3.2.1 水的利用与散失--教案 2024-2025学年人教版（2024）七年级下册

第三单元 植物的生活 第二章 植物体内的物质与能量变化
第一节 水的利用与散失 教学设计
设计理念
“水的利用与散失”是人教版（2024）七年级下册第三单元第二章的重要内容。水是植物生存和生长的关键物质，在植物的生命活动中起着不可或缺的作用。本节内容主要围绕植物对水的吸收、运输、利用和散失展开，深入探讨植物体内水的动态变化过程。
生物学学科核心素养涵盖生命观念、科学思维、探究实践和态度责任。在教学过程中，应紧密围绕这些核心素养展开。引导学生通过观察、实验和分析，深入了解植物体内水的利用和散失机制，形成对植物生命活动的整体认识，树立生命观念。培养学生运用逻辑思维和推理能力，分析植物吸水、失水以及水运输的条件和路径，提升科学思维水平。组织学生进行实验操作和探究活动，如制作叶片横切面临时切片、设计蒸腾作用实验等，提高学生的探究实践能力。同时，引导学生认识绿色植物蒸腾作用的意义，培养学生保护森林、珍惜水源的意识，增强态度责任。
核心素养目标
1. 生命观念：理解植物吸水和失水的原理，掌握水在植物体内的运输和利用过程以及植物蒸腾作用发生的机理，形成对植物生命活动的整体认识，深刻认识到水对植物生命活动的重要性，认同叶片的结构与其功能相适应的观点。
2. 科学思维：运用逻辑思维和推理能力，分析植物细胞吸水和失水的条件，以及水在植物体内的运输路径，能够解释植物蒸腾作用及气孔控制气体进出植物叶片的机制，培养分析问题和解决问题的能力。
3. 探究实践：熟练练习制作叶片横切面的临时切片，准确用显微镜观察叶片的结构；设计并实施实验，证明植物吸水的部位、运输管道和运输方向；制作叶片的结构模型，提高学生的实验操作能力和实践探究能力。
4. 态度责任：充分认同绿色植物进行蒸腾作用的意义，积极形成保护森林、珍惜水源的意识，增强对自然环境的责任感。
教学重难点
（1） 教学重点
1. 明确植物吸水的主要部位和条件，清晰描述植物体内水运输的途径。
2. 准确描述绿色植物叶片的基本结构。
3. 深入理解植物的蒸腾作用及其对植物自身的意义。
4. 详细解释气孔控制气体进出植物叶片的机制。
（1） 教学难点
1. 精准描述气孔的组成及开闭原理。
2. 透彻理解气孔的开闭与蒸腾作用的关系。
3. 熟练练习徒手切片，清晰观察叶片的结构。
教学过程
导入新课
同学们，在自然界中，水是生命之源，对于植物来说，水同样至关重要。早在 17 世纪初，比利时人海尔蒙特就做了一个著名的实验。他将一棵柳树苗栽种在装有烘干土壤的盆中，仅在必要时往盆中浇水。5 年后，柳树长大了，他再次称量柳树和盆中土壤（烘干）的质量，发现柳树的质量增加了 70 多千克，而土壤只减少了 50 多克。大家思考一下，海尔蒙特的柳树生长实验中，柳树增加的质量是从哪里得到的呢？
另外，有人计算出一株玉米从出苗到结实，从土壤中吸收的水超过 200 千克，其中成为玉米植株组成成分的水还不到 2 千克。那么其余那么多的水都到哪里去了呢？这些水对植物体自身又有什么意义呢？带着这些问题，让我们一起走进今天的学习——水的利用与散失。
讲授新课
（1） 植物对水的吸收和运输
- 植物吸水的主要部位：在前面的学习中，我们已经知道，植物吸收水和无机盐的主要部位是根尖的成熟区。大家想一想，为什么成熟区具有强大的吸水能力呢？这是因为成熟区有大量的根毛，这些根毛大大增加了根尖的吸收面积，就像无数个小吸管一样，能够高效地吸收土壤中的水分。我们可以通过一个简单的比喻来理解，根毛就像是植物的“吸水小助手”，帮助植物从土壤中获取足够的水分。
- 水在植物体内的运输途径：根吸收的水是怎样运输到茎、叶、花等器官的呢？接下来我们通过一个实验来探究。教师展示实验材料：剪取一段带叶的茎，放入滴有红墨水的水里，并在阳光下照射 3 - 4 小时。在等待实验结果的过程中，大家可以先思考一下，如果水在茎中能够运输，我们可能会观察到什么现象呢？
一段时间后，我们来观察实验现象。可以看到叶脉红了，整个叶片都有些红了，而茎的表面并没有出现红色。这说明了什么呢？现在请同学们动手把茎横向（或纵向）切断，仔细观察茎的横切面。大家会发现一些变红的“管子”，这些变红的“管子”叫什么呢？它有何特点？又有什么作用呢？水在其中运输的方向又是怎样的呢？
教师讲解：茎内运输水的结构是导管，导管是由许多长形、管状的死细胞构成的，这些死细胞没有细胞质和细胞核，上下细胞间的细胞壁已经消失，形成中空的管道。根和叶脉内的导管相互连接，形成运输水的管网。水在茎中运输的方向是由下往上的，这与我们常识中水一般从上往下流的情况不同，那么水从下往上运输的动力是什么呢？这个问题我们在后面学习蒸腾作用的时候会进一步了解。
（1） 植物的蒸腾作用
