苏教版七年级生物上册第3单元第六章 《第二节 植物光合作用的场所》教学设计

7.6.2《植物光合作用的场所》教学设计
邱乙伟
南京市第十三中学红山分校
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教材分析和思路设计
“植物光合作用的场所”是苏教版初中生物教材七年级上册第6章第2节内容。本节内容包括叶是植物光合作用的主要器官和叶绿体是植物光合作用的主要场所两部分内容。重点内容是正确规范使用显微镜观察叶片的结构和细胞中的叶绿体，理解叶片结构组成与其功能相适应的特点，难点是制作叶片横切面临时玻片标本，解释叶是光合作用主要器官，叶绿体是光合作用主要场所。
传统授课中，多数教师一般先进行理论讲授和教科书中叶片结构模式图识图，根据个人经验选择一种易于横切的植物叶片作为横切材料，实验前教师口述横切方法和显微镜使用方法，然后学生自主实验操作验证观察结果是否与模式图结构一致。这样的教学模式，不仅不能帮助学生深度理解或自主建构叶片的结构组成，反而可能促使学生迷思概念（misconceptions）的产生。
笔者做了如下创新设计尝试：课前自己先进行大量的横切实验，甄选横切效果较佳的叶片作为实验材料，以提高学生实验和课堂有效性；教师提前录制实验操作示范视频，提高学生实验操作有效性；改变教科书验证实验为探究实验，学生通过对不同植物叶、叶片的宏观和对叶片横切面、叶的上下表皮等微观结构进行比较、分析、概括和推理的科学思维过程，自主建构生成叶、叶片宏观和微观结构组成等重要概念，进而形成“结构与功能相适应”生命观念，形成适应个人终生发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，使生物学科核心素养教育真正落到实处。
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教学目标
2.1
知识目标
说出绿色植物叶片的结构及其主要功能；说出叶绿体是光合作用的场所。
2.2
能力目标
尝试制作叶片横切面的临时玻片标本；正确规范使用显微镜观察临时玻片标本；观察叶片微观结构，形成生物体结构与功能相适应的生命观念。
2.3
情感态度和价值观目标
体验科学过程，形成一定的科学探究能力和科学态度与价值观，培养创新精神；热爱自然，关注生命，珍爱生命。
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教学过程
3.1
充分备课
甄选适切的实验材料
本着植物叶片材料应来源于学生身边、来源于生活的原则，笔者提前两周对校园内及周边约30多种植物叶片进行考察和横切观察。甄选出绿萝、珊瑚树、海桐、女贞等四种植物叶片作为叶片横切实验材料；海桐、绿萝、菠菜等三种植物叶片作为观察表皮材料。
设计意图：教师甄选到具有代表性、横切效果佳、横切面组织典型的植物叶片是本节实验探究课成功与否的关键。
3.2
情境创设
引出探究主题
展示并简要介绍校园里所采集植物标本，让全班学生对本节课实验所用的材料从总体上有初步了解和认识。教师多媒体播放四种绿色植物校园照片及单个叶片的特写，创设绿色植物让校园更俱生机、更美丽的情境。教师提出问题：采集标本时主要通过观察植物什么器官来辨认？既复习了器官的概念，又引出本节课探究的主题——植物的叶。
设计意图：展示采集来的植物标本并进行介绍，能吸引学生的注意力，激发学习兴趣。
3.3
比较、分析、概括和推理
自主建构叶宏观与微观结构组成
3.3.1
动手体验
自主建构叶、叶片宏观结构组成
各小组带着问题任务：“叶由哪些部分组成？尝试区别叶片上表面与下表面，简要说明理由？在叶片上有什么特别的网状结构能起到支持、承压的作用？用拇指和食指触摸叶片的上表面，有什么感觉？斜着撕开叶片，观察边缘有什么结构？”通过看一看、摸一摸、撕一撕叶片等简单的体验探索步骤，自主建构叶和叶片的宏观结构组成：虽然植物种类不同，但是叶和叶片的基本组成一致，叶是一般由叶托、叶柄、叶片三部分组成，叶片又是由（上、下）表皮、叶脉、叶肉三部分组成。
设计意图：引导学生由整体到部分的观察顺序，自主探索叶和叶片的结构，激发学生好奇天性和兴趣，建构重要概念。
3.3.2
规范操作
提高实验操作有效性
教师提问：“叶片内部由哪些结构组成？通过什么方法可以进行观察？”教师展示实验器具，播放教师叶片横切方法示范视频，视频中教师对每一步操作的注意事项、安全事项逐一进行讲解和强调。并把横切过程分解成简单的四步骤投放在PPT上以便学生对照操作：①
将新鲜的叶片平放到小木板上；②右手捏紧并排的两个刀片沿着和主叶脉垂直方向横向迅速横拉；③每切一次蘸一下水，刀片夹缝中存在的薄片掉落水中，多切拉几次；④选用最薄而透明的一片制成临时玻片标本后置于显微镜下进行观察。学生实验过程中，教师选出各小组的叶片横切面显微图像透过数码显微系统投影到PPT上，对学生的实验效果进行过程性评价和示范。学生作品横切效果好和不好的都要展示，形成对比，帮助学生找出实验操作中的长处和不足，对不足进行及时的纠正，有利于学生实验技术的及时改进，做出更有效的操作尝试。
