大概念統(tǒng)領(lǐng)下的概念教學(xué)
——以“植物細(xì)胞”為例

李連梅 張莉敏 張 慧

(1.青島市城陽區(qū)第二實驗中學(xué) 山東青島 266108)

(2.青島市第四十四中學(xué) 山東青島 266031)

1 教材分析及設(shè)計思路

“植物細(xì)胞”是人教版《生物學(xué)·七年級·上冊》第二單元第二章第二節(jié)的內(nèi)容,教材介紹了三種常見的玻片標(biāo)本、制作洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞臨時裝片的方法和植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。

生物學(xué)課程內(nèi)容是以學(xué)科大概念為核心構(gòu)建的,大概念統(tǒng)領(lǐng)下的不同層級的概念共同構(gòu)成了學(xué)科課程內(nèi)容的框架。大概念是聯(lián)結(jié)學(xué)科知識的紐帶,它幫助學(xué)習(xí)者將孤立、零散的事實性知識和技能整合起來,使學(xué)習(xí)者形成對學(xué)科內(nèi)容的綜合性理解。本節(jié)內(nèi)容涉及大概念“生物體具有一定的結(jié)構(gòu)層次,能夠完成各項生命活動”統(tǒng)領(lǐng)下的三個次位概念“生物由細(xì)胞構(gòu)成”“植物細(xì)胞都具有細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核等結(jié)構(gòu)”“細(xì)胞不同結(jié)構(gòu)的功能各不相同,共同完成細(xì)胞的各項生命活動”,是構(gòu)建重要概念“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位”的基礎(chǔ)。

本節(jié)內(nèi)容是以實驗為載體構(gòu)建“細(xì)胞是植物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位”這一重要概念的基礎(chǔ)。教師在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn),學(xué)生初次接觸玻片標(biāo)本的制作,對切片、涂片和裝片的制作方法沒有感性與理性認(rèn)知,因此,教師采用了試錯—分析—改正的教學(xué)策略。首先,學(xué)生在動手實踐中理解不同材料的不同處理方法,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)處理問題的能力;接著,教師通過動手操作、分析錯誤原因等活動,使學(xué)生理解實驗規(guī)范操作的方法和目的,幫助學(xué)生在實踐中理解實驗原理;再次,教師通過讓學(xué)生觀察多種植物的標(biāo)本,使學(xué)生明確細(xì)胞是構(gòu)成植物體的基本單位,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力;最后,教師引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)事實和證據(jù)認(rèn)識細(xì)胞結(jié)構(gòu)的特點及功能,使學(xué)生認(rèn)同細(xì)胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)共同完成植物的生命活動、理解細(xì)胞是植物體功能的基本單位;最終幫助學(xué)生構(gòu)建“細(xì)胞是植物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位”這一重要概念。

2 教學(xué)目標(biāo)

(1)通過自主活動認(rèn)識不同材料的處理方法,了解三種玻片標(biāo)本的制作方法,形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

(2)通過試錯—分析原因等活動,掌握制作臨時裝片的方法,發(fā)展動手實踐能力;通過觀察同一植物的不同器官、同一器官的不同部位和不同植物同一部位的植物標(biāo)本,理解細(xì)胞是構(gòu)成植物體的基本單位,增強科學(xué)思維和探究實踐能力。

(3)通過視頻、實驗現(xiàn)象、比較、推測等方式,認(rèn)識不同的細(xì)胞結(jié)構(gòu)執(zhí)行不同的功能,認(rèn)同細(xì)胞是植物體功能的基本單位,形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。

3 教學(xué)過程

3.1 課堂導(dǎo)入

教師請學(xué)生品嘗圣女果和葡萄,并要求學(xué)生從口感和味道等方面說一說果皮和果肉的區(qū)別。學(xué)生指出,果皮相對堅韌、不易嚼碎、無味道,果肉柔軟、酸甜、易嚼碎,而且兩種水果的味道不同。教師補充:通過科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)這些差異主要與細(xì)胞的大小、排列及內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān),你能通過實驗驗證這個結(jié)論嗎? 學(xué)生指出要驗證這個結(jié)論首先要看清細(xì)胞,但是直接將水果放置在顯微鏡下卻無法看見細(xì)胞,教師請學(xué)生分析原因。

