真实生物学问题情境驱动下的探究实践活动

刘利娟

摘 要 围绕学习主题1的次位概念“绿色开花植物的结构层次”展开，以重要概念“细胞是生物体结构和功能的基本单位”为依托，提出基于细胞水平的4个关联问题，引导学生在真实生物学问题情境驱动下，从“观察并对比细胞结构”的角度开展探究实践活动，根据探究结果总结植物体的结构层次。

关键词 重要概念 次位概念 细胞结构 结构与功能观 生命整体观

中图分类号 Ｇ633. 91 文献标志码 B

1 教材分析、学情分析及设计思路

为了落实课标要求，以培养学生的核心素养为宗旨，对北师版教材中涉及“生物体的结构层次”学习主题的内容进行整合，开展学习主题或单元式教学。本节课内容是单元教学的一部分，主要将七年级上册第二单元第三章第一节和第四章第一节、第二节内容中涉及细胞形态、结构、分布的相关概念从教材中提取出来进行整合，主要涉及两个概念。其中“细胞是生物体结构和功能单位”是学习主题1“生物体的结构层次”的重要概念， “植物体的结构层次”是该学习主题下的次位概念。教材应用观察法，借助显微镜，从微观的角度帮助学生形成“细胞是生物体结构的单位”的重要概念；而“植物体的结构层次”相关概念的形成是借助图片从宏观角度完成的。初一年级的学生正处于由形象思维向抽象思维过渡的重要时期，本节课可借助直观形象的观察发展抽象思维，如借助显微镜来观察大量的植物细胞，先形成形象思维，再引导学生通过显微观察图的对比、分析、归纳形成抽象概念。

根据新课标的要求，教师应结合教材分析、学情分析，对教材内容进行整合，以探究式、体验式的观察实验，让学生在做中学，在直观感受中为认同生命观念中的结构与功能观、整体观等做铺垫，在探究实践中培养学生的科学思维和探究实践能力。本节内容通过四个相關联的围绕细胞的形态、结构、分布的真实情境问题展开探究，从制作并观察植物临时装片、借助显微镜对观察图进行对比、分析、归纳，进而帮助学生形成“细胞是植物体的基本结构单位”重要概念；从细胞形态、结构及分布的角度，帮助学生形成植物体的结构层次“细胞→组织→器官→植物体”的次位概念。

2 教学目标与重难点

本节课的教学目标包括：

（1）概述制作临时装片的一般步骤并学会制作临时装片的基本方法，发展探究实践能力。

（2）使用显微镜观察植物细胞，得出细胞是植物体的基本结构单位的重要概念，初步认同结构与功能观等。

（3）尝试从细胞形态、结构及分布的角度对显微镜观察图进行对比、分析、归纳得出植物体的结构层次的次位概念，发展科学思维能力。

教学重难点为：

（1）总结制作临时装片的一般步骤。

（2）理解细胞是构成植物体的基本结构单位。

（3）认识植物体的结构层次。

3 教学准备

教师在课程开始前，应为学生分组实验准备好如下器材：蜀葵植株，西红柿，爬山虎的叶，绿豆芽的根，永久玻片标本（南瓜茎横切、迎春叶横切、椴树茎横切），清水，碘液，镊子，解剖针，刀片，吸水纸，载玻片，盖玻片，光学显微镜等。

4 教学过程

4.1 情境探究一：细胞是构成植物体的基本结构单位吗

教师展示蜀葵植株实物并提出下列问题：① 以蜀葵为例，按照从下到上的顺序观察，可以将蜀葵分为哪几部分？② 细胞是构成蜀葵六大器官的基本结构吗？教师与学生根据人口腔上皮细胞和洋葱内表皮细胞临时装片制作步骤，共同总结制作临时装片的一般步骤“擦→滴→取（撕、挑、刮等）→放→盖→染、吸（根据材料决定是否染色）”，在此基础上各小组根据取材的部位，每个小组观察蜀葵的一种器官。学生小组自主设计实验流程，并完成实验。教师上传各小组的显微镜观察图，学生据显微观察图思考：构成植物（如蜀葵）的根、茎、叶、花、果实、种子的基本结构是细胞吗？学生根据显微观察图，进行对比分析得出结论：细胞是构成植物体的基本结构单位。教师据此追问：细胞在植物器官中的形态、结构及分布有什么规律呢？

