基于核心素养下“植物对水分吸收”的教学

游天下

摘   要：“植物对水分吸收”的教学通常将植物某部位浸入盐水或清水，比较前后质量变化来完成，通过宏观的单一现象得出结论的方式，不够全面。研究基于核心素养的内涵，从人文底蕴，生活体验，初步建立猜想，再从植物的质量、体积、质地等进行宏观探究，进一步从微观角度观察植物细胞质壁分离及复原现象，深化学生对科学本质的理解。

关键词：核心素养;水分吸收;人文底蕴;宏观微观

“植物对水分的吸收”一课的关键问题是理解植物细胞液浓度与周围溶液浓度的关系。常规的处理方式是通过植物某部位浸入盐水或清水前后质量变化，来完成该部分内容教学。现象单一，内容不够充实，不能很好的体现学生核心素养的培养。本文从人文底蕴角度出发，结合宏观和微观的多方面探究，让学生在参与生物教学的过程中更全面地提升自身的核心素养[ 1 ]。通过多条途径理解生物教学中的关键问题，深化学生对科学本质的理解。

1  人文底蕴、生活体验

1.1  人文底蕴

2019年7月21日晚，CCTV-10科教频道播出《中国影像方志》慈溪篇。其中介绍慈溪地形时讲到了海涂地。清初时钱塘江入海口，终于固定在北大门。海水携带大量的泥沙涌入湾口，退潮在南岸沉积，形成浅滩，滩涂成陆。海涂地不宜种粮，但可以种棉花，如图1。这是为什么呢？以当地的三大文化之一“围垦文化”为教学起点，引发学生对科学问题的思考。以此紧扣了本课的教学内容，从知识上，引导学生对盐碱地特点进行思考，情感上，帮助学生更好地了解家乡的历史文化。

目前在海涂地，除了棉花，还有没有其它适合种植的农作物？学生可以根据已有的认知和经验，来描述目前在推广种植的农作物，如西瓜。2018年7月20日浙江新闻报道，慈溪市现代农业开发区的600亩盐碱滩涂上，采用南瓜砧木嫁接技术种植的西瓜丰收了，其口感香甜如蜜，瓜瓤入口即化，被当地瓜农称为“绿胖大人”。很多同学可能见过这种西瓜，但不知其来源。寻找身边的实例了解地方农业种植特色。

我国的杂交水稻之父袁隆平院士，2018年5月，其海水稻科研团队正式启动“中华拓荒计划”，在我国五大类主要类型盐碱地和延安南泥湾次生盐碱地同时进行海水稻插秧。2018年10月青岛海水稻种植基地的编号为1083的水稻材料亩产261.39 kg/亩，标志着耐盐碱水稻在这片盐碱地上试种取得初步的成功。袁隆平院士是我国杰出的科学家，解决了我国亿万人民的温饱问题，然而今天我们很多同学对他的贡献还不是很清楚。以此增强学生对我国科学家的崇高敬意，并认识科技前沿海水稻种植所克服的难点。以上三例，目的在于结合课时内容实际，既包含地方特色文化的了解，也包含对科学家、科技的认识。彰显了我国深厚的人文底蕴和科学家们崇高的科学精神。而人文底蕴和科学精神也正是目前核心素养之一文化基础所包含的两方面的内容[ 1 ]。

1.2  生活体验

菜市场里，商贩通常为了保证青菜新鲜，通常会往菜上喷洒清水;腌制咸菜的时候我们通常会把菜放入浓盐水中[ 2 ]。这一组对比目的让学生形成较精确的对于植物细胞吸水、失水的原理猜想。细胞液浓度不变，外界溶液浓度在变，较易形成细胞液浓度与周围溶液浓度大小决定细胞吸水还是失水。为了验证猜想，立即将两株萎蔫的青菜分别放入清水和浓盐水中，以便课堂结束观察。借此例可以打开学生的思维，腌制青瓜、西红柿等生活实例容易被启发呈现。让学生学会在生活经验的基础上学会学习，勤于反思，倡导自主发展的核心素养。

