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摘要:通过一系列探究活动的串联,引导学生主动获知植物吸水和失水的奥秘。与此同时,围绕如何开展探究活动,如何收集、分析数据资料和实验现象,师生共同参与讨论,关注动态生成,以期培养与提升学生的科学思维能力。
关键词:植物吸水 植物失水 科学探究 科学思维 初中生物学
中图分类号:G633.91 文献标志码:B
1教材分析与设计思路
“植物吸水和失水”是苏教版生物教材七年级上册第五章第三节“植物生长需要水和无机盐”中的重要概念。教材首先安排了一个观察实验,引导学生通过观察盐水和清水中植物幼苗的状态,从而得出外界溶液浓度影响植物吸水和失水。而后,教材呈现“根细胞吸水和失水模式图”,图文结合说明外界溶液浓度与植物细胞吸水和失水的关系。在教学中,笔者尝试设计“美味凉菜馆——显微观察间——科学解密室”三个教学环节(图1),从构建的生活情境出发,引导学生提出问题并作出假设,通过相关探究活动的串联,培养学生归纳与概括、演绎与推理、批判性思维等科学思维能力。
2教学目标
①通过层层探究,理解植物吸水和失水的原理;通过设计与完善实验方案,学会开展科学探究。
②通过探究方案设计、实施过程中的组内合作、组间互评,培养比较与归纳、总结与概括及批判性思维等科学思维能力。
③通过分析生活、生产中“拌菜、烧苗、合理施肥”等实际问题,学会知识的迁移与运用,养成留心观察、善于思考的科研态度。
3教學过程
3.1美味凉菜馆
3.1.1构建情境,导入新课
教师创设情境:美味的凉拌蔬菜时常出现在家家户户的餐桌上,而白糖往往是凉拌菜中不可或缺的调味料。那么,拌入白糖的蔬菜会发生怎样的变化呢?教师在蔬菜篮中提前准备好萝卜、西红柿、青菜和洋葱等。各学生小组选取蔬菜篮中的蔬菜,切成合适大小放入培养皿中,拌入白糖,并观察实验结果。
3.1.2观察现象,提出问题
学生通过操作,发现以下现象:①蔬菜拌入白糖,静置一段时间后,培养皿中的液面会升高;②加入白糖的量越多,蔬菜出水的量就相对越大。教师要求学生结合发现,尝试提出本组想要探究的问题。同时,介绍初中化学教材中有关溶液浓度与溶质关系的内容,铺设跨学科知识桥梁以帮助学生提出问题。
3.1.3分析讨论,设计探究
学生先组内讨论,初步制定探究方案;而后,不同小组进行组间互评,修改完善本组的探究方案。教师巡视,引导学生思考:①不同探究角度会导致不同的实验变量,本组的实验变量是什么?②实验设计中要怎样体现单一变量?对照组和实验组设计是否合理?③如果以“外界溶液浓度对细胞吸水或失水的影响”为探究问题,该怎样设计探究实验?在师生讨论过程中,学生的思维被充分激活,体会到可以以“外界溶液浓度”“蔬菜切块大小”“植物细胞结构特点”等不同的变量进行多角度开展探究活动。
设计意图:“学习不能与其发生和存在的情境分离”,教师从生活情境出发,结合动手操作,激发了学生的学习兴趣,开启了学生的思维之旅。开放性不唯一的探究思路,还原了科学探究的真实过程,让学生思维的发散性得以培养和提高。
3.2显微观察间
教师提出过渡性问题:蔬菜拌入白糖后,培养皿中的液面会升高,这些液体来自哪里?细胞是植物体的基本组成单位,拌糖前后,细胞会不会发生一些变化?该怎样设计相关探究实验?
教师出示“质壁分离”实验步骤,供学生参考借鉴。各学生小组充分思考、讨论后,开展探究并完成表1。
设计意图:学生通过观察细胞,将思维从宏观带入微观,从而体会到“每一个生物科学问题的答案都必须在细胞中寻找”。“制作洋葱鳞片叶表皮标本”是学生已有的实验经验,“质壁分离”是学生高中待学习的探究实验。此处将两个实验融合起来,有利于学生无缝对接初高中生物学知识。
3.3科学解密室
各小组间比对实验记录单,思考:①细胞吸水或失水时液泡的大小如何?②外界溶液浓度与细胞液浓度的大小和细胞吸水或失水的关系如何?③细胞吸水或失水时,水分子的运动方向如何?
