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

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”是人教版初中生物学七年级下册第三单元第二章“植物体内的物质与能量变化”的第一节内容。水是生命之源，对于植物的生命活动至关重要。植物通过根系从土壤中吸收水分，这些水分在植物体内发挥着多种重要作用，同时又会通过蒸腾作用等方式散失到环境中。
在这一过程中，涉及到许多生物学概念和原理，如植物对水分的吸收、运输和利用，蒸腾作用的概念、过程和意义等。这些知识不仅是理解植物生命活动的基础，也与生态系统的物质循环和能量流动密切相关。
在教学过程中，要引导学生通过观察、实验、探究等多种方式，深入了解植物水的利用与散失的过程和机制。结合生活中的实际例子，让学生认识到水在植物生长发育和生态系统中的重要性。同时，注重培养学生的科学思维能力、探究能力和社会责任意识，使学生能够运用所学知识解决实际问题，关注生态环境的保护。
【核心素养目标】
1. 生命观念
（1）理解水在植物生命活动中的重要作用，包括参与光合作用、呼吸作用等生理过程，维持植物细胞的形态和功能，认识到水是植物生存和生长不可或缺的物质。
（2）掌握植物对水分的吸收、运输和散失过程，理解植物体内水分代谢的动态平衡，形成生物体结构与功能相适应、生物与环境相适应的生命观念。
2. 科学思维
（1）通过对植物吸收和散失水分的实验观察和分析，培养学生的观察能力、分析能力和逻辑思维能力，能够运用归纳、演绎等方法总结植物水分代谢的规律。
（2）在探究蒸腾作用的过程中，引导学生提出问题、作出假设、设计实验、进行实验、分析结果和得出结论，培养学生的科学探究思维和创新能力。
3. 科学探究
（1）能够独立完成或参与与植物水分代谢相关的实验，如观察植物的蒸腾现象、探究植物细胞的吸水和失水等，掌握科学探究的基本方法和技能。
（2）在实验过程中，学会控制变量、设置对照，提高学生的实验操作能力和科学探究素养，培养学生的团队合作精神和严谨的科学态度。
4. 社会责任
（1）认识到水在生态系统中的重要性，了解水资源的现状和面临的问题，增强学生的节水意识和保护水资源的责任感。
（2）能够运用所学的植物水分代谢知识，为农业生产、园林养护等提供合理的建议，培养学生将生物学知识应用于实际生活的能力和社会责任感。
【教学重难点】
教学重点
（1）理解水在植物生命活动中的重要作用，包括参与光合作用、呼吸作用等生理过程，维持植物细胞的形态和功能。
（2）掌握植物对水分的吸收、运输和散失过程，包括根吸收水分、导管运输水分和蒸腾作用散失水分的机制。
（3）理解蒸腾作用的概念、过程和意义，认识到蒸腾作用对植物自身和生态环境的重要影响。
教学难点
（1）理解植物细胞吸水和失水的原理，能够运用这一原理解释植物在不同环境中的生长现象。
（2）探究影响蒸腾作用的因素，理解蒸腾作用与植物的生长发育、生态环境之间的相互关系。
（3）引导学生通过实验和探究活动，培养科学思维和探究能力，能够运用所学知识解决实际问题。
【教学过程】
一、导入新课
1. 展示一些干旱地区植物生长不良和湿润地区植物郁郁葱葱的图片，让学生观察并对比这两种不同环境下植物的生长状况。
提问：为什么在干旱地区植物生长不好，而在湿润地区植物生长得比较茂盛呢？水对植物的生长有什么重要作用呢？
引导学生观察和思考，引出本节课要研究的植物水的利用与散失问题。
2. 展示一盆萎蔫的植物和一盆正常生长的植物，让学生观察它们的外观差异。
提问：这两盆植物为什么会有这样的差异呢？可能与什么因素有关？
让学生结合生活经验进行讨论和交流，激发学生的学习兴趣和好奇心。
二、讲解水在植物生命活动中的重要作用
