周奇志
1教材和學(xué)情分析
1.1教材分析
在《必修1.細(xì)胞與分子》教科書(shū)的關(guān)于光合作用探究歷程中,有恩格爾曼所做的兩個(gè)著名的均選用水綿作為實(shí)驗(yàn)材料的實(shí)驗(yàn)。①把載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境里,然后用極細(xì)的光束照射到水綿帶狀葉綠體上,發(fā)現(xiàn)好氧細(xì)菌只向葉綠體被光束照射的部位集中,如果裝片暴露在光下,細(xì)菌則分布在葉綠體所有受光部位。實(shí)驗(yàn)證明葉綠體是光合作用的場(chǎng)所,也證明光合作用釋放氧氣。②用透過(guò)三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片,發(fā)現(xiàn)大量好氧細(xì)菌集中在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域,證明紅光和藍(lán)紫光是光合作用最有效色光。
在八年級(jí)上學(xué)期的生物學(xué)習(xí)中,“五彩繽紛的植物世界”一節(jié)是以水綿作為多細(xì)胞藻類代表介紹的,著重繪制了水綿的特殊帶狀葉綠體。
1.2學(xué)情分析
鑒于恩格爾曼兩個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)于高中學(xué)生頗有難度和高中教學(xué)時(shí)間的緊張,在高中教學(xué)中沒(méi)有安排學(xué)生去動(dòng)手操作,也沒(méi)有安排實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生去觀察水綿特殊帶狀葉綠體,所以學(xué)生對(duì)于恩格爾曼實(shí)驗(yàn)材料選擇的恰當(dāng)性沒(méi)有生動(dòng)體會(huì)。而在初中生物教學(xué)中,時(shí)間相對(duì)寬裕,也強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生探究動(dòng)手能力的培養(yǎng),所以完全可以在初二上學(xué)期學(xué)習(xí)“五彩繽紛的植物世界”時(shí)安排一節(jié)觀察水綿細(xì)胞及其帶狀葉綠體的實(shí)驗(yàn)課,把觀察水綿特殊葉綠體及其在細(xì)胞里分布形態(tài)作為教學(xué)重點(diǎn),把課后動(dòng)手做一個(gè)水綿細(xì)胞模型作為教學(xué)難點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生在顯微鏡下仔細(xì)觀察水綿的微觀特點(diǎn),從而來(lái)彌補(bǔ)初高中生物教學(xué)在這方面實(shí)驗(yàn)的不足。這也符合當(dāng)下提倡的要注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的教學(xué)理念。
2教學(xué)目標(biāo)
別做水綿臨時(shí)裝片,觀察水綿特殊帶狀葉綠體,認(rèn)識(shí)水綿細(xì)胞特點(diǎn);動(dòng)手別做水綿細(xì)胞模型,培養(yǎng)動(dòng)手“做”科學(xué)能力,踐行對(duì)創(chuàng)新能力培養(yǎng)。
初步了解恩格爾曼選水綿作為探究光合作用實(shí)驗(yàn)材料的原因,為日后高中光合作用知識(shí)學(xué)習(xí)做鋪墊和銜接。
體會(huì)科學(xué)家設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)巧妙,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃悸?在做模型時(shí),培養(yǎng)愛(ài)動(dòng)腦筋,克服困難,做好科學(xué)探究的精神。
3教學(xué)過(guò)程
3.1課前準(zhǔn)備
實(shí)驗(yàn)器具:水綿,顯微鏡,培養(yǎng)皿,鑷子,載玻片,蓋玻片。
實(shí)驗(yàn)材料的收集:水綿分布比較廣泛,一般集群分布在相對(duì)清潔,富營(yíng)養(yǎng)化程度比較高的淡水水域,所以很多小區(qū)池塘里都會(huì)有。
教學(xué)設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)帶領(lǐng)學(xué)生課前收集材料,教師可以順帶讓學(xué)生了解水綿生活環(huán)境特點(diǎn)及其說(shuō)明的生態(tài)問(wèn)題,從而使學(xué)生理解“水綿分布多的地方說(shuō)明水體富營(yíng)養(yǎng)化情況比較嚴(yán)重”。
3.2導(dǎo)入新課
教師引導(dǎo)學(xué)生回憶上節(jié)課所學(xué)習(xí)的藻類植物的特征,從而導(dǎo)入本節(jié)課的學(xué)習(xí)。學(xué)生回憶藻類植物的特點(diǎn),強(qiáng)化對(duì)藻類植物的認(rèn)識(shí):藻類植物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,沒(méi)有根,莖,葉的區(qū)別,有單細(xì)胞的,也有多細(xì)胞的。大多數(shù)藻類植物生活在水中。
3.3目標(biāo)引領(lǐng),設(shè)問(wèn)導(dǎo)學(xué)
教師要求學(xué)生自主閱讀,并提出問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考:水綿是多細(xì)胞藻類的代表植物。它的各方面的特征是否和書(shū)本上一樣,請(qǐng)大家仔細(xì)觀察書(shū)本第四頁(yè)水綿細(xì)胞的葉綠體,水綿細(xì)胞是什么形狀?而水綿葉綠體又是什么形狀?