设计意图：叶片横切是典型的难操作、有危险的学生实验。学生有参与的愿望和兴趣，科学、规范地掌握实验操作技术并获得良好的实验结果有难度。为了能简单、科学、规范指导每一个学生实验操作，提前录制示范操作视频，使操作指导变得更直观、精准，学生可更容易习得生物学实验操作的基本技能。
3.3.3比较叶片横切面
自主建构叶片微观结构组成
结合四个小组的横切结果，教师展示课前自己切好的四种不同植物叶片横切面显微图像（图1）。学生通过比较和分析绿萝、日本珊瑚树、海桐、女贞等4种植物叶片横切面，找出它们的共同特征：①这4种植物叶片横切面都由4层结构组成
；②第一层细胞排列整齐紧密、无色透明，细胞中无绿色颗粒状结构；③第二层细胞深绿、排列整齐紧密、细胞细长，近似栅栏，细胞靠近细胞壁周围有大量绿色颗粒状结构
；④第三层不同叶片区别较大，但共同特征是细胞少、排列不规则且疏松、细胞中绿色颗粒少；⑤第四层细胞小而短、大部分无色透明、排列紧密；⑥海桐叶片的横切面第三层中间还发现了一些细胞排列紧密，无色的规则结构——叶脉。最后，引导学生自主概括和推理得知：一般情况下，植物叶片是由表皮（上表皮和下表皮）、叶肉（栅栏层、海绵层）、叶脉三部分组成。
图1
四种不同植物叶片横切面
(图a,b,c,d中的红色窄箭头分别指的是：上表皮、栅栏层、海绵层、下表皮；黄色箭头指的是叶脉)
设计意图：科学思维是要建立在证据和逻辑推理上的，是对事物或问题进行观察、比较、分析、概括与推理的一种思维，是人们把握客观事物本质和规律的能动活动。此处进行了创新设计尝试，学生可根据不同叶片横切面的观察证据，通过比较、分析、概括与推理，能深层次推理大部分植物的叶片正面（又称上表面）呈现深绿色，反面（又称下表面）呈现浅绿色的原因（图2），认同生物的多样性和统一性、结构与功能相适应性，形成科学地自然观和生命观念，培养了学生的科学思维能力。叶绿体是光和作用的场所，靠近叶片上表面的叶肉细胞多而密，叶绿体数量多，能充分利用光能进行光合作用，继而理解这是生物为了适应其赖以生存的环境进化的结果。同时，学生可以主动生成重要概念“叶肉是叶片的主要部分，光合作用主要是在叶肉细胞中进行的”，让学生体验了结构产生与之适应的功能，功能产生也需要一定的结构来实现，进而建构和夯实“结构和功能观”、“进化与适应观”等重要生命观念。
图2
四种不同植物叶片的正、反面（图中红色箭头指的是叶片正面呈现深绿色；黄色箭头指的是叶片反面呈现浅绿色）
3.3.4比较叶片表皮
自主建构表皮微观结构组成
教师继续引导学生观察“叶片的横切面上表皮或下表皮”，只能看到无色透明的细胞，并未看到教科书中给出的“肾形保卫细胞”，向学生发问：“通过叶片横切能否看到表皮中完整的保卫细胞？”教师视频指导学生撕取不同叶片表皮制作临时玻片标本，同时利用现代实验室多媒体系统展示各组表皮显微照片，进行过程性评价。学生通过观察比较（图3）：①不同植物叶表皮细胞大小、形态各异；②海桐和绿萝叶上、下表皮细胞大多数是无色的，下表皮除了无色细胞，还有少部分绿色的成对存在的肾形细胞，叫做保卫细胞，保卫细胞之间的空隙叫做气孔，是叶肉与外界环境进行气体交换的门户；③菠菜叶上、下表皮都有气孔；④表皮细胞中都没有叶绿体，保卫细胞中有绿色颗粒状的叶绿体。
图3
三种不同植物叶片的上、下表皮
设计意图：通过显微镜下直观、细碎、具体的事实性实验证据和逻辑推理，学生得知：有些植物上下表皮都有气孔，有些植物只有下表皮有气孔，有些植物可能只有上表皮有气孔。形成“进化与适应观”、“结构与功能相适应”生命观念，帮助学习者用于科学的解释生命世界，有助于学生形成科学的自然观进而形成科学的世界观，这样的学习结果在发展问题解决和实践能力方面，就远远胜过仅局限于记忆“书本知识”或者实验验证教科书概念。对学生日后的学习、生活、职业选择能产生积极持久的影响，进一步落实学生生物学科核心素养教育。
3.4
课堂总结
自主生成概念图
引导学生对叶的结构、叶片结构组成进行总结：虽然不同植物叶的形态结构多种多样，但它们都有相似的基本结构（图4）。
图4
叶片结构概念图
设计意图：总结本节课的叶结构组成概念图和设计提纲作为课堂的“道路地图”（have
a
class
outline
visible
at
all
times），帮助学生生成课堂的组织线索和相关细节，帮助走神的学生回归课堂，促进学生笔记形成，抓牢课堂的重要概念。
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教学反思
首先，鼓励学生带着任务走出教室、走近校园植物体验大自然的美，近距离接触和鉴别植物，进行课内外一体化的教学模式尝试，为学生提供机会体验科学探究过程,以期初步形成科学探究的能力。其次，学生课堂上展示自己的实践成果，给予学生以展示自我的机会，凸显学生课堂主体地位；引导学生由整体到部分、宏观到微观的观察顺序逐步观察植物叶的结构组成，感受结构与功能相适应的关系，形成事物观察的基本逻辑顺序。再次，教师通过科学、规范、准确的实验技能示范、指导，学生更易习得生物学实验操作的基本技能，培养了适应学生个人终生发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。最后，为学生提供机会对多种植物叶片横切面的观察、比较、分析、概括与推理，自主建构和生成重要概念，生成生命观念，同时也培养了科学思维能力，强于对教科书概念的死记硬背或简单的实验验证。