2  宏观探究、微观观察

2.1  宏观探究

鉴于上述教学过程，学生已建立起决定植物细胞吸水、失水的猜想因素。给每组同学提供器材有：半根白萝卜、一个大的马铃薯、清水、浓盐水、盐、电子秤、盆子、烧杯等。根据提供器材，组内讨论设计实验思路。多数组别设计出的方案是，切下萝卜或马铃薯，称量放入浓盐水或清水前后的质量，比较质量变化即可。当然还有以下这些设计：切成萝卜丝，加盐腌制，观察腌出的汁水情况;比较萝卜的质地硬挺程度。其中也有一些组提到称质量时，比较前后液体质量的变化。也有同学提议切成萝卜条比萝卜块要好。这些想法在课堂中都得到了充分的表达，重视学生的设计，关注设计上的创新，在交流中进一步规范实验行为，如萝卜表面沾有水的处理方式等。对于植物质量、质地的变化可以进行比较，启发学生我们还能通过比较什么来进行实验。引导学生思考比较体积，比较轮廓。要比较这两方面，我们最方便的做法就是要把材料切成片状，比较放入清水或浓盐水前后其轮廓的大小变化。在设计方案成熟之后，实验过程、交流过程变得非常顺畅，其中之一结果如图2。多维度的实验现象比较所得出的结论更具有说服力。

2.2  微观观察

在宏观的探究过程中存在两个问题：一是课堂时间，要出现明显的现象，要等待15 min;二是只停留在宏观的角度来得出实验原理，缺少微观角度的观察比较，学生有些意犹未尽的感觉。为了解决这两个问题，本课设计过程中引入质壁分离及其复原实验。课前和学生一起制作两张洋葱表皮临时装片，一张在清水中展平，一张在蔗糖浓溶液中展平。在电子显微镜下，拍下初始两装片的细胞状态。学生在宏观实验放入萝卜或马铃薯等待的这段时间内，和同学们观察此时两装片的显微结构图，其中在蔗糖浓溶液中展平的如图3。分析质壁分离原因，引导学生思考，如何能让洋葱表皮细胞复原，随即滴入清水等待。微观的过程展示，对学生有很强的冲击力，对植物吸、失水多个细胞表现出来的宏观综合行为有更具体的解释。符合学生的认知规律，从根本上解决了本堂课的关键问题，从而杜绝单纯的通过吸、失水的示意图讲解原理。也让学生看到了细胞壁和细胞膜的伸缩性差异，深化了学生对细胞结构的认识。在微观实验分析完之后，再来一起分享宏观实验结果。因此有效地克服了时间安排上等一些本课的关键问题。

3  科学原理、释疑现象

3.1  释疑“神秘组”

对于生活中的现象要善于运用科学的原理进行解释。在学生完成宏观实验的过程中，笔者做了一组“神秘组”——将萝卜条放入同一根萝卜的萝卜汁内（事先不告知学生），运用所学知识解释前后为什么萝卜条质量变化不明显。学生从刚才的结论分析，此时细胞液浓度和盐水的浓度相等，当学生闻过液体以后，恍然大悟，原来是萝卜汁水。以所建构的知识来解释特殊的现象。观察刚才放入清水、盐水中本身萎蔫的两株青菜，尝试解释，观察根毛细胞结构特点，迁移理解根毛细胞结构特点与吸水功能的适应。

3.2  释疑生活现象

人文底蕴中提到的棉花、盐碱地西瓜、海水稻能顽强的在海涂地生长，基于的科学原理是什么？用所学知识进行释疑较为简单，但学生因此能感受到生命的伟大。在曾经被誉为寸草不生的盐碱地，自然界也有一些植物能顽强的生存下来。用普通农田水稻和海水稻對比，感受袁隆平院士工作团队的伟大，呼应课堂引入凸显人文情怀，感受强大的生命观。

本课的关键问题是细胞吸水、失水的原理。宏观探究和微观实验的开展方式是基于核心素养下的实践创新，彰显了核心素养中的人文底蕴和科学精神，更有效地整合了课堂中的问题，提升学生的核心素养的发展。

参考文献：

[1] 林崇德.21世纪学生发展核心素养研究[M].北京：北京师范大学出版社，2016.

[2] 郭荣辉.“植物生长需要水”一课的教学设计[J].生物学教学，2018（7）：34-35.