學(xué)生經(jīng)過討論后指出被觀察的材料必須薄而透明才能在顯微鏡下被看見。教師進(jìn)一步提出挑戰(zhàn)性問題:請動手試一試如何將實驗桌上的材料變得薄而透明? 學(xué)生能夠說出撕取果皮、挑取果肉、切取葡萄莖、涂抹液體材料等方法。教師補充:在自然界還有一些天然的薄而透明的實驗材料,請在大蔥和洋蔥中找一找。最后,師生共同總結(jié)不同材料的處理方法,教師依據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行評分,導(dǎo)入環(huán)節(jié)的評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 導(dǎo)入部分評價標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計意圖:教師在學(xué)生已有知識的基礎(chǔ)上,通過品嘗—試錯等活動,引導(dǎo)學(xué)生初步體驗制作玻片標(biāo)本實驗材料的基本要求,使學(xué)生學(xué)會多角度處理生物學(xué)問題,幫助學(xué)生從實踐活動中獲取生物學(xué)知識。

3.2 構(gòu)建概念一——“細(xì)胞是植物體結(jié)構(gòu)的基本單位”

教師請學(xué)生閱讀課本并嘗試制作洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞的臨時裝片。教師在巡視過程中,拍照記錄學(xué)生的不規(guī)范操作并上傳到教學(xué)平臺,學(xué)生制作臨時裝片的主要問題包括:物像中有氣泡、染色效果不佳,師生共同分析原因并探討解決問題的方案。

在分析問題一時,教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到氣泡的實質(zhì)是被水封在蓋玻片和載玻片之間的空氣,學(xué)生由此推測可在蓋蓋玻片時減少載玻片和蓋玻片之間的空氣,即減小蓋玻片與載玻片之間的夾角,并緩慢地將氣體趕出,從而避免產(chǎn)生氣泡。教師肯定以上推測,學(xué)生進(jìn)一步結(jié)合教師提前錄制的規(guī)范操作視頻進(jìn)行練習(xí)。

在分析問題二時,教師展示將碘液滴在細(xì)胞上或蓋玻片上、橫拿滴管等不規(guī)范操作,請學(xué)生說一說這些錯誤操作可能導(dǎo)致的后果。學(xué)生指出,將碘液直接滴在細(xì)胞上會導(dǎo)致染色不均勻或染色過深;將碘液滴在蓋玻片上會使細(xì)胞接觸不到碘液,從而無法染色。學(xué)生一致認(rèn)定:應(yīng)該將碘液滴在蓋玻片的一側(cè),在蓋玻片的另一側(cè)用吸水紙吸引,才能使細(xì)胞均勻染色。

接著,教師指導(dǎo)學(xué)生正確使用滴管:用手指捏緊橡膠頭,將滴管伸入瓶中并松開手指,碘液被吸入滴管內(nèi);接著,從滴瓶中將滴管豎直取出,用拇指與食指輕捏橡膠頭,滴一滴碘液在蓋玻片的一側(cè),最后將滴管保持垂直狀態(tài)放回滴瓶中。教師請學(xué)生按照規(guī)范操作方法重新進(jìn)行染色。

最后,學(xué)生梳理臨時裝片的制作過程及操作規(guī)范。實驗失敗的學(xué)生反思原因并重新制作,實驗成功的學(xué)生任選實驗桌上的材料繼續(xù)觀察,并用手機拍照上傳到教學(xué)平臺,教師統(tǒng)一展示并進(jìn)行評價,評價標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 裝片制作評價標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計意圖:教師通過試錯—分析原因—再實踐的過程,讓學(xué)生在實踐中理解實驗原理和規(guī)范的操作方法,使教學(xué)脫離說教實驗教學(xué)模式。通過指導(dǎo)學(xué)生制作番茄果皮、番茄果肉、黑藻葉片、黑藻莖、葫蘆蘚葉片、鴨跖草花、石竹花、芹菜導(dǎo)管、洋桔梗葉片表皮、洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮和洋蔥鱗片葉外表皮的臨時裝片,教師引導(dǎo)學(xué)生歸納得出:不同植物的同一器官、同一植物的不同器官、同一器官不同部位的細(xì)胞雖然大小、形態(tài)各不相同,但是皆由細(xì)胞構(gòu)成。教師從而幫助學(xué)生構(gòu)建“細(xì)胞是植物體結(jié)構(gòu)的基本單位”這一次位概念。

3.3 構(gòu)建概念二——“細(xì)胞是植物體功能的基本單位”