1. 结合教材内容和图片，讲解水是植物进行光合作用的原料之一。展示光合作用的反应式：二氧化碳 + 水 →（光能、叶绿体）有机物 + 氧气，强调水在光合作用中的重要地位。
举例说明：如果植物缺水，光合作用就会受到影响，导致植物无法正常合成有机物，从而影响植物的生长和发育。
2. 讲解水参与植物的呼吸作用。呼吸作用是植物分解有机物释放能量的过程，水在这个过程中也起着重要的作用。
通过图片和文字说明，让学生了解呼吸作用的过程和水的参与方式。
3. 讲解水对维持植物细胞的形态和功能的重要性。展示植物细胞在不同含水量情况下的形态变化图片，让学生观察并思考水对细胞形态的影响。
举例说明：当植物缺水时，细胞会失去水分而皱缩，导致植物萎蔫；当植物水分充足时，细胞会充满水分而保持膨胀状态，使植物保持挺拔的姿态。
4. 讲解水在植物体内的其他作用，如运输营养物质、调节体温等。通过具体的例子，让学生了解水在植物生命活动中的多方面作用。
三、探究植物对水分的吸收
1. 提出问题：植物是通过什么器官吸收水分的呢？引导学生思考并回答。
展示植物根系的图片，让学生观察根系的形态和结构，引出根是植物吸收水分的主要器官。
2. 讲解根吸收水分的部位。通过图片和动画演示，让学生了解根尖的结构，包括根冠、分生区、伸长区和成熟区，并重点介绍成熟区是根吸收水分的主要部位。
解释成熟区具有大量根毛的特点，根毛的存在增加了根与土壤的接触面积，有利于水分的吸收。
3. 探究植物细胞吸水和失水的原理。
（1）实验准备：准备两个透明的玻璃杯，分别加入等量的清水和浓盐水；准备两个大小相近的萝卜条，分别放入两个玻璃杯中。
（2）实验过程：让学生观察萝卜条在清水中和浓盐水中的初始状态，然后等待一段时间后，再次观察萝卜条的变化。
（3）实验现象：学生可以观察到，放在清水中的萝卜条变得硬挺，而放在浓盐水中的萝卜条变得软缩。
（4）实验分析：引导学生分析实验现象，得出植物细胞吸水和失水的原理。当细胞周围溶液的浓度小于细胞液的浓度时，细胞吸水；当细胞周围溶液的浓度大于细胞液的浓度时，细胞失水。
（5）举例说明：让学生结合生活中的实例，如腌菜时蔬菜会失水变软，给农作物施肥过多会导致烧苗等，进一步理解植物细胞吸水和失水的原理。
四、讲解植物对水分的运输
1. 提出问题：植物吸收的水分是如何从根部运输到植物体的各个部位的呢？引导学生思考并回答。
展示植物茎的横切面图片，让学生观察茎的结构，引出导管是植物运输水分的通道。
2. 讲解导管的结构和功能。通过图片和动画演示，让学生了解导管是由许多长形、管状的细胞连接而成的，这些细胞没有细胞质和细胞核，上下细胞间的细胞壁已经消失，形成了一根中空的管道。
强调导管的主要功能是运输水分和无机盐，水分在导管中是自下而上运输的。
3. 实验探究：观察茎对水分的运输。
（1）实验准备：准备一段带叶的枝条，将其插入盛有红色墨水的烧杯中。
（2）实验过程：让学生观察枝条的变化，一段时间后，将枝条取出，用刀片将枝条横切和纵切，观察切面的颜色变化。
（3）实验现象：学生可以观察到，枝条的木质部被染成了红色，说明水分是通过木质部中的导管运输的。
（4）实验分析：引导学生分析实验现象，得出茎对水分的运输途径。水分从根部吸收后，通过导管向上运输到植物体的各个部位。
五、讲解蒸腾作用的概念和过程
1. 展示一盆植物用透明塑料袋罩住的图片，让学生观察塑料袋内壁上出现的水珠。
提问：这些水珠是从哪里来的呢？引导学生思考并回答。
引出蒸腾作用的概念：水分从活的植物体表面以水蒸气状态散失到大气中的过程，叫做蒸腾作用。
2. 讲解蒸腾作用的主要部位。通过图片和文字说明，让学生了解蒸腾作用主要是通过叶片进行的。
展示叶片的结构图片，重点介绍叶片的表皮、叶肉和叶脉等结构，以及气孔的分布和功能。