學(xué)生觀察教科書(shū)中的圖片,回答:水綿單個(gè)細(xì)胞呈柱狀,水綿的葉綠體像絲帶。
教師追問(wèn):?jiǎn)蝹€(gè)水綿細(xì)胞里有幾條葉綠體?它們?cè)谒d細(xì)胞內(nèi)又是如何分布?
學(xué)生回答:書(shū)上每一個(gè)水綿細(xì)胞內(nèi)只有一條葉綠體,它們是螺旋纏繞在水綿細(xì)胞內(nèi)的。
教師設(shè)置懸念:書(shū)上是如此繪制的。那么,在顯微鏡下觀察到的水綿葉綠體在細(xì)胞內(nèi)是如此螺旋狀分布的嗎?
設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)層層設(shè)問(wèn),教師引導(dǎo)學(xué)生觀察教科書(shū)的插圖,促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)水綿藻體細(xì)胞形狀、特殊葉綠體的形態(tài)、在細(xì)胞內(nèi)分布等。在學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)前,教師設(shè)置懸念,提高學(xué)生觀察的積極性,提示學(xué)生觀察的重點(diǎn)。學(xué)生會(huì)在接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)中看到有些水綿細(xì)胞內(nèi)可能有不止一條葉綠體分布,和教科書(shū)的插圖不太一樣,增加他們探知中新發(fā)現(xiàn)的樂(lè)趣。
3.4動(dòng)手實(shí)驗(yàn)
教師向?qū)W生展示課前收集的水綿,要求學(xué)生觀察多細(xì)胞藻類水綿集群分布的狀態(tài),并要求學(xué)生用手觸摸水綿。學(xué)生通過(guò)視覺(jué)和觸覺(jué)感知水綿,認(rèn)識(shí)水綿的外觀特征:水綿集群分布時(shí)頗似水中青苔,所以水綿俗稱水青苔;水綿表面分布有較多的膠質(zhì),因此手感黏滑。接著,學(xué)生取水綿,制作臨時(shí)裝片,置于顯微鏡下觀察。在制做臨時(shí)裝片時(shí),教師要強(qiáng)調(diào):水綿取兩三根即可,不要取多,并將其在載玻片中間的水滴中展開(kāi)。這樣細(xì)胞不會(huì)重疊,觀察圖像清晰。在低倍顯微鏡下,學(xué)生清晰觀察到,水綿藻體屬于由一系列柱狀細(xì)胞構(gòu)成的不分枝的絲狀多細(xì)胞藻類,單個(gè)水綿細(xì)胞外觀呈柱形,內(nèi)有大型帶狀葉綠體,一如書(shū)本所繪制得那樣。
教師提出問(wèn)題:在低倍顯微鏡下,大家觀察到水綿細(xì)胞外形和特殊帶狀葉綠體了,現(xiàn)在再請(qǐng)觀察葉綠體的分布形態(tài)是否為螺旋分布?
