基于发展科学思维的“绿色植物与生物圈的水循环”（第2课时）教学*

陈惠云 陈秋香

（福建省漳州市第一中学 福建漳州 363000）

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》指出：“科学思维是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力”。科学思维是一种建立在证据和逻辑推理上的思维方式，基于学生科学思维发展的教学设计，应重视事实证据，强调从事实到观点、规律的逻辑思维过程。本文以“绿色植物与生物圈中的水循环”（第2课时）一节为例，阐述将生物学科学思维落实于课堂的教学策略。

1 教学内容分析

本节是人教版生物学7年级上册第3单元第3章“绿色植物与生物圈的水循环”的第2课时内容。第1课时的内容是制作并观察叶的临时装片，使学生能在第2课时中准确说出叶的结构名称，并根据结构对应的功能猜测叶在蒸腾作用中的作用。本文以“类比加湿器”为明线，设计结构清晰的课堂教学流程；知识探究“问题→猜测→证据→结论”为暗线，2条线结合促进学生科学思维的培养。

2 教学目标

1）知识目标：说出水分在植物体内运输的途径；概述蒸腾作用的概念；举例说出蒸腾作用的意义；说出气孔运动的原理。

2）能力目标：通过各种探究活动，培养比较、分析、归纳及模型构建概念的科学思维能力；进行小组讨论，培养合作学习、表达与交流的能力。

3）情感态度与价值观目标：认同生物体结构与功能相统一的观点；认同蒸腾作用的意义，形成保护森林的意识。

3 教学重、难点

1）重点：水分在植物体内运输的途径；蒸腾作用的概念；蒸腾作用的意义。

2）难点：气孔运动的原理；蒸腾作用的意义。

4 教学过程

4.1 创设情境，导入新课 教师展示一台加湿器，引导学生回想使用加湿器时的感受，并请学生现场体验。学生能说出加湿器降低了环境的温度使人感觉凉爽；如果开启多台加湿器，会形成水滴落下。教师提出：植物是“加湿器”吗？学生判断不一。由此，引出探究问题：绿色植物是天然加湿器吗？能否通过实验证实绿色植物是天然加湿器？

用加湿器创设本节的学习情境，与学生生活十分贴近，可激发学生的学习兴趣和主动思维；也为后续猜想蒸腾作用的意义埋下伏笔、提供线索。

4.2 合作探究，构建概念

4.2.1 活动1：探究水在植物体内的运输途径教师提出，加湿器有管道帮助导水，植物是否具有可帮助导水的管道？引发学生新的思考。学生猜想：应该有，但难以观察到。教师引导:有什么方法能快速观察植物内部结构？学生答出：用显微镜观察。教师给予肯定，同时鼓励其思考更简便的方法。教师再次引导：不用显微镜能否观察？水无色透明，能否让水在植物体内运动时留下痕迹［1］？由此引导学生提出合理的实验方案：对水进行染色。

教师取出用蓝莓汁浸泡过的芹菜，学生通过观察及解剖，探究水在植物体内的运输途径。学生观察发现茎中有一束束蓝紫色类似管道的结构，猜测这个位置就是茎中导水的管道。教师提供图片资料介绍导管结构和功能，佐证学生的论证，同时使学生认同生物体“结构与功能相统一”的观点。学生观察叶片，发现叶脉也变蓝紫色，说明水自下而上运输至茎和叶，与之前所学根具有吸收功能相结合，学生总结得出水在植物体内的运输途径是：根→茎→叶。

通过提出“水在植物体内的运输途径是什么”的问题，让学生一开始就能猜测到答案，但教师并未直接给予答案，而是通过问题串引导学生获取简便直观的实验方案，鼓励学生发挥想象力和创新思维，并通过亲自观察体验，找出证据，得出结论，从而培养其获取实证的能力，发展科学思维。

4.2.2 活动2：探究气孔及其运动原理

过渡：叶在植株的顶端，水运输到叶后是否都被吸收？如果不是，它又将去哪里？学生回答：散发了。教师追问：怎样散发的？加湿器的顶端有一个孔，可将运输到顶端的水散发出去。植物的顶端是叶片，叶片上有孔吗？学生取一片叶片闻出蓝莓味。据此猜测叶片上可能有孔，气味分子通过孔隙散发。

教师介绍显微镜下气孔的结构。气孔运动是本节课的难点，可借助模型类比。模型材料包括：针筒、橡胶管、Y型管、长条气球（靠近空腔的一层多贴一层胶布，类比保卫细胞较厚的外壁）、水［2］。按图1方式组装。学生仔细观察模拟气孔的部位（图2）。教师现场演示当保卫细胞吸水时，气孔张开（图3）；保卫细胞失水时，气孔关闭（图4）。

图1 气孔运动模型

图2 模型类比：气孔结构示意图

图3 模型演示：保卫细胞吸水时气孔张开

图4 模型演示：保卫细胞失水时气孔关闭

气孔的运动有什么作用？学生能答出：气孔运动可调节水分散失。由此，总结得出蒸腾作用的概念。教师取出2盆套袋枝条：一盆有叶，一盆无叶。学生通过观察能说出叶是蒸腾作用的主要器官。此时，教师指出植物暴露在空气中的其他部分也能进行蒸腾作用，但叶是最主要的蒸腾器官。

结合模型演示，探讨气孔运动的现象及规律,让学生更容易突破难点，培养理性思维。同时也让学生直观认识到“生物体结构与功能相统一”这一生命观念。

4.2.3 活动3：内化蒸腾作用概念 加湿器通过充电提供动力，植物是否也需要充电？蒸腾拉力在初中阶段不作要求，教师直接向学生解释蒸腾拉力为水分的运输提供了动力。植物并不需要充电。

通过以上3个类比探究活动，将实验与高阶思维活动紧密结合，帮助学生构建重要概念，并顺其自然得出结论：绿色植物是天然加湿器。

4.3 提供事实，理解蒸腾作用的意义 教师用PPT提供资料：①七色花的形成视频；②大树底下好乘凉；③水循环文字资料。小组依据资料进行讨论，总结得出蒸腾作用的意义。

1）根据资料1，花通过蒸腾作用将有颜色的水运输到花瓣，得出蒸腾作用拉动水和无机盐在植物体内的运输。

2）根据资料2，在大树底下感到凉爽，联系课前使用加湿器感到凉快，得出蒸腾作用能降低叶片表面和周围环境的温度。

3）根据材料3，将文字转化为图像，得出蒸腾作用促进生物圈中的水循环。

基于资料提供的事实及课前现场体验的感受，学生概括得出蒸腾作用的意义，提升了思维能力。

4.4 拓展延伸，学以致用 教师播放《蚂蚁森林》的视频，学生看到从沙漠变绿洲，感受植物的蒸腾作用为人类生存环境作出了巨大的贡献。以前学生都觉得植树很遥远，现在都在“蚂蚁森林”种树，并意识到只要肯付出世界将会发生改变。

教师利用互联网上与植物相关的社会议题，引导学生产生自觉参与保护环境，有助于加强其社会责任感，认识到学有所用，内化思维。

5 教学反思

本教学设计体现了以学生为主体，以教师为主导的新课程理念。将原本教师讲解的概念转变为学生自主探究的活动，以“绿色植物类比加湿器”为教学明线，不仅创设了真实的教学情境，也激发学生探究的欲望。通过“问题→猜测→证据→结论”这一教学暗线，学生在教师的引导下，进行质疑、推理、猜测、归纳、概括、建模实验、寻找证据、得出结论，循序渐进地解决问题，并真正体验、感悟概念的内涵，有效突破本节重、难点，培养了学生的科学思维。