的水散發出去。植物的頂端是葉片，葉片上有孔嗎？學生取一片葉片聞出藍莓味。據此猜測葉片上可能有孔，氣味分子通過孔隙散發。

教師介紹顯微鏡下氣孔的結構。氣孔運動是本節課的難點，可借助模型類比。模型材料包括：針筒、橡膠管、Y型管、長條氣球（靠近空腔的一層多貼一層膠布，類比保衛細胞較厚的外壁）、水［2］。按圖1方式組裝。學生仔細觀察模擬氣孔的部位（圖2）。教師現場演示當保衛細胞吸水時，氣孔張開（圖3）；保衛細胞失水時，氣孔關閉（圖4）。

圖1 氣孔運動模型

圖2 模型類比：氣孔結構示意圖

圖3 模型演示：保衛細胞吸水時氣孔張開

圖4 模型演示：保衛細胞失水時氣孔關閉

氣孔的運動有什么作用？學生能答出：氣孔運動可調節水分散失。由此，總結得出蒸騰作用的概念。教師取出2盆套袋枝條：一盆有葉，一盆無葉。學生通過觀察能說出葉是蒸騰作用的主要器官。此時，教師指出植物暴露在空氣中的其他部分也能進行蒸騰作用，但葉是最主要的蒸騰器官。

結合模型演示，探討氣孔運動的現象及規律,讓學生更容易突破難點，培養理性思維。同時也讓學生直觀認識到“生物體結構與功能相統一”這一生命觀念。

4.2.3 活動3：內化蒸騰作用概念 加濕器通過充電提供動力，植物是否也需要充電？蒸騰拉力在初中階段不作要求，教師直接向學生解釋蒸騰拉力為水分的運輸提供了動力。植物并不需要充電。

通過以上3個類比探究活動，將實驗與高階思維活動緊密結合，幫助學生構建重要概念，并順其自然得出結論：綠色植物是天然加濕器。

4.3 提供事實，理解蒸騰作用的意義 教師用PPT提供資料：①七色花的形成視頻；②大樹底下好乘涼；③水循環文字資料。小組依據資料進行討論，總結得出蒸騰作用的意義。

1）根據資料1，花通過蒸騰作用將有顏色的水運輸到花瓣，得出蒸騰作用拉動水和無機鹽在植物體內的運輸。

2）根據資料2，在大樹底下感到涼爽，聯系課前使用加濕器感到涼快，得出蒸騰作用能降低葉片表面和周圍環境的溫度。

3）根據材料3，將文字轉化為圖像，得出蒸騰作用促進生物圈中的水循環。

基于資料提供的事實及課前現場體驗的感受，學生概括得出蒸騰作用的意義，提升了思維能力。

4.4 拓展延伸，學以致用 教師播放《螞蟻森林》的視頻，學生看到從沙漠變綠洲，感受植物的蒸騰作用為人類生存環境作出了巨大的貢獻。以前學生都覺得植樹很遙遠，現在都在“螞蟻森林”種樹，并意識到只要肯付出世界將會發生改變。

教師利用互聯網上與植物相關的社會議題，引導學生產生自覺參與保護環境，有助于加強其社會責任感，認識到學有所用，內化思維。

5 教學反思

本教學設計體現了以學生為主體，以教師為主導的新課程理念。將原本教師講解的概念轉變為學生自主探究的活動，以“綠色植物類比加濕器”為教學明線，不僅創設了真實的教學情境，也激發學生探究的欲望。通過“問題→猜測→證據→結論”這一教學暗線，學生在教師的引導下，進行質疑、推理、猜測、歸納、概括、建模實驗、尋找證據、得出結論，循序漸進地解決問題，并真正體驗、感悟概念的內涵，有效突破本節重、難點，培養了學生的科學思維。