立足学科核心素养精心设计课堂教学

作者:未知

  1教学背景
  1.1内容分析
  本节是苏科版生物学八年级上册第”第十八章“生态系统的稳定”第一节“绿色植物与生物圈的水循环”的第一课时。本节的教学重点是蒸腾作用的概念及意义、气孔的组成及开闭原理、气孔的开闭与蒸腾作用的关系、制作并观察叶表皮临时装片;难点是阐明气孔的开闭原理。
  1.2学情分析
  学生在小学阶段科学课程的学习中对蒸腾作用已有初步认识,但尚处于“知其然而不知其所以然”状态,在初中物理学习中已掌握物态变化方面的知识;八年级的学生已初步掌握科学探究的方法、具备一定的科学探究能力,同时对显微镜的使用、临时装片的制作等基本技能也处于熟练阶段。这些已有知识和能力是解决重点、突破难点的“敲门砖”。
  2教学目标
  通过设计对照实验,进行实验现象的分析和推理,能准确概括蒸腾作用的概念,同时提高科学探究能力及归纳、推理等科学思维能力;通过观察叶片表皮临时装片,能准确描述气孔的结构,提高探究基本技能;通过操作和观察自制模型,阐明气孔开闭原理,形成“结构与功能相适应”的生命观念,提升“模型与建模”的科学思维能力;通过资料分析,了解蒸腾作用的意义,感悟绿色植物在生物圈中的重要性,提高社会责任感。
  3设计思路
  本节课以大型求真探索类节目“是真的吗”为明线,设计结构清晰的课堂教学流程。而暗线是一条环环相扣、层层深入的探究主线:植物会散失水分吗?——植物主要从哪个器官散失水分?——叶片上有气体进出的通道吗?——气孔的大小是如何调节的?——植物的蒸腾作用有什么意义?另外,教师对本节内容的重点和难点,设置了丰富的探究活动,如探究性实验、模拟实验、观察实验、资料分析、角色扮演等,以此落实学生的学科核心素养。
  4教学过程
  4.1测定植物的蒸腾作用
  教师提出问题:“绿色植物是天然加湿器,这是真的吗?”秋天气候干燥,教师用学生熟知的“空气加湿器”能增加空气湿度导入教学内容,引导学生根据已有知识经验进行推测。大部分学生都认为是真的,于是,教师顺势提出:“那为何我们看不见植物散发水分呢?”以此问题引出植物以气体的形式散失水分,激发学生测定植物蒸腾作用的兴趣。
  教师提出问题:“如何收集植物散发的水蒸气呢?”在物理学习中,学生已具备液化的概念性知识。很多学生都能提出切实可行的实验方法,如在植物外套上塑料袋等。然后,教师提供锥形瓶、枝条等系列实验材料,引导学生自主设计对照实验并对课前教师准备的实验现象进行讨论分析。学生能感受到最直观的现象是塑料袋内壁有大量水雾。教师追问:“那么,塑料袋内壁水雾是如何形成的?”由于在此前的自主实验设计过程中,学生已经知道食用油的作用是液封,因此推测水雾只可能从植物体散发出来。教师紧接着追问:“为何看不到水分在散发?”在此实验分析过程中,学生基本上都认为水雾是叶片散发的水蒸气遇到塑料袋内壁液化而成。接着,教师要求学生化身为量筒内的一颗小水滴,描述之后的旅程,同时呈现蒸腾作用的概念:在生物圈中,绿色植物外没有塑料袋,那“小水滴”们,你们的旅程又将去往何方呢?从而揭示课题——绿色植物与生物圈的水循环。
  设计意图:通过设计对照实验、分析实验现象,学生能逐步深入理解蒸腾作用的生理过程。在此基础上,以“小水滴的旅程”这一角色扮演的方式,更有利于学生从整体上把握概念内涵,从而自主建构蒸腾作用的概念。
  4.2观察植物叶表皮的气孔
  在蒸腾作用探究实验基础上,学生已经知道叶片是植物散发水分的主要部位。随后,教师演示小实验,经叶脉往菠菜叶片内注射空气。学生观察到叶表皮有大量气泡,并推测叶片表面有类似“孔”或“洞”的结构。这样,教师就自然而然地提出问题:“叶片表面有小孔,这是真的吗?”从而进入本课第二个环节。
  学生带着疑问,着手制作临时装片并对叶片表皮进行观察。本实验中,叶片表皮的撕取是难点。通过图片讲解并配以视频演示的方式,教师可以充分指导学生正确撕取叶片下表皮。学生观察到“小孔”后,先描述其形态,然后教师再讲解气孔结构。