3. 讲解气孔的开闭与蒸腾作用的关系。通过动画演示，让学生了解气孔是由一对保卫细胞围成的空腔，保卫细胞的形状可以调节，从而控制气孔的开闭。
当保卫细胞吸水膨胀时，气孔张开，水分通过气孔散失到大气中；当保卫细胞失水收缩时，气孔关闭，蒸腾作用减弱。
4. 总结蒸腾作用的过程：土壤中的水分 → 根毛 → 根部导管 → 茎部导管 → 叶脉导管 → 叶肉细胞 → 气孔 → 大气。
六、探究影响蒸腾作用的因素
1. 提出问题：蒸腾作用的强弱会受到哪些因素的影响呢？引导学生思考并提出假设。
2. 设计实验：根据学生提出的假设，设计实验方案。例如，探究光照强度对蒸腾作用的影响，可以准备两组相同的植物，一组放在强光下，一组放在弱光下，观察两组植物的蒸腾作用情况。
3. 进行实验：学生分组进行实验，按照实验方案进行操作，记录实验数据。
4. 分析结果：引导学生对实验数据进行分析，得出实验结论。例如，如果在强光下植物的蒸腾作用比在弱光下强，说明光照强度会影响蒸腾作用的强弱。
5. 总结影响蒸腾作用的因素：通过实验和讨论，总结出影响蒸腾作用的因素包括光照强度、温度、空气湿度、风速等。
七、讲解蒸腾作用的意义
1. 对植物自身的意义
（1）促进植物对水分的吸收和运输。讲解蒸腾作用产生的拉力是植物吸收和运输水分的主要动力，没有蒸腾作用，植物就无法从土壤中吸收水分和将水分运输到植物体的各个部位。
（2）促进植物对无机盐的运输。水分在运输过程中，会溶解无机盐并将其带到植物体的各个部位，保证植物正常的生长和发育。
（3）降低叶片表面的温度。通过蒸腾作用，水分从叶片表面散失时会吸收热量，从而降低叶片表面的温度，避免叶片被高温灼伤。
2. 对生态环境的意义
（1）增加大气湿度，调节气候。蒸腾作用将大量的水分散失到大气中，使大气湿度增加，从而增加降水，调节气候。
（2）促进生物圈的水循环。植物通过蒸腾作用将水分散失到大气中，大气中的水分又通过降水等方式回到地面，形成水循环，维持了生物圈的水分平衡。
八、课堂练习
1. 给出一些与植物水的利用与散失相关的问题，让学生思考并回答。
例如：为什么移栽植物时要去掉部分枝叶？为什么在炎热的夏天，植物不会被阳光灼伤？
2. 让学生根据所学知识，分析一些实际生活中的现象。
例如：为什么在农业生产中，要合理灌溉？为什么在植树造林时，要选择合适的时间和地点？
九、总结归纳
1. 与学生一起回顾本节课所学的主要内容，包括水在植物生命活动中的重要作用、植物对水分的吸收、运输和散失过程、蒸腾作用的概念、过程、影响因素和意义等。
2. 强调水对植物生长发育和生态环境的重要性，让学生体会生物体与环境的相互关系。
3. 布置课后作业：让学生完成教材上相关的练习题，并观察生活中植物水的利用与散失现象，用所学知识进行解释。
十、拓展延伸
1. 介绍一些与植物水分代谢相关的科学研究成果，如植物对干旱的适应机制、节水农业技术等，让学生了解生物学的前沿动态。
2. 组织学生开展关于水资源保护和利用的讨论活动，让学生提出自己的建议和措施，培养学生的社会责任意识。
3. 鼓励学生在课后进一步探究植物水分代谢的奥秘，如设计新的实验方案、观察不同植物的蒸腾作用特点等，培养学生的探究能力和创新精神。
十一、教学反思
在教学过程中，要注重引导学生通过观察、实验、探究等方式来理解植物水的利用与散失的知识，让学生积极参与到课堂教学中来。对于一些抽象的概念和原理，如植物细胞吸水和失水的原理、蒸腾作用的机制等，要通过具体的实验和实例进行详细的讲解和分析，帮助学生逐步建立起科学的思维方式。在探究活动中，要关注学生的实验操作能力和团队合作精神的培养，及时给予指导和帮助。同时，要结合生活实际，让学生认识到植物水分代谢知识的重要性和应用价值，提高学生的学习兴趣和学习效果。要关注学生在课堂练习和讨论中的表现，及时发现学生存在的问题并进行针对性的辅导，以确保学生对本节课的知识有较好的掌握。