3.3.1 認(rèn)識細(xì)胞壁與細(xì)胞核

教師請學(xué)生依據(jù)同一放大倍數(shù)下不同的植物細(xì)胞圖片,畫出細(xì)胞的結(jié)構(gòu),教師進(jìn)行巡視指導(dǎo)。學(xué)生能夠畫出細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核。教師進(jìn)一步提出問題:不同細(xì)胞的細(xì)胞壁厚度相同嗎? 學(xué)生經(jīng)過觀察后發(fā)現(xiàn)大多數(shù)表皮細(xì)胞比內(nèi)部細(xì)胞小、細(xì)胞壁更厚,教師補充說明植物體越堅硬的結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁越厚,學(xué)生由此推測細(xì)胞壁的作用是保護(hù)和支持。教師進(jìn)一步補充細(xì)胞核內(nèi)含遺傳物質(zhì),控制著生物的發(fā)育和遺傳。

3.3.2 利用特殊處理觀察細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和液泡

教師指出植物細(xì)胞內(nèi)還具有其它結(jié)構(gòu),必須通過特殊處理才能看見。教師展示用5% KNO3溶液處理的洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞圖片,在質(zhì)壁分離復(fù)原過程中可清晰地看到細(xì)胞膜、液泡膜和縮小的液泡,由此證實細(xì)胞內(nèi)還有細(xì)胞膜和液泡等結(jié)構(gòu)。學(xué)生還可觀察到細(xì)胞膜與液泡膜之間的結(jié)構(gòu)—細(xì)胞質(zhì),并認(rèn)識到它是細(xì)胞新陳代謝的主要場所。最后,教師展示用0.01%中性紅染色的西紅柿果皮細(xì)胞和果肉細(xì)胞的圖片,學(xué)生由圖片發(fā)現(xiàn)果肉細(xì)胞的液泡更大,進(jìn)而推測出液泡的功能是儲存營養(yǎng)物質(zhì)。

3.3.3 觀察細(xì)胞質(zhì)與葉綠體

教師用數(shù)碼顯微鏡演示放大640 倍的黑藻葉片,學(xué)生可清晰地觀察到呈綠色球狀的葉綠體沿細(xì)胞壁緩緩流動,教師引導(dǎo)學(xué)生分析:葉綠體無運動結(jié)構(gòu),它的流動是一種被動行為,學(xué)生進(jìn)而推測細(xì)胞質(zhì)的流動帶動了葉綠體的流動,由此證明細(xì)胞質(zhì)呈液體流動狀態(tài)。

最后,師生共同總結(jié)植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)及功能,學(xué)生嘗試畫出植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)模式圖。

3.3.4 評價

在觀察和認(rèn)識各種細(xì)胞結(jié)構(gòu)及其功能的過程中,教師依據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生進(jìn)行評價,評價標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)的功能評價量表

設(shè)計意圖:教師通過指導(dǎo)學(xué)生畫圖,引導(dǎo)學(xué)生形成尊重事實的科學(xué)態(tài)度;通過實驗—分析等活動,引導(dǎo)學(xué)生證明:細(xì)胞內(nèi)的不同結(jié)構(gòu)執(zhí)行不同功能,它們共同完成生命活動,幫助學(xué)生構(gòu)建“細(xì)胞是植物體功能的基本單位”這一次位概念。

4 課后反思

在設(shè)計本節(jié)課時,教師觀察了幾十種植物材料,通過研究發(fā)現(xiàn):①觀察表皮細(xì)胞的理想材料是新鮮韭菜;洋桔梗的表皮雖然易撕取卻不易染色。②觀察葉綠體的理想材料是黑藻葉片,但是需放大640 倍以上;葫蘆蘚的葉片雖然是單層細(xì)胞,但是細(xì)胞太小,無法看清葉綠體;黃瓜的質(zhì)地較硬,用挑取的方法很難獲得分離的細(xì)胞,可用削取法獲得果肉薄片,但是很難看清葉綠體。③觀察花的細(xì)胞的理想材料是石竹和鴨跖草,其花皆由單層細(xì)胞構(gòu)成。④觀察果肉細(xì)胞比較理想的材料是西紅柿,不新鮮的西紅柿更容易分離出單細(xì)胞。

教師研究還發(fā)現(xiàn):將洋蔥鱗片葉放置2—3 小時后再撕取外表皮,無需染色即可看清細(xì)胞核。教師認(rèn)為,可能的原因是在撕取的過程中液泡膜被破壞,流出的細(xì)胞液將細(xì)胞核染色了。但是用提取的洋蔥色素卻不能對細(xì)胞染色,原因可能是色素分子較大而難以進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。