通过比对、分析、讨论,学生逐步得出:细胞吸水时,液泡大而充盈;细胞失水时,液泡小且不饱满。外界溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水;外界溶液小于细胞液浓度时,细胞吸水。水分子的运动方向有出有入,但整体来说,细胞吸水时,进入细胞的水分子数大于出细胞的;细胞失水时则相反,出细胞的水分子数大于进细胞的。
教师进一步展示农业常用肥料(尿素、磷酸二铵、硫酸钾等)的使用浓度,引导学生分析“烧苗”现象的产生原因。
设计意图:教师以问题串的形式帮助学生进行总结、梳理,从实验直观感知中抽象、概括出生物学知识。教师引入生产实践问题,使学生在真实情境中解决问题,实现知识的迁移,体会知识对生产实践的指导意义。
4教学反思
本节课的教学设计以解决问题为驱动,以探究活动为主线,让学生亲历从宏观到微观、从设计到实施、从现象到本质、从知识到应用等生物科学发展历程,培养了学生的科学思维和科学探究能力。在探究过程中,教师提供多种实验材料,鼓励学生多角度提出问题,采用自评、组评、师评、生评等多元化评价方式,力求不限制学生科学思维的发散性和创造性。同时,教师利用问题串、实验方法借鉴等手段,引导学生的探究活动围绕本节课的知识体系展开,保证了科学探究的方向性和有效性。
关键词:植物吸水 植物失水 科学探究 科学思维 初中生物学
中图分类号:G633.91 文献标志码:B
1教材分析与设计思路
“植物吸水和失水”是苏教版生物教材七年级上册第五章第三节“植物生长需要水和无机盐”中的重要概念。教材首先安排了一个观察实验,引导学生通过观察盐水和清水中植物幼苗的状态,从而得出外界溶液浓度影响植物吸水和失水。而后,教材呈现“根细胞吸水和失水模式图”,图文结合说明外界溶液浓度与植物细胞吸水和失水的关系。在教学中,笔者尝试设计“美味凉菜馆——显微观察间——科学解密室”三个教学环节(图1),从构建的生活情境出发,引导学生提出问题并作出假设,通过相关探究活动的串联,培养学生归纳与概括、演绎与推理、批判性思维等科学思维能力。
2教学目标
①通过层层探究,理解植物吸水和失水的原理;通过设计与完善实验方案,学会开展科学探究。
②通过探究方案设计、实施过程中的组内合作、组间互评,培养比较与归纳、总结与概括及批判性思维等科学思维能力。
③通过分析生活、生产中“拌菜、烧苗、合理施肥”等实际问题,学会知识的迁移与运用,养成留心观察、善于思考的科研态度。
3教學过程
3.1美味凉菜馆
3.1.1构建情境,导入新课
教师创设情境:美味的凉拌蔬菜时常出现在家家户户的餐桌上,而白糖往往是凉拌菜中不可或缺的调味料。那么,拌入白糖的蔬菜会发生怎样的变化呢?教师在蔬菜篮中提前准备好萝卜、西红柿、青菜和洋葱等。各学生小组选取蔬菜篮中的蔬菜,切成合适大小放入培养皿中,拌入白糖,并观察实验结果。
3.1.2观察现象,提出问题
学生通过操作,发现以下现象:①蔬菜拌入白糖,静置一段时间后,培养皿中的液面会升高;②加入白糖的量越多,蔬菜出水的量就相对越大。教师要求学生结合发现,尝试提出本组想要探究的问题。同时,介绍初中化学教材中有关溶液浓度与溶质关系的内容,铺设跨学科知识桥梁以帮助学生提出问题。
3.1.3分析讨论,设计探究
学生先组内讨论,初步制定探究方案;而后,不同小组进行组间互评,修改完善本组的探究方案。教师巡视,引导学生思考:①不同探究角度会导致不同的实验变量,本组的实验变量是什么?②实验设计中要怎样体现单一变量?对照组和实验组设计是否合理?③如果以“外界溶液浓度对细胞吸水或失水的影响”为探究问题,该怎样设计探究实验?在师生讨论过程中,学生的思维被充分激活,体会到可以以“外界溶液浓度”“蔬菜切块大小”“植物细胞结构特点”等不同的变量进行多角度开展探究活动。
设计意图:“学习不能与其发生和存在的情境分离”,教师从生活情境出发,结合动手操作,激发了学生的学习兴趣,开启了学生的思维之旅。开放性不唯一的探究思路,还原了科学探究的真实过程,让学生思维的发散性得以培养和提高。
3.2显微观察间
教师提出过渡性问题:蔬菜拌入白糖后,培养皿中的液面会升高,这些液体来自哪里?细胞是植物体的基本组成单位,拌糖前后,细胞会不会发生一些变化?该怎样设计相关探究实验?
教师出示“质壁分离”实验步骤,供学生参考借鉴。各学生小组充分思考、讨论后,开展探究并完成表1。
设计意图:学生通过观察细胞,将思维从宏观带入微观,从而体会到“每一个生物科学问题的答案都必须在细胞中寻找”。“制作洋葱鳞片叶表皮标本”是学生已有的实验经验,“质壁分离”是学生高中待学习的探究实验。此处将两个实验融合起来,有利于学生无缝对接初高中生物学知识。
3.3科学解密室
各小组间比对实验记录单,思考:①细胞吸水或失水时液泡的大小如何?②外界溶液浓度与细胞液浓度的大小和细胞吸水或失水的关系如何?③细胞吸水或失水时,水分子的运动方向如何?
通过比对、分析、讨论,学生逐步得出:细胞吸水时,液泡大而充盈;细胞失水时,液泡小且不饱满。外界溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水;外界溶液小于细胞液浓度时,细胞吸水。水分子的运动方向有出有入,但整体来说,细胞吸水时,进入细胞的水分子数大于出细胞的;细胞失水时则相反,出细胞的水分子数大于进细胞的。
教师进一步展示农业常用肥料(尿素、磷酸二铵、硫酸钾等)的使用浓度,引导学生分析“烧苗”现象的产生原因。
设计意图:教师以问题串的形式帮助学生进行总结、梳理,从实验直观感知中抽象、概括出生物学知识。教师引入生产实践问题,使学生在真实情境中解决问题,实现知识的迁移,体会知识对生产实践的指导意义。
4教学反思
本节课的教学设计以解决问题为驱动,以探究活动为主线,让学生亲历从宏观到微观、从设计到实施、从现象到本质、从知识到应用等生物科学发展历程,培养了学生的科学思维和科学探究能力。在探究过程中,教师提供多种实验材料,鼓励学生多角度提出问题,采用自评、组评、师评、生评等多元化评价方式,力求不限制学生科学思维的发散性和创造性。同时,教师利用问题串、实验方法借鉴等手段,引导学生的探究活动围绕本节课的知识体系展开,保证了科学探究的方向性和有效性。