教師引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察高倍顯微鏡下水綿帶狀葉綠體的形態(tài)和它貼著細(xì)胞壁螺旋分布在細(xì)胞里的情況(初中對(duì)高倍鏡的使用不作要求,此處是顯微鏡使用的拓展,如果感覺(jué)學(xué)生操作有難度,在低倍鏡下也可以觀察)。
3.5拓展實(shí)驗(yàn)觀察范疇,增加課外知識(shí)
教師提出問(wèn)題:請(qǐng)?jiān)僮屑?xì)觀察,帶狀葉綠體上是否分布有一列深綠色小核?而有的水綿細(xì)胞內(nèi)似乎有不止一條帶狀葉綠體?學(xué)生仔細(xì)觀察,會(huì)發(fā)現(xiàn):在部分細(xì)胞里,有不止一條帶狀葉綠體,它們交叉螺旋貼著細(xì)胞壁分布;并且?guī)钊~綠體上的確有一列深綠色小核。
設(shè)計(jì)意圖:在教科書(shū)的插圖中,可見(jiàn)帶狀葉綠體上繪有一列小核。這在顯微鏡里也看到很清楚,很多學(xué)生都會(huì)想當(dāng)然認(rèn)為是細(xì)胞核,但實(shí)際是蛋白核。所以,教師要特別提出,防止學(xué)生誤解。教師還要告訴學(xué)生,世界上水綿有四百多種,細(xì)胞內(nèi)可能分布有1。16條不等的帶狀葉綠體。通過(guò)這兩個(gè)觀察活動(dòng),學(xué)生看到了書(shū)本上不曾交代的知識(shí),拓展了視野,增加他們探究新知的樂(lè)趣。
3.6教師總結(jié),課堂延伸
教師展示恩格爾曼的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)示意圖,并解釋:剛剛通過(guò)觀察,水綿有著大型帶狀葉綠體。這樣的葉綠體很特殊,它曾幫助人類能清楚觀察到光合作用的部分過(guò)程,科學(xué)家恩格爾曼選擇水綿做實(shí)驗(yàn)材料,用極細(xì)的光束照在它帶狀葉綠體上,從而確認(rèn)葉綠體是光合作用的場(chǎng)所,還發(fā)現(xiàn)光合作用最有效的色光是紅橙光和藍(lán)紫光。雖然關(guān)于恩格爾曼的實(shí)驗(yàn),要等到高中才學(xué)習(xí)到,但通過(guò)本節(jié)課大家對(duì)水綿葉綠體的觀察,應(yīng)該能體會(huì)到科學(xué)家們對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的選擇有多恰當(dāng)了。
設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)對(duì)恩格爾曼實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)單介紹,讓學(xué)生了解本堂課的目標(biāo)之一,是為將來(lái)高中光合作用實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)埋下伏筆,并使學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)材料選擇的恰當(dāng)性直接關(guān)系實(shí)驗(yàn)成功與否。
3.7作業(yè)布置,鍛煉動(dòng)手
教師布置課后作業(yè):請(qǐng)選擇恰當(dāng)?shù)牟牧?,?dòng)手做一個(gè)水綿細(xì)胞模型。注意思考,選擇什么材料作為細(xì)胞壁,選擇什么材料來(lái)做帶狀葉綠體,如何表現(xiàn)葉綠體上蛋白核。
課后,學(xué)生動(dòng)手自己制作水綿細(xì)胞的模型,有的學(xué)生用塑料包書(shū)皮作為制作細(xì)胞壁的材料,綠色絲帶作為水綿帶狀葉綠體的制作材料,橡皮泥捏成蛋白核,非常形象地制作了水綿細(xì)胞及特殊葉綠體的模型。
4教學(xué)反思
使學(xué)生認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)材料選擇的巧妙與否,與實(shí)驗(yàn)最后成功有直接關(guān)聯(lián),這是中學(xué)生物學(xué)教學(xué)的目標(biāo)之一。例如,孟德?tīng)栠x擇用嚴(yán)格自花傳粉的豌豆作為植物遺傳實(shí)驗(yàn)材料,摩爾根選擇容易飼養(yǎng),繁殖快的果蠅作為動(dòng)物遺傳實(shí)驗(yàn)材料,同樣也是這個(gè)道理。但教材中沒(méi)有設(shè)置這樣的實(shí)驗(yàn),所以中學(xué)生對(duì)于幾個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)材料選擇的合適性的認(rèn)知都只是停留在書(shū)本上的介紹,沒(méi)有能夠親自觀察體會(huì)到的。若教師能安排一節(jié)這樣的觀察水綿帶狀葉綠體的實(shí)驗(yàn)課,則可以彌補(bǔ)學(xué)生在這方面的認(rèn)知。在初二上學(xué)期,學(xué)到“五彩繽紛的植物世界”時(shí),開(kāi)展觀察水綿帶狀葉綠體的實(shí)驗(yàn)課,材料易收集,觀察現(xiàn)象明顯,學(xué)生通過(guò)實(shí)際觀察及動(dòng)手制作模型,通過(guò)實(shí)際觀察,將生物學(xué)事實(shí)歸納并內(nèi)化進(jìn)自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系中,摒棄了“紙上學(xué)來(lái)終覺(jué)淺”的弊端,提高了學(xué)習(xí)的效率。同時(shí),為學(xué)生日后在高中生物學(xué)習(xí)恩格爾曼兩個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí),體會(huì)科學(xué)家實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的巧妙性和嚴(yán)謹(jǐn)性做好鋪墊,也是比較合適的的初高中光合作用知識(shí)銜接點(diǎn)。另外,從實(shí)驗(yàn)前收集水綿材料,認(rèn)識(shí)水綿生長(zhǎng)環(huán)境說(shuō)明的生態(tài)問(wèn)題,到實(shí)驗(yàn)中觀察到蛋白核,以及觀察到水綿中也許有不止一條葉綠體,都是生物學(xué)課外知識(shí)的拓展,增加學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣。課后,教師安排學(xué)生制作水綿模型,使學(xué)生把觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行運(yùn)用,鍛煉了學(xué)生動(dòng)腦動(dòng)手能力。