设计意图：学生通过观察材料，初步认识植物体由六大器官构成。通过小组讨论交流，确定操作步骤，完成临时装片的制作及显微镜的观察，发展自主学习能力、动手能力、小组合作归纳总结的能力及熟练操作显微镜的技能。另外，学生通过直观的实验，将植物的宏观结构——根、茎、叶、花、果实、种子，与微观结构——细胞建立联系，形成“植物体的每一个结构都是由细胞构成的”事实概念，这是学生思维由形象思维到抽象思维的转变，符合学生的认知规律。

4.2 情境探究二：植物同一器官相同部位的细胞在形态和结构上有什么特点

学生再次观察制作的临时装片并思考：植物相同部位的细胞在形态和结构上有什么特点？观察时以图片视野中的一个细胞作为中心点，看它周围的细胞，在形态上是否与它相似，结构是否与它相同。教师与学生一起描述后得出结论： （1）细胞组成组织；（2）在植物同一器官相同部位分布的是同一种组织。教师再次设疑：比较植物同一器官相同部位，植物同一器官不同部位又是如何？

设计意图：学生通过对植物同一器官相同部位细胞形态、结构的对比观察、归纳、总结，形成“细胞→组织”的概念，教师通过设置问题情境，帮助学生在深入探究、深度学习中养成科学思维的习惯。

4.3 情境探究三：植物同一器官不同部位的细胞在形态和结构上有什么特点

各组观察植物永久玻片标本，第一、二组观察南瓜茎横切，第三、四组观察迎春叶横切，第五、六组观察椴树茎横切，观察时思考：植物同一器官不同部位的细胞在形态和结构上有什么特点？学生以小组为单位观察、讨论并派代表上台汇报，在大屏幕上圈点出形态不同，结构不完全相同的细胞，教师再补充西红柿果肉及果皮的显微镜观察图。师生根据观察，得出结论： （1）同一器官不同部位分布着不同的组织；（2）组织组成器官。教师设疑过渡：那么一株植物的不同器官之间是彼此孤立还是相互联系的呢？并引导学生从细胞的角度观察。

设计意图：学生通过对永久标本玻片的显微镜观察，对比植物同一器官不同部位的细胞形态、结构及分布，归纳总结，形成“同一器官不同部位分布着不同的组织”、 “组织→器官”的概念。通过设置问题情境，学生在深入探究、深度学习中养成科学思维的习惯。

4.4 情境探究四：一株植物的不同器官之间，能找到形态相似、结构相同的细胞吗

教师出示蜀葵根、茎、叶柄、叶脉、花柄、果柄的显微镜观察图并提出问题：一株植物的不同器官中，能找到形态相似、结构相同的细胞吗？学生观察图片并上台，在图片中找到形态相似、结构相同的细胞并圈点出来。师生根据观察，得出结论： （1）多个形态相似、结构相同的细胞贯穿于一株植物不同的器官，将植物的六大器官联系在一起形成一個不可分割的统一整体——植物体；（2）器官组成植物体。

设计意图：学生通过寻找一株植物不同器官间形态相似、结构相同的细胞，对比观察、归纳总结，形成“器官→植物体”的概念，通过设置问题情境，帮助学生在深入探究、深度学习中养成科学思维的习惯。

4.5 课堂小结及课外延伸

教师进行课堂小结，强调重点： （1）细胞是构成植物体的基本结构单位；（2）植物体的结构层次为“细胞→组织→器官→植物体”。

设计意图：本节课借助显微镜展开了四个探究活动，通过对大量事实材料的显微镜观察和多角度分析，使学生形成重要的生物学概念并获取相关知识，同时体验科学的探究过程。另外，提前知道下节课的探究重点，学生还可以进行更有目标性的深度学习和探究。

5 教学反思

本节课整合了教材相关内容，将第二单元第三章中涉及细胞形态、结构的知识与第四章涉及细胞的分布、组织、器官的知识进行整合，从细胞形态、结构、分布的角度帮助学生初步形成概念。在借助显微镜观察植物六大器官的过程中，学生可以直观地感受到“细胞是构成植物体的基本结构单位”。通过问题引导，教师不仅帮助学生从细胞形态、结构、分布的角度进行深入探究、深度学习，还引导学生观察、对比、分析显微镜观察图从而总结规律并形成概念。该过程让学生充分体验科学探究的过程，养成科学思维的习惯，培养学生的生物学学科核心素养。本次教学中将蜀葵作为主要实验材料，是因为首先蜀葵能够同时展现植物的六大器官，其次是蜀葵的根、茎、叶、花、种子适于制作临时装片，同时其输导组织发达，幼嫩的地方便于制作临时切片。考虑到初一孩子的动手能力较弱，教师还提供了辅助观察材料，如绿豆芽的根尖、爬山虎的叶片、西红柿的果肉等，这些对于初一学生而言都是易于操作的实验材料。