- 蒸腾作用的概念：我们来做一个科学实验，用透明塑料袋罩住正常生长的植物，一段时间后塑料袋内出现了水珠。大家思考一下，塑料袋中的水从哪里来的呢？教师讲解：水从活的植物体表面以气体状态散失到大气中的过程，叫作蒸腾作用。就像我们人出汗一样，植物也会通过蒸腾作用散失水分。
- 蒸腾作用的实验探究：为了更深入地了解蒸腾作用，我们可以设计一个实验。教师展示实验装置：准备两盆生长状况相似的植物，一盆用塑料袋将叶片全部罩住，另一盆不罩。将两盆植物放在相同的环境中一段时间后，观察塑料袋内的现象。
让学生分组讨论实验设计的原理和预期结果。通过这个实验，我们可以直观地看到蒸腾作用的存在，并且可以思考蒸腾作用的强弱与哪些因素有关。
- 蒸腾作用的意义：组织学生进行小组讨论，思考蒸腾作用对植物自身有什么意义。教师引导学生从以下几个方面进行分析：
- 促进水分的吸收和运输：蒸腾作用产生的拉力，就像一个“水泵”，能够促使根不断地从土壤中吸收水分，并将水分运输到植物的各个部位。
- 促进无机盐的运输：无机盐只有溶解在水中才能被植物吸收和运输，蒸腾作用带动了水分的运输，也就促进了无机盐在植物体内的运输。
- 降低叶片表面的温度：在炎热的夏天，植物通过蒸腾作用散失水分，就像给叶片“降温”一样，避免叶片被高温灼伤。
（1） 叶片的结构
- 制作叶片横切面的临时切片：教师示范制作叶片横切面临时切片的方法：取一片新鲜的菠菜叶，放在载玻片上，用双面刀片（两片并排在一起）迅速切割叶片，多切几次，将切下的薄片放入清水中，用毛笔蘸取最薄的一片，放在载玻片上，盖上盖玻片。
让学生分组进行操作，教师巡视指导，提醒学生注意安全，避免刀片割伤手指。在制作过程中，引导学生思考为什么要选取最薄的一片进行观察。
- 观察叶片的结构：学生用显微镜观察自己制作的临时切片，教师引导学生按照从宏观到微观的顺序进行观察，先观察叶片的整体结构，再观察叶片各部分的细胞结构。
教师展示叶片结构的示意图，结合显微镜下的观察结果，讲解叶片的结构：叶片由表皮、叶肉和叶脉三部分组成。
- 表皮：包括上表皮和下表皮，表皮细胞排列紧密，具有保护作用。在表皮上有许多小孔，叫作气孔，气孔是气体进出叶片的门户。
- 叶肉：分为栅栏组织和海绵组织。栅栏组织细胞排列紧密，含叶绿体较多；海绵组织细胞排列疏松，含叶绿体较少。叶肉是进行光合作用的主要场所。
- 叶脉：具有运输和支持作用。其中，导管负责运输水分和无机盐，筛管负责运输有机物。
- 气孔的结构和开闭原理：教师展示气孔的结构示意图，讲解气孔的组成：气孔是由一对半月形的保卫细胞围成的空腔。保卫细胞的内外壁厚度不同，靠近气孔的内壁厚，远离气孔的外壁薄。
当保卫细胞吸水膨胀时，内壁伸展拉长，牵动外壁向内凹陷，使气孔张开；当保卫细胞失水收缩时，内外壁都拉直，使气孔关闭。气孔的开闭与蒸腾作用密切相关，当气孔张开时，蒸腾作用增强；当气孔关闭时，蒸腾作用减弱。
组织学生分组讨论气孔开闭原理对植物生命活动的意义，引导学生从水分散失、气体交换等方面进行思考。
（1） 气孔控制水分和二氧化碳进出叶片的机制
教师结合叶片的结构和蒸腾作用的知识，详细讲解气孔控制水分和二氧化碳进出叶片的机制：在白天，植物进行光合作用需要吸收二氧化碳，同时释放氧气。此时，气孔张开，二氧化碳通过气孔进入叶片，为光合作用提供原料；水分则通过蒸腾作用从气孔散失到大气中。在夜晚，植物光合作用停止，为了减少水分的散失，气孔关闭。
通过图片、动画等形式，让学生直观地了解气孔控制水分和二氧化碳进出叶片的动态过程。组织学生进行小组讨论，分析气孔的这种控制机制对植物生存和生长的重要性。
课堂小结
与学生一起回顾本节课的主要内容，包括植物对水的吸收和运输、植物的蒸腾作用、叶片的结构以及气孔控制水分和二氧化碳进出叶片的机制。强调水在植物生命活动中的重要作用，以及蒸腾作用对植物自身和生态环境的意义。同时，鼓励学生课后继续观察生活中的植物，进一步了解植物与水的关系。
布置作业
1. 让学生回家后制作一个叶片结构的模型，可以使用各种材料，如彩纸、橡皮泥等，下节课与同学们分享自己的作品，并介绍叶片的结构和功能。
2. 以“水与植物的生命”为题，写一篇 500 字左右的短文，表达自己对水在植物生命活动中作用的认识和理解。
教学资源
1. 多媒体课件，包含海尔蒙特实验、水在茎中运输的实验、蒸腾作用实验、叶片结构等图片和动画。
2. 实验材料：带叶的茎、滴有红墨水的水、透明塑料袋、新鲜的菠菜叶、双面刀片、载玻片、盖玻片、显微镜、毛笔等。
3. 制作叶片结构模型的材料，如彩纸、橡皮泥等。
教学反思
在教学过程中，通过实验探究和多媒体展示等方式，让学生积极参与到学习中来，较好地实现了教学目标。但在教学过程中，也发现部分学生在制作叶片横切面临时切片时存在一定困难，需要在今后的教学中加强指导。同时，在引导学生分析问题和解决问题的能力方面，还需要进一步加强培养。