  教师展示资料:大多数植物白天每小时每平方米叶面积,可以蒸腾失水50-250g,夜间也在慢慢地蒸腾,每小时每平方米叶面积失水1-20g。教师提出问题:“夜间蒸腾失水减少,气孔会有什么变化呢?”学生猜测气孔可以调节大小。教师追问:“怎么调节?”并指导学生操作自制模型(图1):长条形气球模拟保卫细胞,当用注射器向气球内缓缓注入水分时,气球会弯曲膨胀,反之会回缩平直。这样就可以模拟体验保卫胞吸水气孔打开、失水气孔关闭的原理。
  设计意图:这一环节设计了3个不同类型的实验,引导学生层层深入探究事物的真相。小实验的演示激发了学生的探索兴趣,促动学生透过现象去追寻本质;观察叶片下表皮,为学生的推测提供了事实和证据;模拟实验的操作,将微观现象直观呈现,学生更易理解气孔的调节原理,体悟“结构与功能相适应”的生命观念,同时也培养了“模型与建模”的科学思维。
  4.3学习蒸腾作用的意义
  教师展示资料:据统计,一株植物一生中吸收的水分只有1%用于其自身的生理活动所需,其余99%都散发到空气中。由此情境,教师引发第三個探究问题:“蒸腾作用是一种浪费,这是真的吗?”
  教师展示“会变色的花”与“大树底下好乘凉”两幅图片,要求学生讨论后做出合理解释。“会变色的花”,是由于植物体内水分往上流。在此,教师提出疑问:水分往上流需要动力吗?植物体内水分往上流的动力来自哪里?学生根据用吸管吸饮料这一日常生活经验进行解释:水往高处流需要动力,植物体内水分往高处运输的动力来自蒸腾作用。对“大树底下好乘凉”,学生结合初中物理的物态变化知识就能迎刃而解:蒸腾类似于蒸发,植物在降低自身温度的同时,也能降低周围环境温度。最后,教师结合课题,引导学生归纳蒸腾作用的意义。
  设计意图:八年级的学生具有物理中物态变化的相关知识背景,对蒸腾作用的意义之一——能降低叶片表面温度,这一点的理解是比较容易的。而另一个意义——提供水分向上运输的动力,学生不易理解。“会变色的花”这一实验,能让学生直观感受到在植物体内水往高处流动并最终到达叶片的现象,结合生活经验的科学推理、解释,有助于学生理解蒸腾作用的意义。
  4.4拓展延伸
  教师在全班展开小调查——有参与过种树吗?很多学生因为没有时间,没有机会参与植树造林的活动。于是,教师提出问题:“听过蚂蚁森林吗?蚂蚁森林能种树,这是真的吗?”教师介绍“蚂蚁森林”的活动,并展示该活动开展十多年来,库布其沙漠地区的森林覆盖率数据、卫星遥感图的变化。最后,师生共同交流植树造林、绿化环境的意义,呼吁全社会积极投身到“爱绿护绿”的实际行动中。
  设计意图:“蚂蚁森林”是支付宝客户端为首期“碳账户”设计的一款公益行动。教师展示马云形象的公益事件,以其名人效应更能吸引学生关注,引导他们产生自觉参与保护环境的生态意识,从而有助于学生社会责任感的形成。
  5教学感悟
  以大型求真探索类节目“是真的吗”为蓝本创设情境,通过设计环环相扣的四个“求真探索”任务,将学生带入节目现场,激发他们的参与热情,有效落实了学科核心素养。①通过学生的自主探究、合作交流,在重要概念的形成过程中,较好地渗透了结构与功能观、生态观等生命观念;②在科学探究活动的实践中提高科学探究能力,如学生在自主设计蒸腾作用实验过程中获得了科学探究方法,在制作和观察临时装片的过程中获得了探究的技能;③教学中环环相扣的探究主线,同时还是一条逻辑清晰的思维主线,学生从现象到本质、从宏观到微观,抽丝剥茧般直抵事物内核,锻炼了学生的思维品质,而运用自制模型探究气孔开闭的原理,则较好地提升了学生“模型和建模”的科学思维能力;④基于生物学的认识,引导学生形成生态意识、参与环境保护实践,有利于学生社会责任感的培养。
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